Гидравлический расчет канала на неравномерное движение

Произвести расчет канала на неравномерное движение: установить характер кривой свободной поверхности; построить кривую свободной поверхности с использованием уравнения Бахметева Б.А.

Исходные данные берутся по результатам расчета раздела 2.1, глубина потока в конечном сечении (h_кон) принимается в зависимости от h₀ (h₀= h_{кон 1}^. h_кон).

При выполнении работы рекомендуется использовать способ Б.А. Бахметева. Расчетное уравнение имеет вид (для участка кривой свободной поверхности между сечениями 1-1, 2-2:

il/h₀=h₂-h₁-(1-j_ср)[j(h₂)- j(h₁)], (2.6)

где l – расстояние между сечениями с глубинами h₁, h₂;

h₀ – нормальная глубина;

h₁, h₂ – относительные глубины потока, соответствующие h₁, h₂;

j_ср – среднее значение j₁ и j₂, найденных по глубинам h₁ и h₂;

j(h₁), j(h₂) – функции Бахметева.

В ходе расчета канал разбивается сечениями на несколько участков (не менее трех) и определяется длина l каждого из них по уравнению (2.6). При этом глубинами потока в смежных сечениях h₁ и h₂ задаются в диапазоне изменения глубин на всей длине канала с неравномерным движением (рисунок 2.2).

Независимо от вида кривой свободной поверхности (кривая подпора или спада) в качестве первого принимают сечение, которое выше по течению

Расчет выполняется в следующем порядке:

1) Определяют и критическую h_к глубину из равенства aQ²/g=w³_к/b_к и поскольку w³/b=f(b), удобно применять метод подбора.

2) Устанавливают тип кривой свободной поверхности.

Для этого проводят анализ дифференциального уравнения неравномерного движения при известных значениях h₀, h_к и принятой величине h..

3) Вычисляют гидравлический показатель русла х.

Для трапецеидальных каналов при i>0 h рекомендуется зависимость Бахметева Б.А.:

х = 2(lgK₁-lgK₂)/(lgh₂-lgh₁) , (2.7)

где K_1, K₂ – модули расхода, соответствующие глубинам h₁ и h₂.

Здесь следует уяснить, для какого участка определяется величина х и задавать значения глубин в диапазоне h₀ £ h £ h_кон (здесь h_кон – глубина потока в конечном сечении, т.е. непосредственно перед сооружением на канале). Принятым глубинам h₁ и h₂ соответствуют расходные характеристики, рассчитанные по выражению К=wСÖR.

Найденное значение х округляют до ближайшего табличного значения /2/.

4) Определяют координаты точек свободной поверхности.

По длине канала намечается ряд сечений и расчет ведется по участкам. В конечном сечении (перед регулирующим сооружением) глубина потока h_кон задается условием, а в начальном сечении (вверх по течению вдали от сооружения) – приближается к нормальной глубине h₀ и принимается равной h_нач=h₀+0,05м.

По значениям h для каждого участка вычисляют относительные глубины h₁=h₁/h₀ и h₂=h₂/h₀, величины j_1,2=aiC²b/gx и j_ср=(j₁+j₂)/2, а затем по таблице П 4/2, стр.639 /2/ находят функции j(h₁) и j(h₂). При определении j_1,2 коэффициент Кориолиса принимают a_1,2»1 (для турбулентного режима).

Рисунок 2.2 Схема к расчету канала

на неравнрмерное движение (кривая подпора)

Определив из уравнения (2.6) длины l всех расчетных участков, получают данные для построения кривой свободной поверхности. Результаты расчета сводят в таблицу, по результатам расчетов выполняют построение кривой свободной поверхности.