Методические указания по выполнению работы

Расчет рекомендуется вести по формуле Шези:

Q = ω C = К , (1.1)

где Q – расход воды;

ω – площадь живого сечения потока;

C – коэффициент Шези;

R = ω /χ – гидравлический радиус;

χ – смоченный периметр;

i – гидравлический уклон;

K=ω C – расходная характеристика (модуль расхода).

В уравнении (1.1) размеры живого сечения b и h представлены неявно. Поэтому расчет выполняется методом подбора.

При одном неизвестном (b или h) задаются рядом значений искомой величины (5-6 значений) и для каждого из них последовательно вычисляют ω, χ, R, C, Q. Расчет ведется в табличной форме. Значения заложения откосов m и шероховатости стенок n следует принять из справочных таблиц по типу грунта и условиям содержания канала /2, 3/. По результатам расчета строится график зависимости Q=f₁(b) или Q=f₂(h), из которого по заданному расходу находится искомая величина.

Если неизвестны b и h, задачу решают тем же способом, предварительно определив относительную ширину канала β =b/h /2, 3, 4/. При проектировании трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего профиля используют аналитическое выражение:

b_гн= . (1.2)

В инженерной практике часто применяют формулу С.А. Гиршкана:

b= . (1.3)

По известной величине β, задаваясь, например, рядом значений b, вычисляют h, ω, χ, R, C, Q и, построив график зависимости Q = f(b), находят из него искомую ширину b_иск.. Затем с учетом β = b/h определяют вторую неизвестную величину – h_иск.

Проверка на неразмываемость и незаиляемость. Размеры живого сечения (b, h) должны обеспечивать пропуск расчетного расхода воды при одновременном выполнении условий устойчивости канала (на размыв и заиление).

В качестве расчетных расходов принимают форсированный Q_форс и минимальный Q_мин. расходы. По ним для ширины канала, соответствующей нормальному расходу Q_норм, определяются глубины наполнения h_форс и h_мин, скорости V_форс и V_мин и проверяется выполнение условий:

V_мин≥ V_нез, (1.4)

V_форс≤ V_нер, (1.5)

где V_нез – минимальная допускаемая незаиляющая скорость;

V_нер – максимальная допускаемая неразмывающая скорость;

Указанные скорости можно найти по таблицам, известным эмпирическим формулам /2, 3, 4/.

При V_форс > V_нер следует принять укрепление стенок и дна канала, обеспечивающие соблюдение условия (1.5).