Неравномерное установившееся движение воды в открытых призматических руслах

Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

Кафедра «Экология и рациональное использование водных ресурсов»

Учебно-методическое пособие

Для студентов механического факультета и факультета безотрывного обучения

Неравномерное установившееся движение воды в открытых призматических руслах

Р.Н. Вострова, О.К. Новикова

Гомель 2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

Кафедра «Экология и рациональное использование водных ресурсов»

Р. Н. вострова, О. К. Новикова

НЕРАВНОМЕРНОЕ УСТАНОВИВШЕЕСЯ ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ РУСЛАХ

Одобрено учебно-методической комиссией строительного факультета в качестве учебно-методического пособия по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-70 04 03

«Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»

Гомель 2013

Учебное издание

ВОСТРОВА Регина Николаевна

НОВИКОВА Ольга Константиновна

НЕРАВНОМЕРНОЕ УСТАНОВИВШЕЕСЯ ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ РУСЛАХ

Учебно-методическое пособие

Редактор Т. М. Маруняк

Технический редактор В. Н. Кучерова

Подписано в печать 22.05.2013 г. Формат 60Ч841/16.

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать на ризографе.

Усл. печ. л. 2,55. Уч.-изд. л. 2,20. Тираж 80 экз. Зак. № . Изд. № 36.

Издатель и полиграфическое исполнение

Белорусский государственный университет транспорта:

ЛИ № 02330/0552508 от 09.07.2009 г.

ЛП № 02330/0494150 от 03.04.2009 г.

246653, г. Гомель, ул. Кирова, 34.

УДК 556.536 (075.8)

ББК 30.123

В78

Рецензент - д-р техн. наук, профессор кафедры «Экология и рациональное использование водных ресурсов» А. Б. Невзорова (УО «БелГУТ»)

Вострова, Р. Н.

В78 Неравномерное установившееся движение воды в открытых призматических руслах : учеб.-метод. пособие / Р. Н. Вострова, О. К. Новикова ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель : БелГУТ, 2013. - 43 с.

ISBN 978-985-554-193-7

Рассмотрены теоретические основы гидравлических расчетов неравномерного установившегося движения воды в открытом призматическом русле, основанные на построении линии свободной поверхности методом Б. А. Бахметева, даны исходные данные для выполнения курсовой работы, приведен порядок проведения расчетов и графических построений.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 1-70 04 0-3 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов».

УДК 556.536 (075.8)

ББК 30.123

ISBN 978-985-554-193-7 © Вострова Р. Н., Новикова О. К., 2013

© Оформление. УО «БелГУТ», 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТАВ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

3. ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКА

3.1 Определение нормальной глубины наполнения

3.2 Определение критической глубины потока

3.3 Определение критического уклона

3.4 Прогнозирование формы свободной поверхности потока

3.5 Определение гидравлического показателя русла x

3.6 Определение коэффициента пропорциональности jср

3.7 Определение координат кривой свободной поверхности потока по уравнению Б. А. Бахметева

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА СОПРЯЖЕНИЯ ПАДАЮЩЕЙ СТРУИ С НИЖНИМ БЬЕФОМ

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГАСИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЫЖКА В НИЖНЕМ БЬЕФЕ

5.1 Расчет водобойного колодца

5.2 Расчет водобойной стенки

6. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

гидравлический вода русло бьеф

При гидравлическом расчете движения воды в открытых руслах в основном решается задача построения кривой свободной поверхности потока перед искусственным сооружением (плотиной, перепадом) или на быстротоке, определения характера сопряжения падающей с искусственного сооружения струи с нижним бьефом, проектирования гасителя энергии в нижнем бьефе (в случае необходимости).

1. СОСТАВ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа состоит из графической части (1 лист формата A1) и сброшюрованной расчетно-пояснительной записки (20-25 с. машинописного текста, напечатанного на одной стороне листа формата А4).

В пояснительной записке должны быть отражены все этапы выполнения работы:

1 Определение нормальной и критической глубины потока графоаналитическим способом.

2 Определение критического уклона.

3 Прогнозирование формы кривой свободной поверхности.

4 Определение коэффициента пропорциональности (j) для построения линии свободной поверхности. Построение графика зависимости коэффициента пропорциональности от средней глубины потока.

5 Определение гидравлического показателя русла.

6 Определение расстояния (l) участков потока, ограниченного начальной и конечной глубиной.

6 Графическое построение гидравлических осей и линии свободной поверхности.

7 Определение сопряжения бьефов.

8 В случае возможности возникновения отогнанного и в сжатом сечении гидравлического прыжка, расчет водобойного сооружения (водобойного колодца). Проверка сопряжения бьефов за водобойным сооружением.

Графическая часть курсовой работы должна содержать:

1 Графическое определение нормальной и критической глубины.

2 Построение графика зависимости коэффициента пропорциональности (j) в зависимости от средней глубины потока.

3 Прогнозирование формы линии свободной поверхности.

4 Построение линии свободной поверхности при неравномерном установившемся движении.

5 Определение сопряжения бьефов за гидротехническим сооружением.

6 Расчет параметров водобойного сооружения.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовая работа направлена на закрепление теоретических навыков по проведению гидравлических расчетов в области изучения основных законов неравномерного установившегося движения воды в открытом призматическом русле.

Использование знаний по данной дисциплине позволяют определить основные характеристики потоков, рассчитать величину расходов и уровней, прогнозировать форму и производить построение линии свободной поверхности, что является необходимым условием расчета параметров для проектирования искусственных каналов и очистных сооружений природных и сточных вод в зависимости от их назначения.

Сведения по данной дисциплине могут быть полезными как на этапе курсового и дипломного проектирования, так и при выполнении научно-исследовательской работы студентами специальности 1-70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» высших учебных заведений.

Задание типа A. Неравномерное движение и сопряжение бьефов за плотиной. В канале трапецеидального поперечного сечения сооружается бетонная плотина с водосливом практического профиля (рисунок 1). Данные для расчета приведены в таблице 1.

Рисунок 1 Расчетная схема неравномерного движения воды через плотину

Таблица 1 Исходные данные для расчета неравномерного движение и сопряжение бьефов за плотиной

Вариант	Параметр
	Q	b	mв	i	Материал дна и стенок канала	P	bв	hб
1	42	8	0,45	0,0008	Плотная глина	5,5	8	2,75
2	40	9	0,47	0,0009	Нормальная глина	1,0	10	2,50
3	38	7	0,45	0,0009	Плотная глина	5,6	8	2,60
4	52	10	0,42	0,0010	Нормальная глина	6,0	10	2,40
5	43	8	0,44	0,0010	Плотная супесь	3,9	8	2,30
6	61	12	0,46	0,0010	Нормальная глина	4,8	12	2,50
7	49	10	0,48	0,0009	Плотный лесс	5,7	10	2,60
8	54	11	0,46	0,0008	Нормальная глина	4,7	10	2,20
9	28	10	0,47	0,0006	Мягкая глина	4,9	8	2,00
10	34	9	0,48	0,0007	Нормальная глина	4,9	8	2,80
11	62	10	0,46	0,0008	Нормальная глина	6,0	12	3,90
12	45	8	0,45	0,0006	Плотная супесь	7,0	10	3,00
13	55	12	0,44	0,0008	Нормальная глина	5,0	12	2,70
14	65	12	0,45	0,0009	Нормальная глина	6,0	12	2,50
15	60	10	0,46	0,0008	Нормальная глина	7,0	12	2,50
16	50	10	0,48	0,0009	Плотная супесь	5,5	10	2,20
17	49	8	0,46	0,0006	Нормальная глина	5,3	10	2,50
18	40	8	0,45	0,0007	Нормальная глина	5,4	8	2,50
19	32	8	0,46	0,0008	Плотный лесс	7,0	8	2,00
20	30	10	0,48	0,0009	Мягкая глина	5,6	10	1,60
21	50	10	0,47	0,0008	Плотная глина	7,3	10	2,70
22	55	10	0,45	0,0009	Плотная глина	6,0	12	2,60
36	44	10	0,48	0,0015	Нормальная глина	5,0	10	2,50
37	32	10	0,40	0,0011	Плотная глина	6,0	10	2,00
38	42	15	0,48	0,0010	Плотный гравий	6,5	15	1,80
39	40	12	0,48	0,0013	Плотная глина	7,0	12	1,95
40	40	10	0,48	0,0011	Плотная глина	6,5	10	2,03
41	34	12	0,48	0,0012	Плотная глина	5,5	12	1,83
42	50	10	0,47	0,0017	Плотный гравий	5,0	10	1,83
43	36	15	0,40	0,0015	Плотная глина	5,5	15	1,60
44	55	10	0,41	0,0016	Плотная глина	6,0	10	1,95
45	35	15	0,45	0,0015	Плотный гравий	5,5	15	2,55
46	41	9	0,40	0,0007	Плотный лесс	9,0	9	2,51
47	55	10	0,48	0,0008	Плотная глина	6,0	10	1,85
48	46	12	0,45	0,0010	Плотная супесь	5,5	12	1,86
49	50	11	0,40	0,0010	Плотный лесс	6,4	11	1,90
50	48	9	0,40	0,0009	Плотная супесь	8,0	9	2,50
51	43	12	0,45	0,0010	Плотная глина	7,5	12	2,70
52	45	10	0,41	0,0008	Плотный лесс	6,1	10	1,98
53	49	12	0,40	0,0008	Плотная супесь	5,5	12	1,88
54	39	9	0,42	0,0010	Плотная глина	7,5	9	2,05
55	50	12	0,45	0,0008	Плотная супесь	8,9	12	1,90
56	44	10	0,42	0,0010	Плотный лесс	7,7	10	2,60
57	48	9	0,48	0,0012	Плотная супесь	8,5	9	2,40
58	52	10	0,48	0,0007	Плотный лесс	5,9	10	1,95
59	55	11	0,43	0,0008	Плотная супесь	6,6	11	2,61
60	45	9	0,49	0,0010	Плотная глина	5,5	9	2,55

Задание типа B. Неравномерное движение воды и сопряжение бьефов за перепадом. В канале трапецеидального поперечного сечения устроен перепад (рисунок 2). В конце канала на стенке перепада устанавливается критическая глубина hк. Данные для расчета приведены в таблице 2.

Рисунок 2 Расчетная схема неравномерного движения воды на перепаде

Таблица 2 Исходные данные для расчета неравномерного движения и сопряжение бьефов за перепадом

Вариант	Параметр
	Q	b	i	P	hб	Грунт
1	28,0	8	0,00031	1,83	1,51	Суглинок
2	30,2	7	0,00022	1,96	1,65	Глина
3	35,6	8	0,00023	1,51	1,22	Лесс
4	33,6	5	0,00034	1,93	1,61	Суглинок
5	32,0	8	0,00069	2,01	1,73	Глина
6	40,1	7	0,00057	1,85	1,56	Глина
7	42,3	10	0,00046	1,78	1,21	Лесс
8	40,1	8	0,00032	1,87	1,41	Суглинок
9	39,3	10	0,00051	1,63	1,31	Суглинок
10	40,8	9	0,00075	1,87	1,28	Глина
11	31,9	8	0,00083	1,76	1,43	Глина
12	28,3	9	0,00041	1,62	1,31	Суглинок
13	34,3	8	0,00082	1,74	1,31	Глина
14	31,5	9	0,00083	1,86	1,58	Лесс
15	48,4	10	0,00074	1,95	1,54	Суглинок
16	33,0	9	0,00065	1,83	1,42	Глина
17	34,0	8	0,00056	1,72	1,41	Суглинок
18	40,0	10	0,00047	1,64	1,22	Глина
19	35,6	9	0,00039	1,56	1,17	Суглинок
20	32,8	8	0,00027	1,38	1,11	Глина
21	30,5	9	0,00038	1,72	1,34	Суглинок
22	29,9	8	0,00046	1,60	1,34	Глина
23	40,1	10	0,00097	1,91	1,65	Глина
24	31,2	9	0,00082	1,84	1,56	Суглинок
25	38,5	8	0,00071	1,76	1,37	Лесс
26	25,8	9	0,00063	1,65	1,48	Глина
27	30,3	8	0,00054	1,81	1,59	Суглинок
28	36,6	10	0,00058	2,08	1,88	Глина
29	31,8	8	0,00056	1,81	1,37	Суглинок
30	32,1	8	0,00047	1,95	1,56	Лесс
31	33,3	8	0,00045	1,61	1,64	Глина
32	34,1	9	0,00051	2,14	1,72	Суглинок
33	27,7	8	0,00035	2,35	1,55	Лесс
34	28,5	8	0,00028	2,46	1,59	Суглинок
35	29,6	8	0,00025	2,87	1,55	Лесс
36	32,4	9	0,00031	1,58	1,12	Суглинок
37	38,3	10	0,00035	1,89	1,16	Суглинок
38	24,5	12	0,00041	2,11	1,18	Лесс
39	40,8	10	0,00045	2,02	1,31	Суглинок
40	26,7	9	0,00052	2,63	1,18	Суглинок
41	42,8	6	0,00055	2,24	1,51	Глина
42	30,1	10	0,00063	1,95	1,33	Суглинок
43	28,9	11	0,00065	1,86	1,25	Лесс
44	30,4	12	0,00074	1,75	1,28	Глина
45	35,4	10	0,00075	2,55	1,25	Лесс
46	30,5	8	0,00045	2,00	1,88	Глина
47	32,3	9	0,00056	1,98	1,93	Лесс
48	40,4	11	0,00060	1,69	2,01	Глина
49	31,5	8	0,00028	2,03	1,91	Суглинок
50	48,8	11	0,00057	1,71	2,02	Лесс
51	30,6	11	0,00038	2,15	1,85	Суглинок
52	45,1	11	0,00046	1,96	1,89	Глина
53	49,5	8	0,00059	2,01	1,94	Суглинок
54	51,5	10	0,00048	1,81	2,03	Лесс
55	46,7	11	0,00058	2,18	1,92	Глина
56	50,1	12	0,00049	1,91	1,90	Суглинок
57	30,7	8	0,00036	2,19	1,90	Лесс
58	45,1	12	0,00047	2,02	1,80	Суглинок
59	40,3	11	0,00035	2,20	1,75	Глина
60	30,5	10	0,00055	2,25	1,95	Лесс

Задание типа C. Неравномерное движение воды и сопряжение бьефов за быстротоком.

Вода из нагорной канавы сбрасывается в русло реки бетонным каналом быстротоком трапецеидального поперечного сечения (рисунок 3).

Нагорная канава сопрягается с быстротоком при помощи переходного участка, в конце которого (перед входом на быстроток) устанавливается критическая глубина hк. Данные для расчета приведены в таблице 3.

Рисунок 3 Расчетная схема неравномерного движения воды на быстротоке

Таблица 3 Исходные данные для расчета неравномерного движения и сопряжения бьефов за быстротоком

Вариант	Параметр
	Q	b	m	i	L	Д2	n	Ддн	Дг.в.
1	46	10	1,5	0,30	70	101,5	0,017	99,3	101,8
2	45	12	1,5	0,20	73	110,1	0,020	108,4	109,3
3	44	13	1,5	0,25	65	120,3	0,013	118,1	120,1
4	43	14	1,5	0,35	64	130,1	0,013	128,3	131,2
5	42	10	1,5	0,20	66	180,2	0,017	178,2	180,1
6	41	10	1,5	0,25	68	150,3	0,020	148,5	149,9
7	40	10	2,0	0,26	70	206,4	0,017	204,5	205,7
8	55	15	1,5	0,31	72	200,5	0,011	198,3	200,3
9	54	16	1,5	0,25	73	205,4	0,020	203,4	205,4
10	65	18	2,0	0,27	71	160,7	0,017	158,4	159,8
11	53	15	1,5	0,30	72	210,8	0,011	208,6	209,7
12	52	15	1,5	0,28	73	201,9	0,017	199,3	210,0
13	51	14	1,5	0,29	74	105,1	0,013	103,4	105,2
14	60	18	2,0	0,30	75	108,2	0,011	106,1	107,8
15	50	14	1,5	0,31	65	180,3	0,017	178,4	179,9
16	58	15	1,5	0,24	71	193,4	0,020	191,6	193,2
17	51	15	1,5	0,25	70	120,5	0,011	118,4	119,7
18	65	20	2,0	0,26	70	192,6	0,013	190,4	191,8
19	56	18	1,5	0,24	68	191,8	0,011	189,3	190,9
20	55	19	1,5	0,25	64	110,9	0,017	108,3	109,7
21	50	16	1,5	0,33	69	190,1	0,017	188,3	190,4
22	40	12	1,0	0,32	68	170,3	0,011	168,2	170,3
23	41	10	1,5	0,31	66	160,4	0,013	158,1	159,9
24	42	10	1,5	0,20	76	150,6	0,020	148,2	149,6
25	43	12	1,5	0,30	74	155,5	0,011	153,4	155,5
26	44	11	1,5	0,26	71	130,8	0,013	128,3	129,8
27	46	15	1,5	0,25	70	100,9	0,017	98,2	99,8
28	48	12	1,5	0,20	75	151,8	0,013	149,3	151,8
29	49	10	1,5	0,21	70	155,3	0,020	153,0	155,0
30	50	8	2,0	0,25	72	151,4	0,011	148,9	151,0
31	52	8	1,5	0,30	73	150,5	0,013	148,0	150,2
32	55	15	2,0	0,35	75	160,0	0,017	158,5	160,0
33	46	10	1,5	0,40	60	101,1	0,020	99,3	101,8
34	45	10	1,5	0,40	60	200,3	0,020	198,3	200,3
35	44	15	1,5	0,25	65	108,6	0,011	106,1	107,8
36	43	15	1,5	0,25	66	110,3	0,011	108,3	109,7
37	42	10	1,5	0,30	67	150,0	0,020	148,2	149,6
38	41	15	1,5	0,35	65	155,5	0,015	153,4	155,5
39	40	10	1,5	0,21	60	102,3	0,011	101,5	103,1
40	42	12	1,5	0,22	65	111,4	0,013	110,5	112,1
41	46	15	1,0	0,19	70	102,1	0,017	101,3	103,2
42	48	20	1,0	0,18	71	103,0	0,020	102,3	103,2
43	49	21	2,0	0,23	72	121,2	0,017	120,5	121,7
44	50	12	1,0	0,24	70	106,2	0,013	105,6	107,3
45	55	25	1,5	0,25	75	106,5	0,025	105,5	107,2
46	45	10	1,0	0,20	55	101,5	0,013	101,1	102,1
47	49	13	1,5	0,26	70	101,9	0,016	101,6	102,5
48	50	19	1,5	0,23	65	101,9	0,018	101,7	102,9
49	54	14	1,0	0,27	57	101,6	0,017	101,3	101,9
50	46	21	1,5	0,22	70	102,5	0,016	102,1	102,3
51	56	15	1,0	0,28	63	103,9	0,015	102,6	102,9
52	57	20	1,5	0,30	62	105,2	0,014	103,5	104,8
53	51	11	1,0	0,33	56	102,8	0,013	101,2	102,8
54	58	10	1,5	0,21	69	104,3	0,016	102,2	103,7
55	47	17	1,5	0,34	70	101,8	0,014	101,8	101,9
56	53	22	1,0	0,29	58	103,7	0,015	102,3	103,9
57	59	16	1,5	0,24	61	101,9	0,017	101,4	101,9
58	52	18	1,0	0,31	60	102,8	0,018	102,4	102,9
59	48	12	1,5	0,32	65	104,0	0,017	101,9	103,5

Принятые обозначения:

Q - расчетный расход воды, м3/с;

b - ширина канала по дну, м;

m - коэффициент заложения откосов;

i - продольный уклон дна канала;

P - высота водосливной стенки и высота стенки перепада, м;

bв - ширина водосливного отверстия, м;

mв - коэффициент расхода водослива;

n - коэффициент шероховатости русла;

hб - бытовая глубина, м;

L - длина быстротока, м;

l - длина участка русла, м;

- геодезические отметки дна в начале и конце быстротока, м;

- отметка дна отводящего русла, м;

- отметка горизонта воды в отводящем русле, м.

3. ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКА

Неравномерное установившееся движение воды в каналах характеризуется изменением вдоль потока основных его характеристик, т.е. давление и скорость изменяются вдоль потока, в связи с изменением глубины. Уклоны дна, свободной поверхности и гидравлический уклон не равны между собой. Вертикальное сечение призматического русла не изменяется по длине потока, поэтому площадь живого сечения потока зависит только от глубины.

В одних случаях неравномерное движение возникает за счет изменения уклона, в других - как результат деформации формы живого сечения потока. Это, как правило, вызвано строительством в русле каких-либо гидротехнических сооружений. Постоянной гидравлической характеристикой потока при неравномерном установившемся движении остается величина расхода Q, м3/с. Как правило, движение в открытых руслах происходят в доквадратичной области гидравлических сопротивлений.

Построение кривой свободной поверхности потока, т.е. кривой пересечения вертикальной продольной плоскости со свободной поверхностью потока, представляет большой практический интерес. Построив кривую можно найти глубины воды в канале в различных его сечениях. Зная глубины воды, можно решить вопрос об определении площади вертикального сечения потока и пропускной способности.

Неравномерное установившееся движение потока описывается дифференциальным уравнением

, (1)

где i - продольный уклон дна канала;

Q - расчетный расход воды, м3/с;

щ - площадь поперечного сечения, м2;

С - коэффициент Шези,

R - гидравлический радиус, м;

B - ширина потока по верху, м;

g - ускорение силы тяжести, м2/с.

Решение уравнения (1) предложено Б. А. Бахметевым

, (2)

где i - уклон;

l - длина, м;

h0 - нормальная глубина, м;

з1, з2 - относительные глубины соответственно в первом и во втором сечениях, м;

jср - коэффициент пропорциональности;

Б(з1), Б(з2) - функции Бахметева, определяются в зависимости от относи-тельных глубин з1, з2 и гидравлического показателя русла x.

При решении задачи о построении кривой свободной поверхности методом Б. А. Бахметева весь расчет удобно разбить на отдельные пункты и пояснить их выполнение. Для этого необходимо определить нормальную и критическую глубину; критический уклон; относительные глубины; гидравлический показатель русла; относительные глубины; коэффициент пропорциональности; функции Бахметева. Затем рассчитать зависимость между длиной участка и глубинами его ограничивающими, согласно уравнению (2) и построить линию свободной поверхности.

3.1 Определение нормальной глубины наполнения

Нормальная глубина - это глубина, которая при заданном расходе установилась бы в призматическом русле, в случае равномерного движения.

В случае равномерного движения при этом числитель правой части дифференциального уравнения (1) тоже стремится к нулю.

Введем предположение

. (3)

Модуль расхода K, м3/с, которым характеризуется рассчитываемый канал на некоторой глубине, определяется по формуле

. (4)

Тогда, решив уравнение (3) относительно К0, получим:

. (5)

Сложность расчета заключается в том, что в правой части уравнения все сомножители зависят от величины h, поэтому удобно производить расчет нормальной глубины h0, м, графоаналитическим способом. Для этого задаваясь рядом значений h (не менее трех), для каждого из которых определяется расходная характеристика Кi, м3/с, по формуле

. (6)

Расчет значений расходной характеристики для различных h удобнее проводить в табличной форме (таблица 4), где задаваясь рядом значений h определяются параметры, характеризующие русло (площадь вертикального поперечного сечения, длина смоченного периметра, гидравлический радиус, коэффициент Шези, модуль расхода водослива) и для каждого h вычисляется соответствующий модуль расхода K, соответствующий данной глубине.

Таблица 4 Определение нормальной глубины графоаналитическим методом

h, м	, м2	, м	R, м	C,	K, м3/с
Контроль нормальной глубины h0
h0 =

Площадь поперечного сечения русла , м2,

, (7)

где h - глубина наполнения канала, м;

b - ширина канала по дну, м;

m - коэффициент заложения откоса.

Длина смоченного периметра, м,

. (8)

Гидравлический радиус, м,

. (9)

Коэффициент Шези,

, (10)

где n - коэффициент шероховатости русла, принимается в зависимости от вида дна русла по [7];

y - коэффициент, зависящий от шероховатости и гидравлического радиуса русла, согласно [7], у ? 0,2.

Коэффициент Шези можно определить из таблицы 5.

Таблица 5 Значения коэффициента С по формуле Н. Н. Павловского

Подобные документы

• Неравномерное движение в открытых руслах рек

  Построение кривой свободной поверхности. Напорное и безнапорное движение грунтовых вод. Взаимосвязь скорости фильтрации и гидравлического уклона. Построение депрессионной кривой движения грунтовых вод. Определение параметров водопропускного сооружения.
  
  контрольная работа [804,3 K], добавлен 23.11.2011
  

• Движение жидкости в открытых руслах

  Классификация безнапорных потоков, форма и размеры профиля непризматических и призматических русел. Условия равномерного безнапорного движения. Уравнение Бернулли для открытого потока. Гидравлически наивыгоднейшее сечение канала и расчетные скорости воды.
  
  реферат [694,8 K], добавлен 21.12.2009
  

• Расчет динамики подземных вод

  Движение воды в зонах аэрации и насыщения, водоносных пластах. Определение скорости движения подземных вод, установившееся и неустановившееся движение. Методы моделирования фильтрации. Приток воды к водозаборным сооружениям. Определение радиуса влияния.
  
  курсовая работа [340,2 K], добавлен 21.10.2009
  

• Круговорот воды в природе

  Понятие круговорота воды в природе, водной оболочки Земли, их структура, значение. Сущность испарения и конденсации как физических процессов, условия их осуществления. Особенности и состав годового поступления воды. Источники движения воды на Земле.
  
  презентация [1,2 M], добавлен 23.11.2011
  

• Характеристика приборов и методов измерения расходов воды

  Приборы для измерение расхода открытых потоков. Интеграционные измерения с движущегося судна. Измерение расходов воды с использованием физических эффектов. Градуирование вертушек в полевых условиях. Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.09.2015
  

• Новые результаты моделирования гидравлических характеристик дилювальных потоков из позднечетвертичного Чуйско-курайского ледниково-подпрудного озера

  Межгорные котловины Южной Сибири и Северной Монголии. Имитация прорыва ледяной плотины и гидравлические параметры дилювиальных потоков при неустановившемся режиме движения воды. Моделирующая система HEC-RAS. Трехмерное изображение моделируемого участка.
  
  статья [1,4 M], добавлен 17.10.2009
  

• Термометрия скважин

  Определение затрубного движения воды и местоположения отдающих (поглощающих) пластов термометром. Погрешности при определении мест притоков воды. Термометры для измерения температуры в скважинах. Определение температуры пород и геотермического градиента.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.12.2014
  

• Круговорот воды в природе

  В каких формах встречается вода в природе. Сколько воды на Земле. Понятие круговорота воды в природе. Сколько воды содержится в организме человека. Понятие испарения и конденсации. Три агрегатных состояния воды. Применение воды в деятельности человека.
  
  презентация [2,7 M], добавлен 19.02.2011
  

• Вычисление стока воды и стока наносов

  Построение и свойства кривой расходов воды. Выбор способа вычисления ежедневных расходов воды на основе анализа материалов наблюдений особенностей режима реки. Способы экстраполяция и интерполяции. Гидрологический анализ сведений о стоке воды и наносов.
  
  практическая работа [28,9 K], добавлен 16.09.2009
  

• Актуальные вопросы почвоведения, гидрологии и климатологии

  Методы определения содержания в почве гигроскопической воды, карбонатов и гумуса. Анализ возможности одногодового регулирования стока водохранилищем путем балансовых расчетов между притоком и потерей воды. Вычисление атмосферного давления на уровне моря.
  
  контрольная работа [212,9 K], добавлен 09.09.2011
  

• Водные ресурсы Земли

  Вода в жидком, твердом и газообразном состоянии и ее распределение на Земле. Уникальные свойства воды. Прочность водородных связей. Круговорот воды в природе. Географическое распределение осадков. Атмосферные осадки как основной источник пресной воды.
  
  реферат [365,1 K], добавлен 11.12.2011
  

• Метод расчета плотности воды по уравнениям состояния Кнудсена

  Общие представления об уравнениях состояния. Уравнение состояния Кнудсена. Программы и методические указания для расчета плотности воды. Результаты расчета вертикального профиля плотности воды. Анализ изменения плотности воды с глубиной в разных широтах.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 10.12.2012
  

• Гидрогеологические расчеты движения подземных вод

  Расход потока грунтовых вод при установившемся движении в однородных пластах. Фильтрационный поток между скважинами при переменной мощности водоносных слоев фильтрация воды через однородную прямоугольную перемычку. Приток воды в строительные котлованы.
  
  курсовая работа [43,7 K], добавлен 09.10.2014
  

• Особенности термического режима рек

  Вывод уравнения для аналитического описания эпюры температуры воды. Изучение неоднородности температуры воды по глубине рек. Анализ распределения температуры воды по ширине рек. Оценка эффективности использования уравнения теплового баланса реки.
  
  дипломная работа [4,1 M], добавлен 22.12.2010
  

• Индикаторные методы контроля скорости фильтрации при разработке нефтяных месторождений

  Наблюдение за изменением содержания индикатора на забое скважины. Промысловый опыт определения пути движения закачиваемой воды по пласту, испытание роданистого аммония. Индикаторные исследования фильтрации нагнетаемой воды в нефтенасыщенных пластах.
  
  курсовая работа [6,4 M], добавлен 13.01.2011
  

• Артезианские воды

  Артезианские воды - подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Артезианский бассейн и артезианский склон. Условия образования вод, их химический состав. Загрязнение артезианских водоносных горизонтов.
  
  реферат [20,2 K], добавлен 03.06.2010
  

• Физико-химические свойства воды и их значение для природных процессов

  Физические свойства и химическая формула воды. Рассмотрение агрегатных состояний воды (лёд, пар, жидкость). Изотопные модификации и химические взаимодействия молекул. Примеры реакций с активными металлами, с солями, с карбидами, нитридами, фосфидами.
  
  презентация [958,8 K], добавлен 28.05.2015
  

• Минеральные воды Вологодчины

  Пресные и минеральные лечебные воды в недрах Вологодской области. Основные водоносные горизонты: триасовый, пермский, каменноугольный. Классификация вод по общей минерализации. Профилактории и санатории Вологодской области. Промышленные минеральные воды.
  
  реферат [33,2 K], добавлен 06.03.2011
  

• Расчет водоотливной установки шахты

  Расчетная производительность насосной станции главной водоотливной установки шахты. Экономически целесообразная скорость движения воды по трубам нагнетательного става. Геодезическая высота подъема воды на поверхность. Расчет и выбор трубопроводов.
  
  курсовая работа [288,8 K], добавлен 24.06.2011
  

• Характеристики водности рек

  Основные характеристики речного бассейна, связанные с его гидрологическим режимом. Расчет испарения с поверхности воды и с поверхности суши разными методами. Изучение гидрометрических характеристик реки. Использование вероятности гамма-распределения.
  
  контрольная работа [88,1 K], добавлен 12.09.2009
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам

R	Значения коэффициента шероховатости n
	0,011	0,013	0,017	0,020	0,025	0,030	0,035	0,040
	Коэффициент C
0,10	67,2	54,3	38,1	30,6	22,4	17,3	13,8	11,2
0,12	68,8	55,8	39,5	32,6	23,5	18,3	14,7	12,1
0,14	70,3	57,2	40,7	33,0	24,5	19,1	15,4	12,8
0,16	71,5	58,4	41,8	34,0	25,4	19,9	16,1	13,4
0,18	72,6	59,5	42,7	34,8	26,2	20,6	16,8	14,0
0,20	73,7	60,4	43,6	35,7	26,9	21,3	17,4	14,5
0,22	74,6	61,3	44,4	36,4	27,6	21,9	17,9	15,0
0,24	75,5	62,1	45,2	37,1	28,3	22,5	18,5	15,5
0,26	76,3	62,9	45,9	37,8	28,8	23,0	18,9	16,0
0,28	77,0	63,6	46,5	38,4	29,4	23,5	19,4	16,4
0,30	77,7	64,3	47,2	39,0	29,9	24,0	19,9	16,8
0,35	79,3	65,8	48,6	40,3	31,1	25,1	20,9	17,8
0,40	80,7	67,1	49,8	41,5	32,2	26,0	21,8	18,6
0,45	82,0	68,4	50,9	42,5	33,1	26,9	22,6	19,4