Гидравлический расчет промежуточного сбросного канала

Введение

Водосбросы предназначены для следующих технологических операций:

· пропуска экстремальных и часто повторяющихся паводков и половодий

· частичного предпаводкового опорожнения водохранилища для срезки пика паводка и уменьшения сбросных расходов

· глубокого опорожнения водохранилища при осмотре и ремонте подводных частей сооружения

· быстрой сработки водохранилища при внезапно появившихся отклонениях в работе сооружений гидроузла

· пропуска воды на нужды народного хозяйства

· пропуска плавающих предметов и промывка водохранилища от наносов

· регулирование наполнения водохранилища

Открытые береговые водосбросы состоят из трех основных частей:

· входная

· транзитная

· концевая

Входная часть: подводящий канал, головное сооружение (входной оголовок).

Транзитная: промежуточный (соединительный) канал сопрягающее сооружение.

Концевая: отводящий канал.

Проектирование водосброса (рис. 7)

Гидравлический расчет входного оголовка (рис. 1)

· определяем расчетный сбросной расход который необходимо сбросить из водохранилища:

Q_р = Q_мах - ∑Q_соор.,

гдеQ_мах – максимальный паводковый расход, который задается при проектировании данного гидроузла и равен Q_мах=220м³/с.

∑Q_соор. – расход, который пропускается через другие сбросные сооружения гидроузла (в данном случае водовыпуск) ∑Q_соор.=8,5 м³/с.

Q_р = 220 – 8,5 =211,5 (м³/с)

· Задаемся удельным расходом на погонный метр длины входного оголовка. Удельный расход зависит от грунтов оснований: для связных грунтов 25-50м²/с, для несвязных 15-25м²/с. Это на рисберме q_p=20 м²/с.

q_в=(1,15÷1,2)q_p

q_в=1,2∙21=25,2 (м²/с)

· Определяем длину водосливного фронта входного оголовка:

· Задаемся количеством отверстий и размером одного входного отверстия таким образом чтобы полученная длина водосливного фронта мало отличалась от расчетной длины: , где n – количество отверстий принимаемое не меньше двух; b – ширина одного отверстия принимаемая в соответствии со СНиП (2) четной величиной от 4 до 30.

n = 4 ; b = 4

· Уточняем удельный расход на погонный метр длины входного оголовка:

· Определяем сжатую ширину водосливного фронта

B_c=n∙b_c ;

Где b_c – сжатая ширина одного входного отверстия b_c=b∙ε, где ε – коэффициент бокового сжатия, который зависит от формы оголовка бычка, принимается по справочнику Киселева (1) ε = 0,96

b_c = 4∙0.96=3.84 ; B_c = 3.84∙4=15,36

· Уточняем удельный расход с учетом сжатия

· Определяем напор на гребне входного оголовка с учетом скорости подхода из формулы расходов:

m – коэффициент расхода который принимается 0,48÷0,49

Н₀ – напор на гребне входного оголовка с учетом скорости подхода

σ_п – коэффициент подтопления, принимаем равным 1,0 , т.к. входная часть всегда не подтоплена

g – ускорение свободного падения 9,81 м/с²

· Определяем геометрический напор на гребне входного оголовка

;

где α – коэффициент Кориолиса, принимаемый 1÷1,2

V₀ – допустимая не размывающая скорость (для песка 0,8)

· Определяем отметку гребня входного оголовка

· Контур входного оголовка строится по таблицам Кригера-Офицерова из справочника Киселева (1), данные даны для напора Н=1, поэтому следует увеличить все координаты на полный геометрический напор Н.

Гидравлический расчет промежуточного сбросного канала.

· Определяем площадь поперечного сечения канала: , где

[V] – допустимая не размывающая скорость для грунта, в котором проходит промежуточный канал (для песка 0,8м/с).

· Определяем параметры канала:

b_к – ширина канала по дну

m – заложение откосов, который принимается по справочнику Киселева (1) (для песка 3,5)

h_k – глубина воды в канале

Вводится относительный коэффициент ширины канала:

; ; ; ; ;

· Определяем ширину канала по урезу воды: ;

· Определяем смоченный периметр промежуточного канала: ;

· Определяем гидравлический радиус канала: ;

· Определяем коэффициент Шези: , где n – коэффициент шероховатости дна не облицованных каналов (0,025); y = 5

· Определяем уклон канала из формулы расходов: ; ;

· Определяем отметку дна канала: ;