Гідравлічний розрахунок водозабірної споруди

Гідравлічним розрахунком необхідно визначити розміри водозабору, забезпечуючи забір необхідних витрат води при відомих рівнях води у верхньому б’єфі, а також безпечних умовах сполучення б’єфів. Розрахункова схема представлена на рис. 2.1., а також в [ 5, рис. 5.17].

Розрахунок пропонується виконати в такій послідовності.

Призначають напір води Н на порозі водозабірної споруди при відмітці НПГ, величину якого приймають рівною стандартному значенню h_ст [ 6, табл. 5]. Величину h_ст пропонують пов’язати з величиною середній водозбір витрати , яку рекомендують взяти в межах 0,7…0,8 Q_ВЗ. Орієнтовно значення h_ст в залежності від Q_ВЗ можливо назначити виходячи з таблиці 2.1.

Тоді відмітки порогу водозабору буде визначатися за наступною формулою

. ( 2.1 )

Призначають різницю рівнів води у верхньому б’єфі і на порозі водозабору Z, необхідну для самотічного забору заданої витрати Q_ВЗ. Орієнтовно значення Z приймають рівним Z = 0.15…0.45 м, що забезпечать не підтоплену роботу водозабору. Або Z призначають за значенням допустимого коефіцієнта підтоплення для порогу водозабору як водозливу з широким порогом h=0,8…0,85, тобто Z=0,15…0,2 h_ст.

Рис.1.1. Боковий водозабірний вузол з наносоперехоплюючими галереями:

1 – водоприймач; 2 – аванкамера; 3 – криволінійний поріг; 4 – канал; 5 – промивник аванкамери; 6 – наносоперехоплюючі галереї; 7 – водозливна (щитова) гребля; 8 – понур; 9 – скидні низькопорогові прольоти; 10 – решітка водоприймача; 11 – плоскі затвори водоприймача.

Таблиця 2.1 – До призначення стандартної висоти прольоту водозабору

QВЗ	м³/с	10...13	15...20	25...30	35...45
hст	м	1,25	1,5 або 1,75	2,0 або 2,5	3,0

Тоді глибина води на порозі водозабору h_n буде дорівнювати:

= H – Z, (2.2)

а відмітка рівня води на порозі водозабору (і на початку магістрального каналу)

. (2.3)

Визначають ширину водозабору в світлі b. Для цього визначають ступінь підтоплення водозливу яка характеризується критерієм підтоплення (при заборі води із водосховища швидкістю підходу нехтуємо із-за ії малості, n = h_n / H.

При n £ 0,8 водозлив не підтоплюється і розрахункова формула має наступний вигляд

Q_ВЗ = _. (2.4)

При n > 0.8 водозлив підтоплений і розрахункова формула має наступний вигляд

. (2.5)

В формулах (2.4);(2.5):

- коефіцієнт, який враховує втрати напору на бокове водовідведення, залежить від кута відведення (див. рис. 1.1) і визначається за таблицею 2.2:

- коефіцієнт бічного стиснення, приймають рівним 0,9…0,95.

m – коефіцієнт витрати, який залежить від типу водозливу, приймають за [5, табл.2.7; 7, 8].

- коефіцієнт швидкості, який залежить від типу порога водозливу, приймається [5, табл..2.7; 7, 8].

Таблиця 2.2 – Додаткові втрати напору (коефіцієнт бокового водовідведення)

	180º	150º	135º	120º	105º	90º
		0,97	0,95	0,98	0,9	0,86

Отримана повна ширина відкриття шлюзу в світу b розбивається на окремі прольоти (отвори) шириною кожного b₁, де b₁ – стандартне значення ширини прольоту, визначають за [ 6, табл. 4 ]. При цьому з умов експлуатації (боротьба з «наносами», без збійних течій) приймати непарним й не менше трьох.

Уточнюють коефіцієнт бокового стиснення за формулою Замарина Є.А [5, стор.115]:

, (2.6)

де - коефіцієнт, залежний від форми передньої (фронтальної) частини биків, приймають за [5, стор.116].

Перевіряють пропускну здатність прийнятих отворів водозабірної споруди за формулами (2.4) або (2.5), після чого роблять підсумки про достовірність визначення розмірів отворів.

Загальна ширина водозабору, включаючи ширину биків становить

В = n , (2.7)