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:
Qр = Qмах - ∑Qсоор.,
гдеQмах – максимальный паводковый расход, который задается при проектировании данного гидроузла и равен Qмах=220м3/с.
∑Qсоор. – расход, который пропускается через другие сбросные сооружения гидроузла (в данном случае водовыпуск) ∑Qсоор.=8,5 м3/с.
Qр = 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 qp=20 м2/с.
qв=(1,15÷1,2)qp
qв=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
Bc=n∙bc ;
Где bc – сжатая ширина одного входного отверстия bc=b∙ε, где ε – коэффициент бокового сжатия, который зависит от формы оголовка бычка, принимается по справочнику Киселева (1) ε = 0,96
bc = 4∙0.96=3.84 ; Bc = 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
σп – 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:
bк – ширина канала по дну
m – заложение откосов, который принимается по справочнику Киселева (1) (для песка 3,5)
hk – 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: ;