3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока


Название3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока
страница1/6
Дата публикации23.06.2013
Размер0.83 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Математика > Документы
  1   2   3   4   5   6


3. Гидравлический расчет сопрягающего

сооружения – быстротока
3.1. Общие положения

На трассе сбросного канала между ПК30 и ПК 32 наблюдается резкое падение рельефа, причём величина уклона местности значительно превышает уклон дна канала и критический уклон. Поэтому здесь необходимо запроектировать быстроток прямоугольного поперечного сечения.

Быстроток относится к сопрягающим гидротехническим сооружениям, устраиваемым для обеспечения сопряжения участков каналов в местах сосредоточенного падения рельефа местности и гашения избыточной кинетический энергии потока в его конце. Быстроток представляет собой короткий, облицованный бетоном канал с большим уклоном дна, значительно превышающий критический.

Быстротоки получили широкое распространение как на каналах оросительной и сбросной сети, так и в качестве водосбросных сооружений, входящих в состав гидротехнических узлов.

Быстроток состоит из следующих частей: входной, лотка быстротока (водоската) и выходной части (рис. 3.1).

Входная часть быстротока предназначена для обеспечения плавного перехода потока из спокойного состояния в подводящем русле к бурному на водоскате при условии поддержания в верхнем бьефе заданной глубины =hг.н (нормальной глубины в подводящем канале).

Конструктивно входной оголовок, обеспечивающий переход откосов подводящего канала к входу в сооружение, выполняется в виде обратной стенки (тип I), раструба сужающегося (тип II), косой плоскости (тип III) (рис. 3.2, а, б, в) и др.

В первом случае входная часть имеет призматическую форму, в двух других – непризматическую. Такие же конструкции используют и на выходе из сооружения.

В гидравлическом отношении входной оголовок по типу косая плоскость выгодно отличается от других меньшим сжатием потока на входе и наибольшей пропускной способностью. Однако с точки зрения строительства этот оголовок наиболее трудно выполним.

Лоток быстротока – наиболее протяжённая часть сооружения, выполняющая важную роль в переводе потока, движущегося с большими скоростями, из подводящего канал в отводящий. В зависимости от длины быстротоки бывают короткими и длинными. На коротких лотках нормальная глубина не успевает установиться. На длинных лотках может устанавливаться глубина, близкая к нормальной и движение воды перейдёт из неравномерного в равномерное.

Выходная часть устраивается для обеспечения сопряжения бурного

потока на лотке со спокойным в отводящем канале с образованием гидравлического прыжка и полного гашения избыточной кинетической энергии потока, сходящего с лотка быстротока.

Гидравлическим расчётом быстротока устанавливаются основные параметры потока и геометрические размеры каждого элемента сооружения:

  • входной части;

  • лотка быстротока;

  • выходной части.

Исходными данными к расчёту быстротока являются:

  • расчётный расход ;

  • перепад отметок дна в конце подводящего и в начале отводящего участков сбросного канала ;

  • гидравлические элементы сбросного канала:

ширина по дну b, коэффициент заложения откосов канала ;

нормальная глубина , сухой запас ;

  • конструктивная форма входной части и успокоителя (см. бланк задания).

В курсовой работе лоток быстротока и успокоитель рекомендуется принять призматическими, прямоугольной формы поперечного сечения с шириной по дну, равной ширине лотка быстротока .

Переход от успокоителя прямоугольной формы поперечного сечения к каналу трапецеидального сечения рекомендуется осуществить с помощью выходного оголовка по типу обратная стенка (см. рис. 3.1 или рис. 3.2, а).

Рисунок 3.2 - Схемы входных оголовков.

а) Тип I - обратная стенка; Тип II – раструб сужающийся с обратной стенкой; Тип III – косая плоскость

Быстроток выполняется из монолитного бетона, поэтому коэффициент шероховатости для бетона принимается в пределах /6/. В курсовой работе рекомендуется применять из условия среднего качества производства бетонных работ.

Предельно допускаемая скорость движения воды в лотке быстротока принимается из условия неразмываемости бетона в пределах м/с /6/ (в курсовой работе рекомендуется принять за расчётную скорость м/с).
3.2. Расчёт входной части быстротока
Входная часть быстротока может быть запроектирована в виде водослива или короткого лотка с регулирующим затвором. В курсовой работе вход рекомендуется запроектировать в виде водослива с широким порогом. Расчётом необходимо установить размеры входной части, обеспечивающие пропуск заданного расхода и определить глубину в начале лотка быстротока.
Рисунок 3.3 - Расчётная схема входной части быстротока

Для защиты подводящего канала от размыва перед входной частью предусматривается устройство понура длиной (рис. 3.3).

С учётом опыта проектирования и эксплуатации сопрягающих сооружений длина входного оголовка принимается равной ). В расчётах рекомендуется принять длину оголовка . Далее расчёт заключается в определении ширины водослива.

Расчёт входного оголовка ведётся из формулы расхода через неподтопленный водослив с широким порогом и боковым сжатием

,

(3.1)

где

-

расход через водослив;




-

коэффициент расхода водослива




-

коэффициент бокового сжатия;




-

ширина водослива;




-

напор на пороге водослива с учётом скорости подхода ;




-

коэффициент Кориолиса;




-

скорость подхода в канале.

Из формулы (3.1) получаем ширину лотка быстротока

.

(3.2)

Согласно имеющихся литературных данных коэффициент расхода для различных типов входных оголовков имеет значения, приведённые в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Тип входного оголовка

Коэффициент расхода

справочный

рекомендуемый для расчёта

Тип I (рис. 3.2, а) - обратная стенка

0,320,36

0,34

Тип II (рис. 3.2, б) - раструб сужающийся

0,350,38

0,36

Тип III (рис. 3.2, в) – косая плоскость

0,36

0,36

Значение можно определить по формуле Е.А. Замарина

,

(3.3)

где

-

напор на гребне водослива;




-

коэффициент формы, характеризующий конструкцию выходной части*).

Известно, что чем больше значение , тем невыгоднее в гидравлическом отношении конструкция выходного оголовка.

В расчётах рекомендуется принимать значения :

обратная стенка – 0,2;

раструб – 0,130,07;

косая плоскость –0,050,06.

Ширину входной части определяют в такой последовательности:

  1. Задаются значением .

  2. Из формулы (3.2) определяют ширину в первом приближении.

  3. По формуле (3.3) уточняют , а затем из формулы (3.2) определяют окончательную ширину водослива

.

Если при расчёте входного оголовка, выполненного по типу I, II, его ширина получится больше ширины подводящего канала, то следует принять оголовок косая плоскость, т.е. тип III, или же предусмотреть расширение канала перед входной частью до ширины сооружения.

При изменении уклона дна входной части с на уклон лотка в конце входной части, работающей как водослив с широким порогом, устанавливается глубина, равная критической, которая определяется в соответствии с формой поперечного сечения в начале лотка быстротока.

В случае прямоугольного сечения

,

(3.4)

где = 1,051,10 – коэффициент Кориолиса ( 1,1).


    1. Расчёт лотка быстротока

Рисунок 3.4 – Расчётная схема лотка быстротока
Расчёт лотка быстротока (рис. 3.4) включает:

  • расчёт уклона и длины лотка быстротока;

  • установление характера кривой свободной поверхности неравномерного движения в лотке;

  • определение глубины потока в конце лотка, необходимой для расчёта выходной части.

При выполнении курсовой работы лоток быстротока запроектируем с максимально возможным уклоном, который будет соответствовать принятой расчётной скорости для лотка быстротока л/с, близкой к допускаемой скорости для бетона .

Так как в лотке по длине потока глубина уменьшается, а скорость увеличивается, т.е. наблюдается неравномерное движение, стремящееся вниз по течению перейти в равномерное (рис. 3.4), то минимально возможная глубина в конце лотка будет близка к нормальной глубине на лотке , определяющейся в случае прямоугольного русла по зависимости

,

(3.5)

где

-


минимально возможная площадь живого сечения потока в конце лотка при расчётной скорости, близкой к предельно допускаемой неразмывающей скорости для бетона.




Из формулы Шези определяется уклон лотка быстротока

,

(3.6)

где ; ; - соответственно гидравлический радиус, смоченный периметр, параметр Шези, определяемые по нормальной глубине на лотке и принятом коэффициенте шероховатости .

Параметр Шези можно определить по таблице (Приложение 1), составленной по формуле Н.Н. Павловского, или по формуле И.И. Агроскина

.

(3.7)

Так как уклон дна есть отношение превышения к заложению, то длина лотка быстротока в плане определяется как

,

(3.8)

где - перепад отметок дна в конце подводящего и в начале отводящего участка сбросного канала (см. бланк задания).

Длина лотка из геометрии чертежа (рис. 3.4.) равна

.

(3.9)

Из формулы Шези определяется критический уклон

,

(3.10)

где ; ; ; .

Анализ кривой свободной поверхности на лотке быстротока: если и , то в лотке поток находится в бурном состоянии, линия нормальной глубины располагается ниже линии критической глубины, а характер кривой свободной поверхности – кривая спада типа (рис. 3.4).

Для определения глубины в конце лотка быстротока в курсовой работе рекомендуется использовать способ проф. В.И. Чарномского, который применим для расчёта неравномерного движения воды в призматических и непризматических руслах. Для расчёта по этому способу целесообразно использовать ПЭВМ).

^ Рисунок 3.5 - Расчётная схема неравномерного движения воды

Сущность способа состоит в том, что вся длина лотка быстротока разбивается на отдельные участки относительно малой длины (рис. 3.5). Каждый участок рассчитывается отдельно, следуя вниз по течению: вначале рассчитывается I участок, затем II и т.д. Расчет каждого участка заключается в определении его длины , зная глубины в граничных сечениях, которые отличаются между собой на малую величину . Например, на первом начальном участке лотка быстротока глубина воды в сечении 1-1 равна , а в сечении 2-2 согласно характера кривой принимается меньше на величину м, т.е. . Из уравнения В.И. Чарномского, которое имеет вид

,

(3.10)

определяется длина первого участка

,




где

-

удельная энергия рассматриваемого сечения;




-

уклон дна лотка быстротока;




-

средний уклон трения;




-

уклоны трения для сечений и с глубинами и .

Рассчитав первый участок, переходят к расчёту второго, третьего и т.д., каждый раз определяя длину участка , и т.д. Расчёт ведут до тех пор, пока сумма длин всех участков не превысит длину лотка быстротока или пока глубина воды 2-2 на последнем участке лишь незначительно будет отличаться от нормальной глубины на лотке и станет равной не более , что будет свидетельствовать о том, что неравномерное движение воды на лотке быстротока приблизилось к равномерному движению и далее вниз по течению глубины уже изменяться не будут. Глубина на последнем участке в обоих случаях является искомой глубиной .

Блок – схема алгоритма расчёта на ПЭВМ кривой неравномерного движения воды на лотке быстротока по способу В. И. Чарномского приведена на рис. 3.6.
3.4. Расчёт выходной части быстротока
Следует отметить, что наиболее ответственной и дорогостоящей является выходная часть сооружения, в пределах которой должно произойти сопряжение бурного потока со спокойным с образованием гидравлического прыжка и полное гашение избыточной кинетической энергии потока.

Выходная часть состоит из водобоя в виде успокоителя, в пределах которого располагается гидравлический прыжок, и концевого крепления, называемого рисбермой (рис. 3.7).
Расчёт выходной части заключается в выборе конструкции успокоителя (в курсовой работе задается), расчёте сопряжений бьефов и гасителей энергии, назначении основных размеров, обеспечивающих безаварийную эксплуатацию сооружения.

Qфорс, bл , hкр , h0л , iб,

L , h=0.01м, n=0,015

h1=hкр

h2=h1-h
































Начало

Конец

Печать

Qфорс, bл , hкр , h,

n, iб,L , ,

h1=h2
  1   2   3   4   5   6

Похожие:

3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока icon3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока
На трассе сбросного канала между пк30 и пк 32 наблюдается резкое падение рельефа, причём величина уклона местности значительно превышает...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconПроектирование внутреннего водопровода
Целью курсовой работы является: определение расчетного расхода воды, гидравлический расчет внутренней водопроводной сети, подбор...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока icon2. 1 Сооружения и устройства станционного хозяйства. Локомотивного...
Тема 2 Сооружения и устройства сцб и автоматики на перегонах и на станциях Тема 3 Связь. Линии сцб и связи. Техническое обслуживание...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока icon2. 5 Искусственные сооружения
Водопропускные трубы – это искусственные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших водотоков
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока icon1. состав раздела “ экономика” дипломного проекта. Раздел “ Экономика”...
Строительный объем здания используют при исчислении сметной стоимости строительства по укрупненным сметным нормам на здания и сооружения,...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconСистема нормативных документов в строительстве свод правил по проектированию и строительству
СНиП 04. 01-85* "Внутренний водопровод и канализация зданий", сниП 04. 02-84* "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" и сниП...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconКалендарно-тематический план проведения занятий
Основные понятия о трёхфазных цепях. Расчёт симметричной трёхфазной цепи, соединённой звездой. Расчёт симметричной трёхфазной цепи,...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconКалендарно-тематический план проведения занятий
Основные понятия о трёхфазных цепях. Расчёт симметричной трёхфазной цепи, соединённой звездой. Расчёт симметричной трёхфазной цепи,...
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconВопросы к экзаменам по дисциплине«Управление эксплуатационной работой»
Расчет схемы пропуска поездов по всем станциям участка. 22. Расчет пропускной способности перегонов при параллельном непарном
3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока iconВопрос 24 Коммерческий расчёт
Коммерческий расчёт метод хозяйствования, основанный на соизмерении дохода и расхода производства, обеспечивающий оптимальную рентабельность,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница