КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Водосбросного сооружения
Для сброса паводковых вод из пруда в составе гидроузла проектируем водосбросное сооружение типа открытого берегового водосброса автоматического действия. В состав водосброса входят: траншейный вход, подводящий канал, сопрягающее сооружение с водобойным колодцем и отводящий канал. Расход водосброса (паводковый расход )- 63,6 м3 /с Траншея проходит в скальных грунтах, имеет прямоугольное поперечное сечение, переменную (от 8 до 20 м) ширину, переменный уклон. Боковые стенки траншеи облицованы бетоном. Подводящий канал проходит в земляном русле, имеет трапецеидальное поперечное сечение. Ширина канала по дну 20 м; глубина воды в канале 1,96 м, заложение откосов 1:1,5; уклон дна 0,00061. Сопрягающее сооружение запроектировано в виде быстротока (уклон дна быстротока 0.0838). Быстроток имеет прямоугольное сечение, постоянную ширину по дну - 12м. Вход в быстроток представляет собой незатопленный водослив с широким порогом. Скорость движения воды в конце быстротока 10,71 м/с не превышает допустимую на размыв. Для гашения избыточной энергии потока заканчиваем быстроток водобойным колодцем глубиной 1,7 м и длиной 12,4м. Боковые стенки быстротока выполнены из железобетонных блоков Рб-150-23-600. Дно монолитное с подливкой цементным раствором ЦРМ-25 толщиной 2 см. Под дном быстротока устроен поперечный дренаж из песчано-щебенистой подсыпки с отводом воды в коллектор. На коллекторе устроены смотровые колодцы из колец К7-5.
5.2 Гидравлический расчёт водосбросного сооружения
Гидравлический расчет траншеи:
Расход Q=63,6 м3 /с
Напор Н=↓ФПУ-↓НПУ=13,5-12,5=1 м Отметка порога водослива ↓НПУ=12,5 м Траншея прямоугольного поперечного сечения. Ширина траншеи в торце — 8м Ширина траншеи на границе с каналом - 20 м Траншея в бетонной облицовке Коэффициент шероховатости п=0,014 Коэффициент расхода m=0,36 Максимальная скорость в траншее Vmах=1,6 м/с
1. Вход в траншею представляет собой незатопленный водослив с широким порогом. Пропускная способность его определяется по формуле:
Q=m·L ·H3/2 м3/с (5.1)
где: L - длина водосливного порога, которую надо найти
L= =39,88 м Принимаем длину порога водослива L=40 м. [л.8]
2. Разбиваем траншею на 8 участков длиной по 5 м. Получим 9 створов.
Для каждого створа надо подсчитать расходы Q, скорости движения воды, ширину траншеи, глубину наполнения, уклон, потери напора, отметку уровня воды в каждом створе, отметку дна траншеи.
Расстояние от торца траншеи до соответствующих створов обозначим через X.
Расчётная схема водосбросной траншеи.
Рис.5.1. А - водосливной порог, Б - торцевая часть водосбросной траншеи, В - водосбросная траншея.
№ створов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Расстояние
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| между
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| створами
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Глубина
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| воды в створах
| 0,4
| 0,6
| 1,03
| 1,27
| 1,51
| 1,6
| 1,75
| 1,88
| 1,96
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Отметки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| дна траншеи
| 12,50
| 12,03
|
11,59
| 11,35
| 11,11
| 11,02
| 10,87
| 10,72
| 10,64
|
|
Расход, проходящий через соответствующий створ, определяем по формуле:
Qх=mх ·H3/2 м3/с
Скорость движения воды в створах 9....6 принимаем 1,6 м/с В створах 5....4 — 1,5 м/с В створах 3....1 м/с Ширина траншеи - линейно изменяющаяся от 8 до 20 метров. Среднюю глубину воды в каждом створе определяем по формуле
h= ,м(5.2)
где: V- скорость течения в створе, м/с b - ширина траншеи в створе, м;
Площадь поперечного сечения траншеи: =b·h=20,0·1,96=3,92 м2 (5.3)
Смоченный периметр: (5.4)
Гидравлический радиус: R= = (5.5)
По гидравлическому радиусу и коэффициенту шероховатости по таблицам определяем коэффициент Шези С. [л.8].
№ Створов
| X
| Qx
| V
| b
| h
| 𝟂
| R
| X
| С
| i
| Icр
| hw
|
|
| 63,6
| 1,6
| 20,0
| 1,96
| 39,2
| 1,64
| 23,95
| 76,78
| 0,00026
| 0,00027
0,000295
0,00033
0,000365
0,000395
| 0,00135
0,0015
0,0017
0,0028
0,0020
|
|
| 55,65
| 1,6
| 18,5
| 1,88
| 34,78
| 1,56
| 22,26
| 76,26
| 0,00028
|
|
| 47,7
| 1,6
| 17,0
| 1,75
| 29,75
| 1,45
| 20,5
| 75,5
| 0,00031
|
|
| 39,75
| 1,6
| 15,5
| 1,6
| 24,8
| 1,33
| 18,7
| 74,54
| 0,00035
|
|
| 31,8
| 1,5
| 14,0
| 1,51
| 21,14
| 1,24
| 17,02
| 73,76
| 0,00038
|
|
| 23,85
| 1,5
| 12,5
| 1,27
| 15,88
| 1,06
| 15,04
| 72,06
| 0,00041
|
Таблица 5.1. Определение величин при расчете водосбросной траншеи.
|
| 15,9
| 1,4
| 11,0
| 1,03
| 11,33
| 0,87
| 13,06
| 69,84
| 0,00047
| 0,00044
0,000735
0,00265
| 0,0022 0,00360
0,0133
|
|
| 7,95
| 1,4
| 9,5
| 0,6
| 5,7
| 0,53
| 10,7
| 64,43
| 0,001
|
|
| 1,59
| 1,4
| 8.0
| 0,14
| 1,12
| 0,16
| 8,28
| 53,3
| 0,0043
|
Отметки уровней воды в траншее. Начальная отметка уровня воды в траншее: ↓порога+П1=12,5-0,14=12,64, м (5.8) Во втором створе 12,64 –hw(1.2)= 12,64-0,0133=12,6267 м В третьем створе 12,6267-0,036=12,6231 м В четвертом створе 12,6231-0,0022=12,6211 м В пятом створе 12,6211-0,002=12,6191 м В шестом створе 12,6191-0,0018=12,6173 м В седьмом створе 12,6173-0,0017=12,6156 м В восьмом створе 12,6156-0,0015=12,6006 м В девятом створе 12,6006-0,00135=12,5993 м Отметки дна траншеи: Первый створ - 12,5м Второй створ 12,6267-п=12,6267-0,6=12,0267~12,03 м Третий створ 12,6231-1,03=11,59 м Четвертый створ 12,6211 -1,27= 11,3 511 = 11,3 5 м Пятый створ 12,6191-1,51=11,10091=11,11 м Шестой створ 12,6173-1,6=11,0173=11,02 м Седьмой створ 12,6156-1,75=10,8656=10,87 м Восьмой створ 12,6006-1,88=10,7206=10,72 м Девятый створ 12,5993-1,96=10,6393=10,64 м [л.5]
Расчет канала: Q= 63,6 м3/с h= 1,96 м m= 1,5 n= 0,025 b=20м
Площадь живого сечения: 𝟂=(b+mh)h=(20+1,5·1,96)·1,96=44,96 м2 (5.9) Смоченный периметр: =b=2h (5.10) Гидравлический радиус: R= Коэффициент Шези: С=44,46[л.8] Скорость движения воды: V= Уклон: i= ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image224.gif)
Расчет быстротока.
Быстроток прямоугольного сечения с постоянной шириной. Глубина воды в канале с учетом скорости подхода:
H0=1,96+ (5,12)
Глубина воды в отводящем канале 1,96м. Коэффициент шероховатости n=0,014. Уклон быстротока i=0,0838. Определяем ширину входной части быстротока. Вход представляет собой незатопленный водослив с широким порогом, пропускная способность которого определяется по формуле: Q=m·b (5.13) где: m - коэффициент расхода m=0,38 b- ширина порога, которую надо найти, м; Н0 - напор с учетом скорости подхода, м;
b= ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image231.gif)
Принимаем b=12 м [л.3]
q= 3/с/м (5.14)
Определяем критическую глубину:
hкр=h1= (5.15)
Определяем расходную характеристику:
K= = =220 м3/с (5.16)
где i - уклон быстротока.
Определяем нормальную глубину на быстротоке методом подбора. Результаты расчетов сводим в таблицу 5.2.
Таблица 5.5. Определение нормальной глубины в лотке быстротока. ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image240.gif)
h,м
| b,м
|
М2
| X=b+2
h,м
| R
м
|
| I
|
| n
| C
| C
м/с
| К =
| 1,42
|
| 17,04
| 14,84
| 1,148
| 1,07
| 0,0838
| 0,289
| 0,014
| 72,9
| 22,54
|
| 0,5
|
|
|
| 0,46
| 0,68
| 0,0838
| 0,289
| 0,014
| 66,54
| 13,08
| 271,48
| 0,45
|
| 5,4
| 12,9
| 0,419
| 0,647
| 0,0838
| 0,289
| 0,014
| 62,4
| 11,67
|
| 0,46
|
| 5,52
| 12,92
| 0,427
| 0,654
| 0,0838
| 0,289
| 0,014
| 62,5
| 11,81
|
|
Из таблицы видно, что при h=0,45 м полученная расходная характеристика К=218 м3 /с почти совпадает с расчетной К=220 м3 /с. Поэтому принимаем пн=0,45 м. Скорость в быстротоке V=11,67 м/с, что меньше допускаемой [V]=15 м/с Определяем коэффициент, учитывающий изменение живой силы вдоль потока
Icp= (5,17)
где:
Сср - среднее значение коэффициента Шези
Ccp= ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image256.gif)
ib- уклон быстротока ; iЬ=0,0838
bср- ширина лотка быстротока bср=Ь= 12 м;
Хср - среднее значение смоченного периметра, м
![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image258.gif)
Определяем гидравлические показатели русла:
(5.18)
Определяем относительные глубины и значения функции Бахметьева: (5.19)
h2= (5.20)
Уравнение кривой свободной поверхности воды в быстротоке:
(5.21)
где L- длина быстротока равная 96 м.
Подставляем данные величины в уравнение свободной поверхности и решая его методом подбора находим т|2 и ф(п2)
= - 3,156 - (1 - 37;2)[ - 0,047]
17,8773+3,156+1,7014= +36,2- ( )
22,7347= +36,2 )
При [Л.8] Левая часть управления равна правой
=1,1·0,45=0,495 м
Определяем сопряженную глубину с глубиной :
(5.22)
Так как =1,96 м 3,32>1,96 , то прыжок будет отогнанный, для затопления прыжка необходим водобойный колодец. Принимаем глубину водобойного колодца d=1,5 м Определяем сжатую глубину на дне колодца методом подбора по уравнению: q= (5.23)
где - коэффициент скорости, принимаем его равным 0,96; скоростной напор в сечении с глубиной п2; Скорость в конце быстротока:
V= м/с (5.24) 5,3=0,96-hсж ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image308.gif)
При hcж=0,46м уравнение обращается в тождество.
Определяем сопряженную глубину с глубиной hсж=0,46 м…
h'2= ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image311.gif)
h’2=3,48м =1,96 + 1,5 = 3,46 м - прыжок не затоплен Принимаем глубину колодца d=1,7м; Определяем сжатую глубину:
5,3=0,96hсж ![](https://konspekta.net/lektsiiimg/baza2/3004598854756.files/image315.gif)
При hсж=0,455 м уравнение превращается в тождество. Определяем сопряженную глубину:
h’2= h’2=3,5м =1,96 +1,7=3,66 м – прыжок затоплен
Определяем длину прыжка lпр=2,5(1,9h’2- = 2,5(1,9·3,5-1,455)=15,49м (5.25)
Определяем длину колодца: Lкол= =0,8 15,49=12,4м (5.26)
где: - коэффициент равный 0,8 [л.5]
6. ВОДОВЫПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ.
|