Гидравлический расчёт узла гидротехнических сооружений

СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчёт магистрального канала.
2. Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.
3. Проверка канала на заиление.
4. Определение глубин наполнения канала.
5. Расчёт распределительного и сбросного канала.
6. Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.
7. Расчёт распределительного канала методом И.И Агроскина.
8. Расчёт сбросного канала.
9. Расчёт кривой свободной поверхности в магистральном канале.
10. Определение критической глубины в распределительном канале.
11. Установление формы кривой свободной поверхности.
12. Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом И.И. Агроскина.
13. Гидравлический расчёт шлюза-регулятора.

4.1 Определение ширины шлюза регулятора в голове магистрального канала.

1. Расчёт водосливной плотины.
2. Определение гребня водосливной плотины.
3. Построение профиля водосливной плотины.
4. Гидравлический расчёт гасителей.
5. Определение формы сопряжения в нижнем бьефе водосливной плотины методом И.И. Агроскина.
6. Гидравлический расчёт водобойной стенки (Расчёт длины колодца).
7. Список используемой литературы.

Вариант 3(5).

На реке N проектируется узел гидротехнических сооружений.

В состав узла входят:

А) Водосливная плотина.

Б) Водозаборный регулятор с частью магистрального канала.

Магистральный канал подаёт воду на орошение и обводнение подкомандной ему территории. На магистральном канале устраивается распределительный узел. На сбросном канале, идущем от этого узла, устраивается перепад (схема I).

Схема I

1. Расчёт магистрального канала.

В состав расчёта входит:

1. Определение размеров канала из условия его неразмываемости (при Qmax = 1,5Qн) и незаиляемости (при Qmin = 0,75Qн).
2. Определение нормальных глубин для заданных расходов и построение кривой

Q = f(h).

Данные для расчёта:

1. Расход Qн = 9,8 м3/сек. Qmax = 14,7. Qmin = 7,35.
2. Уклон дна канала i = 0,00029.
3. Грунты плотные глины.
4. Условие содержания: среднее.
5. Мутность потока r = 1,35 кг/м3.
6. Состав наносов по фракциям в %:
7. d = 0.25 0.1 мм = 3.
8. d = 0,10 0,05 мм = 15.
9. d = 0,05 0,01 мм = 44.
10. d = <0,01мм = 38.
11. Глубина воды у подпорного сооружения 3,0 h0.

1.1 Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.

1. Принимаем коэффициент заложения откоса канала «m» в зависимости от грунта и слагающего русла канала по таблице IX [1] m = 1.
2. Принимаем коэффициент шероховатости “n” в зависимости от условия содержания канала по таблице II [1] n = 0,025.
3. Принимаем допускаемое значение скорости на размыв в зависимости от грунта, слагающего русло канала по таблице XVI [1] Vдоп = 1,40 м/с.
4. Принимаем максимальную скорость потока в канале Vmax = Vдоп = 1,40м/с.
5. Вычисляем функцию

   из формулы Шези:

6. По вычисленному значению функции

   при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем допускаемый гидравлический радиус (Rдоп).

Rдоп = 2,92 м. Таблица X[1].
7. Вычисляем функцию

Qmax максимальный расход канала м3/с.

4m0 определяется по таблице X[1] 4m0 = 7,312.

1. По вычисленному значению функции

   при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем гидравлически наивыгоднейший радиус сечения по таблице X[1]. Rгн = 1,54 м.

2. Сравниваем Rдоп с Rгн и принимаем расчётный гидравлический радиус сечения (R). Так как Rдоп > Rгн то R < Rгн 2,92 >1,54, принимаем R = 1,38.
3. Определяем отношение

4. По вычисленному отношению

   определяем отношение по таблице XI [1].

5. Вычисляем ширину канала по дну и глубину потока в канале

Принимаем стандартную ширину равную 8,5 м.
6. Определяется глубина потока в канале при пропуске нормального расхода Qн при принятой ширине канала в м. Для этого вычисляется функция

Далее определяется гидравлический наивыгоднейший радиус по таблице X[1]

Rгн = 1,31 м. По вычисленному отношению определяется отношение по таблице XI[1]. Нормальная глубина

7. Определяется глубина потока в канале при пропуске минимального расхода:

 

При Rгн = 1,17, таблица XI[1].

Далее определяем отношение По этому отношению определяем таблица XI[1].

1.2 Проверка канала на заиление.

1. Вычисляется минимальная средняя скорость течения в канале:

2. Вычисляется минимальный гидравлический радиус живого сечения канала:

3. Определяется гидравлическая крупность наносов для заданного значения диаметров частиц данной фракции, таблица XVII[1].
Таблица 1.

Состав наносов по фракциям.

ФракцииIIIIIIIVДиаметр, мм.0,25 0,10,1 0,050,05 0,01£ 0,01Р, %.1122859Гидравлическая крупность.2,70,6920,173Wd, см/с.2,7 - 0,6920,692 - 0,1730,173 - 0,0070,007

1. Определяется осреднённая гидравлическая крупность для каждой фракции.

1. Определяется средневзвешенная гидравлическая крупность наносов:

1. Принимается условная гидравлическая крупность наносов. Сравниваем

   то есть < 0,002 м/с, то W0 = 0,002 м/с.

2. Вычисляем транспортирующую способность потока:

   .

Сравниваем: - канал не заиляется.

1. Определение глубины наполнения канала графическим методом.

Расчёт для построения кривой Q = f (h) ведётся в табличной форме.

Таблица 2.

Расчёт координат кривой Q = f (h).

h, м.w, м2.X, м2., м/с.Q, м3/с.Расчетные формулы0,54,59,90,4522,721,7418,511,30,7532,724,731,51512,71,1844,8311,4322114,11,4952,5018,74

- определяется по таблице X[1].

По данным таблицы 2 строится кривая Q = f (h).

По кривой, при заданном расходе, определяется глубина:

hmax = 1,75 м при Qmax = 14,7 м3/с.

hн = 1,50 м при Qн = 9,8 м3/с.

hmin = 1,25 м при Qmin = 7,35 м3/с.

Вывод: При расчёте максимальной глубины двумя способами значения максимальной глубины имеют небольшие расхождения, что может быть вызвано не точностью округлений при расчёте расчёт выполнен верно.

2. Расчёт распределительного и сбросного каналов.

1. Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.

Данные для расчёта:

Распределительный канал:

1. ширина по дну b = 6,4 м.
2. расход Q = 0,5 Qmax магистрального канала Q = 7,35.
3. Уклон канала i = 0,00045.
4. Грунты очень плотные суглинки.
5. Коэффициент шероховатости n = 0,0250.

Сбросной канал:

1. расход Q = Qmax магистрального канала Q = 14,7.
2. Уклон дна i = 0,00058.
3. Грунты плотные лёссы.
4. Коэффициент шероховатости n = 0,0275.
5. Отношение глубины перед перепадом к hкр.

2.1.1 Расчёт распределительного канала методом Агроскина.

1. m = 1, табл. IX[1].
2. n = 0,0250.
3. Вычисляется функция F(Rгн).

1. Определяется гидравлически наивыгоднейший радиус по функции

Rгн = 1,07, табл. X[1].

2. Вычисляем отношение

3. По отношению

   по таблице XI[1] определяем отношение

2.1.2 Расчёт сбросного канала.

5. m = 1, таблица IX[1].
6. n = 0,0275. 4m0 = 7,312.
7. Вычисляем функцию

   :

8. Определяем гидравлически наивыгоднейший радиус по таблице X[1] по функции

   . Rгн = 1,35.

9. Принимаем расчётный гидравлический радиус сечения R = Rгн;

10. По отношению

    , определяем таблица XI[1]. табл. XI[1].

3. Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом Агроскина.

1. Определение критической глубины в распределительном канале.

Исходные данные: (из расчёта магистрального канала).

1. Расход Q = 9,8 м3/сек.
2. Ширина канала по дну bст = 8,5 м.
3. hн = h0 =1,42 м.
4. коэффициент