Ц111Г1Г11,ЦТ>Г11>Г/'>ГЧ"1ТГ 2 страница

б) п, = й_г/0_а « 1,3 раза; Щ = «г * 1,27-1,3²- 2,15 м.

в) п_в=0_в/0_а - 2 раза; -Н_а • » 1.27-2² - 5,08 м.

(2.^ 3.9. Гидравлический расчет фонтанов

^Прй'гидравлическом расчете фонтанов обычно определяют вы­соту фонтанной струи и расход воды в фонтану.

Из уравнения Д.Бернулли (3.16) известно, что скоростной напор = V¹/** ; отсюда

(3.55)

где 1Г — скорость воды при выходе из насадка, м/с; Ь, - ско- роотной напор, м.

В результате сопротивления воздуха высота вертикального подъема струи несколько меньше скоростного напора (рио. 3,14):

(3.56)

■э

а;

или с учетом

(3.57)

где 1г а 0 - средняя окорооть и расход в выходном сечении; Н^ -I потерянный на­пор, вызванный сопротивлением воздуха; с( ~ диаметр выходного сечения ; ^ст^ - коэффициент сопротивления отруи.

1 I 1 ■

2Г

Рио. 3,14. К раочету еыооты подъема струи.

Для коэффициента сопротивления струи в свободном по­лете имеютоя различные эмпирические формулы. По Люгеру

= ън/О+кЮ, _а (3.58)

где X - полный напор у выходного отверстия, Л = ; * -

коэффициент, равный ь 0.00025

'ТПОООЗ⁵"-' (3.59)

с/ - диаметр выходного отверстия, м.

Для ориентировочных расчетов, полагая 4ст!» * 0,1 полу­чим

V 0,074 (ЧА^г)\„ (3.60)

при О-в м³/о и в м.

Из формулы (3.57) получаем

• (3.61)

Преобразуя уравнение (3.56) с учетом, что Ь_Р = Ь_в(1-^_Ст_Р), получаем формулу определения расхода в выходном сечении:

(3.62)

р

где а) - площадь выходного сечения, м .

По скоростному напору в выходном сечении можно опреде­лить величину манометрического давления (пьезометрическая вы- сотк р/уО, м вод. ст., перед насадком (рис. 3.14, сечение 1-1) по формуле

где - коэффициент сопротивления насадка. При раочетах

можно использовать следующие его числовые значения: для ци­линдрического внешнего - 0,50; цилиндрического внутреннего - 1,0; конически сходящегося - 0,09; коноидального - 0,06; ко­нически расходящегося при угле конусности 5-7° - 3,94-3,00.

По приведенным значениям коэффициентов сопротивления можно определить величину потерянной энергии (в процентах от напора):

(3.64),

Чаото насадок является концевым звеном трубопровода зна­чительной протяженности, в котором происходят потери напора по длине и за счет наличия местных сопротивлений. Тогда скорость струи на выходе из насадка и раскод определяются по формуле

й~1Г(й_н = ^ ₍** ' (3.65) |

где б - расход в выходном сечении, м/с; € - средняя скорооть движения воды на выходе, м/с; и)_н - площадь выходного отверс-. тия насадка, м²; М - напор в начале системы, м;5„ас- коэффи­циент сопротивления насадка; - сумма коэффициентов меот­ных сопротивлений; А - коэффициент трения; I и с{- длина и ди­аметр трубопровода, м; с!_и- диаметр выходного отверотия на­садка, м.

Пример 3.17. Определить начальный напор системы, состоящей из резервуара и цилиндрического насадка диаметром в выходном сечении <1 = I см, если скоростной напор Ь„ « 3 м.

Решение. Определяем расход в выходном сечении по

формуле (3.62) ₂ __________

а 31-3'-0,0006 М³/с

Из формулы (3.32) определяем начальный напор:

У __ _____ 0.0006²__________ = 4 4 м

^{М =} 1*²и)^г2д. ⁼ 0,82²-(7,85-10"^д)^г-2-9,81 Пример 3.18. От водонапорной башни ^ • 20 н о геодезической отметкой л_г - 2 м проложен отальной ( > = 0,03) трубопровод диаметром с/ « 38 мм длиной I - 200 м, имеющий местные сопротивления - 6) и питающий фонтан с геодези­

ческой отметкой а* « 5 м. Определить: а) высоту фонтанной отруи, если установлен цилиндрический насадок с диаметром (1и - 10 мм; б) потери напора в трубопроводе.

Решение, а) Определяем напор в начале системы:

Мн - Ь$ +3.6 - *ч> (* 20 + 2 - 5 « 17 м. По формуле (3.65) определяем скорость истечения струи из

насадка:

I------ &Н

,/ ~ 2-9,81-17 ₌12,08 м/с. ■

VI 7 0,5 + (6 + 0,03•200/0,038)(0,01/0,038)" Скоростной напор будет равен

12,08 /2-9,81 - 7,44 м. Для определения коэффициента .сопротивления отруи использу «м формулы (3.59) и (3.58): *

ь 0.00025 ........... 0,00025 _{п П}?3.

+ 1000?? ~ 0,01 + 1000-0,01³

' , - „0.023-,0,146.

^Сстр \*кИ₀ " 1 + 0,023-7,44 Высоту фонтанной струи определяем по формуле (3,56)

Кр=Ь₀(1 ) - 7,44(1 - 0Д46) « 6,35 м.

б) Из условия неразрывности определяем скорооть движения поды в трубопроводе по формуле (3.35) - „ „ (А.\²₃12,08(-М!\10,84 м/с.

1Гт_Р-1' \о,038/

По формулам (3.22) (3.25) определяем потери напора по длине и местные потери:

и -0 -5,68 и;

<129 " * 0.03 .2-9,81

Т<Г 2-9,81

Общие потери напора в трубопроводе составят К_Р= + Ь„ = 5,68 + 0,22 = 5,9 м.

Проверка. Определяем пьезометрическую высоту перед насадком:

^ = 17 - 5,9 11,1 м.

Эту же величину определяем по формуле (3.63)

1 + ) - 7,44(1 + 0,5) - 11,16» 11,2 и.

<г

Следовательно, расчет системы выполнен правильно. К тому же с использованием формулы (3.64) по пьезометрической высоте перед насадком можно определить скоростной напор фонтанной струи. Тогда для цилиндрического внешнего насадка

и -Е - В.(. __________ ) » 11,1 - 11,1--------- = 7,4 м.,

^п°~Г И 1 +«5"ПС / 1+0,5

9/ Водосливы

В практике гидротехнического строительства достаточно часто встречаются случаи перелива потока воды через какое-ли­бо препятствие - порог, плотину и т.д. Теория движения жид­кости через такого рода препятствия, называемые водосливгми, широко используется при расчете дорожных водопропускных труб, малых мостов, входных эле-ментов водопадов, порогов, каскадов, рао*одов поверхностного стока и пр,

.Преграда в потоке в виде стенки (порога), через которую осуществляется перелив жидкости, называется водосли­вом. Перед водосливом.происходит торможение потока, что соп­ровождается подъемом уровня и накоплением энергии, потребной для его преодоления. К водосливам относятся также сооружения, не имеющие порога, а стесняющие поток только в плане (малые мосты, трубы).

Поток может переливаться через водосливную стенку по всей ее ширине или же через вырез, сделанный в искусственном соору­жении, который называется водосливным отверстием. Греб­нем водослива называется линия, проведенная в пределах во­досливного отверстия по точкам, имеющим в различных его попе­речных сечениях'наибольшие отметки.

Часть потока, расположенная выше по течению от водослива, называется верхним б ь е ф о м, а ниже по течению - нижним бьефом.

При подходе к водосливному отверстию скорость потока воз­растает, а свободная поверхность понижается. Геометри­ческим (статическим) напором Я (рис.- 3,15) называется

(?-5)Л , 0.67Н тгтт

' щтш/щтптшит

Рис. 3.15. Водосливы с тонкой стенкой, разница отметок гребня водослива и свободной поверхности пе­ред ним на расстоянии (3 «■ 5)Я в сечении, где движение плав- ноизменяющееся и свободная поверхность имеет малую кривизну. Средняя скорость 1Г₀ в этом сечении называется скорос­тью подхода. Полным напором (с учетом скорости под­хода) называют величину ^

г% ' (з.бб)

Геометрический перепад а на водос­ливе представляет собой разность отметок свободной*поверхности в верхнем и нижнем бьефах в сечениях, где влиянием водослива на форму свободной поверхности можно пренебречь.

Водослив характеризуется следующими геометрическими раз­мерами: шириной водосливного отверстия Ь , толщиной стенки во­дослива? , высотой порога водослива Р.(со стороны верхнего бьефа Ре 5 и нижнего - Р_н.5 ), Глубиной подтопления называют разность отметок уровня воды в нижнем бьефе и гребня водосли­ва (рис. 3.15; 5):

Ь* =* Ь„.5 - Рм.5

По форме и относительной толщине стенки, определяющих ха­рактер перелива потока, водосливы подразделяются на: водосливы с тонкой отенкой, водооливы о широким порогом и водосливы прак­тического профиля.

Водосливы с тонкой стенкой (ом. рио. 3.15), при переливе через которые струя отрывается от вер­хового ребра гребня. Толщина стенки не оказывает влияния на форму струи ($/N^0,67).

Водосливы с широким порогом

(рио. 3.16,а) . При переливе через них на среднем участке греб-

Ь-сВ

^ Рис. 3.16. Виды водосливов, ня 1_ег движение становится плавноизменяющимся, тогда как на участках входа 1«ж и слива I.* поток является резкоизменяю- щимся, Это имеет место при толщине порога Ь/м > (2 ♦ 3). Обыч­но к водосливам с широким порогом относят водосливы, у кото-" ры> (2 ♦ 3)<1/Н<В . Однако многие дорожные водопропускные со­оружения, например безнапорные трубы, при относительных дли­нах Ь/Я * 50 работают по схеме истечения через водослив о широ­ким порогом.

Водосливы практического про­филя (рис, 3.17) занимают промежуточное положение и харак-

Рис. 3.17. Водослив практического профиля.) теризуются отношением 0,б7<8/Д« (2'+ 3). По характеру сопряжения с нижним бьефом водосливы делят­ся на: неподтопленные (см. рис. 3.15,а), когда параметры потока в нижнем бьефе не оказывают влияния на про-' пуокную способность водослива; подтопленные (см. рис. 3.15,!" ), когда про­пускная способность изменяется с изменением уровня воды в ниж­нем бьефе. По соотношению ширины водослива Ь и подводящего русла В водосливы (см. рио. 3,16) делятся на водосливы без бо­кового сжатия (О и водосливы о боковым

ожатием (8).

По форме выреза в стенке (рис. 3,18) водосливы подразделя-

а 5 8 2

,Рио. 3.18. Виды водосливов по форме выреза в стенке

ютоя на прямоугольные («^треуголь­ные ( ? ) ; трапецеидальные («^круго­вые ( 3) и другие.

По очертанию стенки в плане водосливы делятся на прямоли­нейные (рис. 3.19): нормальные (а); косые (г) и непрямоли-

5 в 2 4

Рис. 3.19. Виды водосливов по очертанию стенки.

нейные: ломаные (б); криволинейные (9); кольцевые (а).

По высоте порога различают водосливы с порогом, когда Р> О ,, и водосливы без порога, когда Р-о. Например, протекание поды через отверстие малого моста может трактоваться как исте­чение через водослив с широким порогом, высота которого Р-§__)• Ооновная формула для расчета водосливов всех типов имеет

вид .

. О . тЪЩП? = тЬЯ^Го.^ (3.68)

При малой скорости подхода, если 1Г_в< I м/с, что бывает При (А* г>4ЬН , формула определения расхода принимает вид

ГДв(« } безразмерный коэффициент расхода, различный для разных типов водосливов и для различных условий их работы.

Для предварительных расчетов могут быть приняты следующие значения коэффициента пг для неподтопленных водосливов: водос- лии 0 тонкой стенкой (с стрым гребнем) - 0,42; водосливы практического профиля: безвакуумный - 0,45; вакуумный - 0,50; ПодООЛИВ о широким порогом - 0,35. Уточненные значения коэф­фициента т указаны в работе [2Я •

| Расход водослива треугольной формы с тонкой стенкой, ее-

ли центрапьный угол л = 90¹', определяется по формуле Томпсона: М,^ , _м³/о (3.70)

Основной формулой расхода трапецеидального водослива мож­но считать формулу

й - - (3.71)

где оь — угол между боковой наклонной кромкой и вертикалью.

Для трапецеидального водослива в тонкой стенке при угле А = 14° (или, точнее, при коэффициенте откоса боковой его кромки, равном 0,25) в том случае, если длина его порога Ь?4Л , расход^ может определяться по формуле

й^тЬЛ^Н, (3.72)

причем коэффициент расхода "» = 0,42 принимается постоянным, не зависящим от напора Л .

Особенности движения воды через водосливы используются при расчетах шахтных и трубчатых водосбросов, приемная часть которых устраивается в виде водосливной воронки (кольцевого водослива).

При отсутствии противоводоворотных устройств на кодосливе и отсутствии его подтопления за счет последующего за воронкой напорного водосбросного тракта расход определяется по формуле 0 = т2т-КнУ2р'_> (3.73)

где К - радиус водосливной воронки, м.

При этом коэффициент расхода определяется по формуле

т = О,94[0,49О-О,О68(^]. Л ^

Обычно при расчетах водосброоов известен расход воды, по которому рассчитывается радиус воронки водосброса. Преобразуя уравнение (3.73), получаем формулу определения радиуса водоо- лИЪной воронки:

^К= ^2x3ЬфГ ' ^М- (3.75)

Диаметр вертикальной трубы за воронкой определяется по - | формуле ,

(3.76) |

где IГи- скорость движения воды, определяемая по формуле

Т/у- 0,93 (3.77)

где у - вертикальное расстояние от гребня водослива до сече­ния, в котором определяется скорость потока.

Радиус поворота оси колена (сопряжение с горизонтальной трубой) принимается в пределах (2 +■ 5)с^ , где диаметр вер­тикальной трубы.

Пример 3.19. Определить ширину прямоугольного водо- олива о тонкой стенкой для пропуска через него расхода 0 ^а 50 л/с при напоре Я * 0,2 м и свободном истечении. Высота поро­га водослива Р«.« « Р_н ь -0,5 м, глубина воды в нижнем бьефе ЬнЬ " 0,35 м, боковое сжатие отсутствует.

Репе н и е. Устанавливаем, является ли водослив под­топленным или неподтопленным. При р - водослив не подтоп­лен. Ширину отверстия водослива находим по формуле (3.69), ис­пользуя значение коэффициента расхода т » 0,42:

_ь в_________ ___________ 0.05 __п з

~ ~ 0.42-0,2^-9,81-0,2'" '

Пример 3.20. Найти напор перед прямоугольным водоо- ливом в тонкой стенке шириной Ь I м, если й« 0,2 м³/с, Р = 1 м, Ь_н.* * 0,8 м при отсутствии бокового сжатия.

Решение. Так как Р>Н_н.% , устанавливаем, что водо- олив не подтоплен. Напор перед водосливом найдем из формулы 0.69)

_{м я} х (_______ = 0,23 м.

Пример 3.21. Определить расход воды через треу­гольный водослив с центральным углом 90°, если напор воды Л - 12 мм.

Решение. Расход воды устанавливаем по формуле (3.70)

й - 1,4Л^г/ЗГ- 1,4-0,012²У0,012 - 2,21-10""⁵И/о»0,022 л/с.

Пример 3.22. Определить раоход воды через незатоп- , ленный трапецеидальный водослив о тонкой отенкой при ширине порога Ь = 0,5 м и напоре Н = 0,2 м, если угол между боковой кромкой водослива и вертикалью ^ - 20°.

Решение. Расход определяем по формуле (3.71), предварительно установив по таблицам тригонометрических функ­ций, что 20° » 0,364:

й + ' 0,42(0,5 + 0,8-0,364-0,2)-

О,2^2-9,81-0,2'' 0,093 м³/о.

Пример 3.23. Определить раоход воды через прямоу­гольный водослив о тонкой стенкой при ширине Ь = 1 м, напоре Л • 0,5 м, еоли водослив не подтоплен, а площадь сечения потока в верхнем бьефе Ав.ь » 2 м².

Решение. Поскольку не известен расход и скорость

подхода, определяем расход по формуле (3.69), то есть без уче­та окоростного напора:

«ЬЛ /23ЗГ- 0,42-1-0,5/2-9,81-0,5 ■ 0,658 м³/о. Определяем скорость подхода V, по формуле 1Г₀ =0/«>в.5 - В,658/2 - 0,33 м/с.

По формуле (З.Г.6) определяем напор на водосливе с учетом окоростного напора при «с - I:

V » 0.5 + ¹"°>³³ = 0,51 м.

⁰ 2* 2-9,81

С учетом окоростного напора раоход водослива по формуле (З.бЬ) ооставит

О - тЬ Л./Щ1- 0,42-1-0,51/2-9,81-0,51 » 0,678 м³/о. Повторно определяем скорость подхода 6Г„= 0,678/2 - 0,34 м/с и напор на водосливе с учетом скоростного напора:

Л, -0,5 + ⁰»³'* = 0,51 м. ⁴ 2-9,81

Поскольку напор на водосливе Н_в в обоих случаях одинаков, расход водослива будет 0,678 м³/с.

Пример 3.24. Определить радиус сливной воронки и

диаметр вертикальной части трубчатого водосброса о раоходом в»

0,5 м³/о при напоре И » 0,25 м и высоте вертикальной чаоти у» 5 м.

Решение. По формуле (3.74) определяем коэффициент, раохода, принимая предварительно К' 0,2 м:

т =0,94[0,490 - 0,068(|-)^] =

0,94 [о,490 - 0.068(0х2|)*] ,0,3?.

Определяем радиуо воронки по формуле (3.75)

С ® - 0.^ о 37 м

тг-гНЯяУГ 0,39-2-3,14-0,25/2-9,81-0,25' " '

Уточняем значение коэффициента расхода

т *0,94[0,490 - О.Обб^Щ)^] = 0,40. Повторно определяем радиус воронки

0,5

====—^ =* 0,36 м.

"и.ч-СО.М. 0,25/2-9,81-0,25'

^{ЭНаЧ6НИЯ РВДИЗГ}°^{а В0Р}°^{НКИ В} °^б0ИХ п.ч™ не от­

личаются, расчет прекращаем, принимая Я = 0 36 м

Определяем скорость движения воды в конце вертикальной

чаоти водосброса по формуле (3.77)

15= 0,93У2$$Г = 0,93т/2-9,81- 5 9,21 м/о. По формуле (3'.76) определяем диаметр вертикальной части водооб-

рооа _______________________________________

<1 = т/4 О/я V; ' т/4 - 0,5/3,14-9,2? = 0,26 м. Поокольку ближайшие стандартные размеры труб равны 250 и 300 мм, принимаем больший из них при устройстве вертикальной части водосброса. В противном случае возможно подтопление во- доолива и уменьшение его расхода, что повлечет за^ собой подъем уровня воды в водохранилище выше'допустимого.

Форма поперечного сечения каналов может быть прямоуголь-

3,11. Гидравлический расчет каналов

Рио. 3.20. Форма поперечного сечения каналов, ной (в), округлой (г), треугольной и др.

„ Форму сечения канала принимают в зависимости от его назна­чения, размеров и способа производства земляных работ. Открытые искусственные каналы мелиоративных' и водных систем обычно име­ют трапецеидальное сечение, а дренажных - округлое. Каналы (лотки) небольших расходов, изготовленные из искусственных ма­териалов, как правило, имеют прямоугольное сечение.

При гидравлическом расчете каналов определяются их разме­ры, на основании которых вычисляются необходимые характеристи­ки потока. Основные элементы потока рассмотрены в разделе 3.2 ( и) - площадь живого сечения потока, м²; х - смоченный пери­метр, м; й - гидравлический радиус, м; 0- расход воды^или пропуокная способность канала, м /с; \Г - средняя скорость по­тока, м/с).

Приняты следующие об значения (рис. 3.20): В - ширина ка-* нала поверху или, точнее, ширина водной поверхности, м; Ь- ширина по дну, м; Ь - глубина воды в канале, м; I - проекция откооа канала, м ; - угол откоса; т- коэффициент откоса

(коэффициент заложения откооа). Кроме того, при расчетах опре­деляется уклон канала (») и устанавливается коэффициент шеро­ховатости русла

Коэффициент откоса («) - это с^Л , или отношение проек­ции откооа к глубине (1/к). Коэффициент откоса обычно кратен 0,25 и меняется от 0,25 до 5,0. Коэффициент заложения откосов зависит от назначения канала и рода грунта (табл. I, Приложе­ние).

Кивое сечение потока в каналах, смоченный периметр и гид­равлический радиус определяют по следующим формулам:

а) для прямоугольного сечения (рис. 3.20,я): а) ~ЬН ;

о-А ^ьь ■ ^к'х " ь+гь '

.8 = Ь;

б) для равнобокого трапецеидального сечения (рис.3.20,5): й> ж (Ъ + тк)к - Ьк + тк² ; (3.82)

ь+гь^ + т*-, * (3.83) р Л. - ЬЬ +• т Ь²

^К~ *> Ь+йкт/Г+т*' ' (3.84)

В - Ь 2тЬ ; (3.85)

в) для сложного трапецеидального поперечного профиля (рис. 3.20,в):

Л, «Ыц+щ.Ь* И «Д, = (6 ^а**»^ ;

* = Ж,

(3.87)

, В,,=Ь*2т,к₁ и. В₂-=Ь*2т,Ь, +2т₂Ь₁ ; (3.88)

г) для круглого сечения при полном его заполнении (рис. 3.20,2):

4} (3.89)

(3.90)'

^К Т - (3.91)

В садово-парковых объектах возможны случаи устройства ка­налов с разной крутизной откосов, когда один из них укрепля­ется облицовкой и поэтому имеет меньший коэффициент откоса. При разной крутизне откосов площадь сечения

и) = (Ь + 1г>е_г к) Ь , (3.92) 1

где /п<„ » омоченный периметр

+ (3.93)

ширина русла по свободной поверхности потока

В = Ь^2т_СрЬ. (3.94)

Уклоном канала называется отношение падения канала по дну &Н к его длине I (указанные величины должны быть в одних единицах длины) О или 1= (Н_истока - ^Н_устья)/Ь . где

"иотока " абсолютная^ (относительная) высот^ истока канала; ^устья ~ ^{то же} У^{отья канала}- Уклоны выражаются в десятичных Дробях и промилле. Например, уклон канала равен 0,0005, что в промилле соответствует 0,5%>, то есть на 1 км длины канала па­дение составляет в среднем 0,5 м.

Для определения средней скорости потока при равномерном движении жидкости пользуются^фо^мулой Шези (3.26):

гг = ОШ,

0 5

где С - коэффициент Шези, м ' /с.

Коэффициенты С являются общей характеристикой сопротивле­ний естественных русл, включая местные сопротивления в виде изменений формы сечения по длине потока, локальных размывов, крупных подводных камней, поворотов и т.д. 8 подавляющем боль­шинстве случаев, омоченные поверхности каналов и естественных руол можно считать абсолютно шероховатыми. Коэффициент Шези для этой облаоти сопротивлений определяют по эмпирической фор муле, предложенной акад. Н.Н.Павловским:

^{С =} ««^У> (3.95)

где п- коэффициент шероховатости; его значения приведены в приложении (табл. 2);

Для предварительных расчетов можно полагать У ■ 1/6 (по Маннингу) или у = 1/5 (по Форхгеймеру). Для уточненных расче­тов рекомендуется полная формула Н.Н.Павловского:

У - 2,5У>Г- 0,13 - 0,75Уп (УК* - 0,10), (3.96)

вычисленные по которой коэффициенты С приведены в приложении (табл. 3).

Используя значения коэффициента С и средней скорости V , можно определить: расход воды ((5) по формуле (3.28), скорост ную характеристику (1г) по формуле (3.27) и расходную харак­теристику ОС) по формуле (3.29).

Каналы, сечение которых при неизменной площади о>₀ харак­теризуется наименьшим значением омоченного периметра х_ты и, следовательно, наибольшим значением гидравлического радиу­са Кто.*' • согласно формуле Шези (3.26) обладают на­ибольшей пропускной,^способностью при равномерном движении. Та­кое оечение канала называется гидравлически наивыгоднейшим (/»„«). Для каналов прямоуголь­ной формы поперечного сечения характеризуется равенством 6" 2к, а для каналов трапецеидальной формы - р_г.н ■ Ь/к = 20Л + т²'-т).

^'Значения р_гч -Ь/Ьдля гидравлически наивыгоднейшего сечения трапецеидального канала:

« 0 0,25 0,50 0,75 1,0 1,25 1,50 1,75 2,0 3,0 4,0 5,0 Рг.« 2 1,56 1,24 1,0 0,83 0,70 0,61 0,53 0,47 0,32 0,25 0,20

Из этой зависимости следует, что канклы с гидравлически наивыгоднейшим сечением являются относительно глубокими. Поэ­тому проектировать крупные каналы с р_ги не всегда экономичес­ки целесообразно. Например, у судоходного канала шириной Ь * 100 м при р_гм = 2 глубина к » 50 м. Глубина же канала в этом случае должна, назначаться исходя из осадки судов. Малые же каналы целесообразно проектировать с гидравлически наивыгод­нейшим сечением, которое оказывается и экономически наивыгод­нейшим в случае устройства канала с дорогостоящей облицовкой его дна и боковых откосов.

Одной из задач, решаемых при гидравлическом раочете ка-* налов, является определение средней скорости потока V и про­пускной способности канала (расход воды)^0р, если известны размеры канала {Ь, к и т), у клон .'поверхности воды I и коэф­фициент шероховатости п . Предварительно по соответствующим формулам вычисляют площадь живого сечения й>, гидравлический радиус К , коэффициент С и потом по формуле Шеви (3.26) оп­ределяют скорость гГ, а по формуле (3.28) - расход воды 0 .

Иногда гидравлическим расчетом требуется определить ук­лон { по заданному расходу 0 , размерам канала и коэффициенту п . Из формулы (3.28) искомая величина уклона I- ^с О*/<х?0²К .

При проектировании каналов довольно часто встречаются случаи, когда известен расчетный расход воды 0_Р> и гидравли­ческим расчетом необходимо установить отдельные параметры ка­кала для пропуска ()р . Например, требуется рассчитать разме­ры поперечного сечения канала, то есть глуби1 \Ук и ширину Ь при известных О, ь, 1. Так как здесь неизвестными величинами являются Ь и И , то одной из них задаются, а вторую определя­ют.

Задачу решают графоаналитическим способом или при помощи специальных вспомогательных таблиц либо графиков. Для решения задачи графоаналитическим способом при назначенной, например, ширине канала по дну Ь задаются рядом значений (тремя или че­тырьмя) глубины Ь и находят ей, х , Я , С,Х. Вычисления рекомен­дуется делать в табличной форме: ^

г........... = ... ^:'у.м i "*"",м ЗГ^С^м3/₀

По значениям расходной характеристики и глубинам стро­ят кривую зависимости Х=Х(И), которая должна проходить че­рез начало координат (рис. 3.21) < Ь I

Рис-. 3.22. График к расче­ту ширины канала по дну: 1 - для трапецеидального сечения ; 2 - для прямоугольного сечения.

По этой кривой, отловив на оси X заданную расходную ха­рактеристику ЭС₀=а/-/Г7 , определяют искомое значение и проверяют его вычислением расхода воды по формуле (3.28). При равномерном движении уклон дна канала 1₀ -- <• . Затем подс­читывают скорость тГ= / Глубину потока при равномерном движении жидкости называют нормальной глуби­ной.

Если глубину подбирают непосредственно по расходам воды, то в приведенную выше табличную форму вместо графы К вводят

графы -/Г, 1? и 0.

Если назначена глубина Ь , то Ь вычисляют аналогично,

заменяя в таблице графу Ь графой Ь . При этом надо иметь в виду, что в общем случае ривая X =7С(Ь) проходит не через начало координат (рис. 3.22),Ь,<Ь_г,

3.12. Морфологическая характеристика и о) гидрологический режим рек

Реками называются водные потоки, питающиеся стоком вод атмосферных осадков и протекающие в выработанных ими руслах с односторонним уклоном.

Рис. 3.23. Бассейн реки и речная система: ^-Ш - пбрядок притоков; В - водораздел. Совокупность всех рек данной территории образует речную сеть, которая является частью гидрографической сети той же территории. Гидрографическая сеть включает все поверхностные водные объекты: реки, озера, водохранилища, болота. Начало реки называется истоком, место впадения ее в море, озеро или другую реку - у с т ь е м. На протяжении от истока до устья река течет вречной долине - это относительно узкое, вытянутое углубление речного бассейна. _Левь'й Уерег * " Правый 5ерег Бровка долины