Неравномерное движение в открытых руслах рек

Расчет фильтрации воды (плоской задачи) через тело земляной насыпи, расположенной на горизонтальном водоупоре. Выполняется по методу Н.Н. Павловского. Насыпь делится

Неравномерное движение в открытых руслах рек

Контрольная работа

Геодезия и Геология

Другие контрольные работы по предмету

Геодезия и Геология

Сдать работу со 100% гаранией

Содержание

 

Введение

Расчетная работа 1. Построение кривой свободной поверхности

Расчетная работа 2. Построение депрессионной кривой движения грунтовых вод

Расчетная работа 3. Определение параметров водопропускного сооружения

 

Введение

 

Территория Восточной Сибири и Дальнего Востока покрыта густой речной сетью. Только к бассейну реки Енисей относятся более 17 тысяч различных рек. Северо-восточные районы страны недостаточно освоены в транспортном отношении. В этих районах слабо развита сеть железных и автомобильных дорог. Поэтому водный транспорт занимает ведущее место при перевозке различных промышленных грузов и пассажиров. Для многих удаленных районов Восточной Сибири, Севера и Дальнего Востока водный транспорт является единственным способом сообщения и транспортировки грузов.

Исследования показали, что более половины рек, расположенных в районах Восточной Сибири, Севера и Дальнего Востока, можно отнести к категории горных и полугорных. Развитие судоходства и лесосплава на этих реках сдерживается из-за наличия многочисленных препятствий в виде каменистых образований (пороги, шивера, перекаты).

Так, основным видом путевых работ при регулировании каменистых участков рек являются дноуглубление (устройство прорезей) и скалоуборочные работы (расчистка русла от крупных камней и выступов горных пород). Дноуглубительные и скалоуборочные работы следует рассматривать как самостоятельный вид путевых работ на каменистых участках реки для последующего выправления их с помощью руслорегулирующих сооружений (дамбы, запруды, полузапруды и т.д.).

Поэтому для проектирования и эксплуатации лесозадерживающих и гидротехнических сооружений, проведения путевых работ на реках необходимо владеть как теоретическими сведениями по гидравлике открытых русел, так и уметь выполнять инженерные расчеты с целью улучшения условий судоходства и водного транспорта леса.

В настоящее время в инженерной практике приходится решать задачи, связанные с неравномерным движением в открытых руслах, на начальной стадии проектирования гидротехнических сооружений. Поэтому находит широкое применение использование теории неравномерного движения для использования в практических расчетах.

 

Расчетная работа 1. Построение кривой свободной поверхности потока

грунтовая вода водоспускное сооружение

Постановка задачи

Задается характеристика русла водопотока. Требуется определить нормальные и критические глубины потока, критический уклон и построить кривую свободных поверхности потока

Исходные данные:

Характеристика русла водотока:

форма поперечного сечения - симметричная трапеция (рисунок 1.1);

дно русла песчано-гравийное;

ширина русла по низу, ;

Схема поперечного сечения потока приведена на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1- Схема поперечного сечения потока

 

коэффициенты заложения откосов, и ;

уклон дня участка реки i выбирается по таблице 1.1- Варианты заданий, для четырех участков;

коэффициент шероховатости принимаем =0,03.;

расход воды в русле, .

 

Таблица 1. Вариант заданий 8.

1()2()340,00350,00150,0950,0Методика расчета

1. Принимаем коэффициент шероховатости русла =0,03.

. Нормальные и критические глубины находим графическим способом. Для этого задаемся рядом (не менее 5) произвольных значений глубины и по формулам определяем следующие значения:

, м2 - площадь живого сечения;

 

(1.1)

 

, м - смоченный периметр;

 

(1.2)

 

, м - гидравлический радиус;

 

(1.3)

 

С , м0,5/с- коэффициент Шези;

 

, (1.4)

 

где при R > 1м; при R < 1м.

К , м3/с - расходная характеристика;

 

(1.5)

 

С учетом данных получаем расчетные формулы:

Данные расчетов заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2.

h,м, м2, мR, мС ,м0,5/сK, м3/с 0,252,5937510,901390,23792822,9551229,042280,55,37511,802780,45540127,172598,56103111,513,605550,84524331,90866337,36291,518,37515,408331,19253734,68148695,922622617,21111,51065336,578061168,8972,534,37519,013881,8078938,087751760,411343,520,816652,08967339,350452474,447

Рисунок 1.2 - Зависимость

 

По заданному расходу и заданным уклонам по формуле

 

, (1.6)

 

Вычисляем расходные характеристики для каждого участка при . По расходным характеристикам определяем соответствующие им нормальные глубины по графику.

 

Таблица 3.

12340,00350,00150,0950,01352,252065,6259,55-,м2,22,70,8

3. Критическую глубину определяем из формулы:

 

, (1.7)

 

где и - соответственно ширина по верху и площадь живого сечения потока при критической глубине, м.

Ширина потока по верху определяется по зависимости:

 

. (1.8)

 

Принимая - коэффициент Кориолиса, вычисляем:

, .

Подбираем такую глубину, при которой величина

Достаточно достичь разницы значений этих величин в пределах 5%. Удовлетворяющее этому условию значение величины и будет искомая критическая глубина . Для этого, задаваясь рядом значений , строим кривую .

 

Таблица 4.

, м, 0,5155,2811,513,5 6531,01520,87131171,56204,1514,5427,92,517576161098,5

Рисунок 1.3 - Зависимость

 

По графику находим для соответствует м.

. Критический уклон находим по формуле:

 

(1.9)

м,

м,

5. Для построения кривой свободной поверхности потока вычертим схему продольного профиля дна и нанесем линии нормальных и критических глубин.

Под каждым участком пишем соотношения между нормальной и критической глубиной, а также между уклонами дна и критическими уклонами. Длину участков будем считать достаточно большой протяженности и условимся, что на части их устанавливается равномерное движение. В начале 1 участка сечение 0 принимаем равномерное движение, т.е. .

Построение продольного профиля свободной поверхности начинаем с сечения, в котором заведомо известна глубина потока. У нас это - начало 1 участка () и II сечения .

Начнем построение схемы свободной поверхности потока со II участка, где . В конце участка между I и II створами глубины убывают от до - устанавливается кривая спада.

В конце участка перед I створом глубины увеличиваются от до , т.е. образуется кривая подпора.

В начале участка между II и III сечениями в связи с резким увеличением уклона дна >> глубины убывают от во II створе до в сечении II - III , т.е. устанавливается кривая типа .

В створе III из-за уменьшения уклона дна (< ) глубины возрастают от до , образуют кривую (прямую) подпора, т.к. в конце кривой (прямой) подпора при , а уклон , поток должен перейти в спокойное состояние, увеличение глубины сверх критического значения должно произойти в виде прямой подпора . Глубина в IV створе определяется длиной кривой спада , т.е. длиной участка. Эта глубина будет конечной глубиной прямой подпора и начальной глубиной кривой спада .

 

Рисунок 1.2 - Схема кривой свободной поверхности

 

Расчетная работа №2. Построение депрессионной кривой движения грунтовых вод

 

Постановка задачи

На работу различных гидротехнических, дорожно-транспортных и других промышленных сооружений существенное влияние оказывают грунтовые воды. Движение грунтовых вод является частным случаем фильтрации жидкости.

Движение грунтовых вод может быть напорным и безнапорным. При последнем поток грунтовых вод имеет свободную поверхность, называемую депрессионной.

Скорость фильтрации линейно зависит от гидравлического уклона .

Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости и численно равен скорости фильтрации при .

Одним из наиболее распространенных случаев практики дорожно-транспортного и гидротехнического строительства является необходимость расчета фильтрации воды через тело однородной земляной насыпи, в поперечном сечении имеющую трапецеидальную форму. В виде таких насыпей выполняются насыпи дорог, береговые опоры мосты, плотины, перемычки котлованов, запруды, дамбы и т.д.

Неизвестными величинами являются высоты: и , расстояние , и - удельный расход фильтрации. Необходимо определить эти величины и построить кривую депрессии.

По результатам расчетов делается вывод о надежности сооружения, необходимости применения специальных мероприятий, особенно в случае, когда кривая депрессии выклинивается на низовой откос выше бытового уровня.

Дано:

 

Таблица 1.

вариант2 грунт- супесь2,91,9100,41,5

Методика расчета

1.Задаемся рядом значений (не менее пяти значений ) и определяем величину отношения по зависимости:

 

, (2.1)

 

где - коэффициент фильтрации грунта.

Результаты расчетов вносим в таблицу 2

 

Таблица 2

0,42211,3222190,0133330,0540,44111,0413930,0266670,0910,467,6666670,8846070,040,1210,4860,7781510,0533330,1490,550,698970,0666670,174

2.Для принятых в п.1 значений вычисляем значения по зависимости:

 

(2.2)

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3

0,4213,720,4413,690,4613,660,4813,630,513,6

Находим значение по формуле:

 

(2.3)

 

cоответствующее раннее принятым .

Результаты расчетов за

Похожие работы

1 2 >