Движение жидкости. Закон движения жидкости в закрытых водостоках. Уравнение Бернулли.
Закон (уравнение) Бернулли является (в простейших случаях[1][2][3][4]) следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:
Здесьρ {\displaystyle \rho } — плотность жидкости,
v {\displaystyle v} — скорость потока,
h {\displaystyle h} — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,
p {\displaystyle p} — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости,
g {\displaystyle g} — ускорение свободного падения.
Уравнение Бернулли также может быть выведено как следствие уравнения Эйлера, выражающего баланс импульса для движущейся жидкости[5].
В научной литературе закон Бернулли, как правило, называется уравнением Бернулли[6] (не следует путать с дифференциальным уравнением Бернулли), теоремой Бернулли[7][8] или интегралом Бернулли[5][9].
Константа в правой части часто называется полным давлением и зависит, в общем случае, от линии тока.
Размерность всех слагаемых — единица энергии, приходящаяся на единицу объёма жидкости. Первое и второе слагаемое в интеграле Бернулли имеют смысл кинетической и потенциальной энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости. Следует обратить внимание на то, что третье слагаемое по своему происхождению является работой сил давления (см. приводимый в приложении вывод уравнения Бернулли) и не представляет собой запаса какого-либо специального вида энергии («энергии давления»[10]).
Соотношение, близкое[11] к приведенному выше, было получено в 1738 годуДаниилом Бернулли, с именем которого обычно связывают интеграл Бернулли. В современном виде интеграл был получен Иоганном Бернулли около 1740 года.
Для горизонтальной трубы высота h {\displaystyle h} постоянна и уравнение Бернулли принимает вид: ρ v 2 2 + p = c o n s t {\displaystyle {\tfrac {\rho v^{2}}{2}}+p=\mathrm {const} }
Эта форма уравнения Бернулли может быть получена путём интегрирования уравнения Эйлера для стационарного одномерного потока жидкости, при постоянной плотности ρ {\displaystyle \rho }
Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.
18. Лиманное орошение. Типы лиманов. Преимущества и недостатки
На пути стока талых вод устраивают земляные валы или дамбы, за которыми образуются затопленные водой участки суши, называемые лиманами. Траншеи (резервы). Резервы могут достигать глубины 0,6-1,0 м, располагаясь с внутренней или наружной стороны Л.
При необходимости осушения территории лиманов резерв, располагаясь с внутренней стороны, служит осушительным каналом. Если осушение не требуется, резерв может располагаться с наружной стороны.
Виды Л. При лиманном орошении в основном используют воды местного стока.
На участках с большими водосборами при значительных уклонах, создают ярусные Л.
При создании системы Л., расположенных вниз по склону, расстояние между дамбами (валами) в зависимости от уклона поверхности определяют по формуле
B=(h1-h2)/i,В- ширина Л. (вдоль по уклону);i - уклон поверхности;h1- глубина воды в нижней части лимана;h2- минимальная глубина в верхней части Л.
По глубине заполнения Л. разделяют на мелководные (мелкого наполнения), со средней глубиной наполнения до 0,3 м и глубоководные (глубокого наполнения) при глубине заполнения более 0,3 м.
Л. можно применять при орошении полезащитных полос, участков леса по склонам балок, при создании маточных плантаций по выращиванию ивовых, при выращивании трав.
Преимущества: простота устройства и малая стоимость; возможность орошения высоко расположенных участков без механического подъема воды; возможность широкого применения для орошения древесных насаждений. Недостатки: возможность только однократного орошения весной; неравномерность увлажнения по причине уменьшения глубины воды в лимане от дамбы к верхней части; изменение площади лиманов по годам в зависимости от запасов снега и величины стока.
19. Формула Шези и ее практическое значение
где V - средняя скорость потока;R- гидравлический радиус;i- уклон поверхности воды или дна потока; С – скоростной коэффициент.
формула для определения средней скорости потока при установившемся равномерном турбулентном движении жидкости в области квадратичного сопротивления для случая безнапорного потока. Опубликована французским инженером-гидравликом А. Шези (AntoinedeChézy, 1718—1798) в 1769 году. Применяется для расчётов потоков в речных руслах и канализационых системах.
20. Изыскание при проектировании осушительных систем. Какие документы готовятся
при общих обследованиях и в результате окончательного проектирования.
Изыскания проводят с целью сбора необходимых данных для проектирования гидромелиоративных работ.
Для разработки технического или технорабочего проекта осушения на объектах, отобранных по результатам общих мелиоративных обследований, проводят комплексные изыскания. К ним относятся:
Топографо геодезические изыскания (ТГИ) проводят на плановой основе лесоустроительных планшетов. При нивелировании используют документы Управления геодезии и картографии и Руководство по осушению лесных земель.
Гидрологические и гидротехнические изыскания (Г и ГИ) сбор, обработка и анализ материалов наблюдений гидрологических станций и постов с построением графиков частоты и обеспеченности, с выявлением по картам границ водосборов, с определением типа водного питания, с оценкой состояния водотоков и характера озер. В результате составляют кривые расходов воды, определяют по фактическим наблюдениям или аналогу расчетные модули стока, плановое положение водостоков и сооружений на них, составляют план регулируемого водоприемника, продольных и поперечных профилей водотоков, создают эскизы сооружений.
Лесоводственно-мелиоративные изыскания необходимы для уточнения планового положения гидромелиоративного фонда, оценки древостоя и лесоводственной эффективности на примере староосушительных объектов. Основой гидромелиоративных изысканий являются таксационные и лесоустроительные материалы.
Почвенно-грунтовые и гидрогеологические изыскания (ПГ и ГИ) проводят для изучения характера грунтов для определения проходимости землеройной техники и установления устойчивости откосов каналов. При ПГ и ГИ определяют обеспеченность почвы питательными веществами, устанавливают степень разложения и ботанический состав торфа.
При проектировании используют следующие материалы: фотопланы М 1:5000-1:25000, контактные отпечатки аэроснимков такого же масштаба, фотосхемы, топографические карты. На карте располагают осушительную сеть и по запроектированным трассам каналов проводят нивелировку, т. е, совмещают нивелировочные ходы с трассами каналов. В сложных условиях и при отсутствии аэрофотосъемки проектирование проводят в две стадии: составляют технический проект, а после утверждения — рабочие чертежи.
Итогом проектирования является проектно-сметная документация с пояснительной запиской. Окончательным этапом проектирования являются вынос проекта в натуру и трассировка осушительной сети. В результате изыскания после составления проекта заказчику представляют следующие документы: план участка М 1:10000 или 1:5000 с трассами каналов, с нанесением мест отбора почвенных образцов; планы регулируемых водоприемников с нанесенными поперечниками, угловыми столбами, реперами и линиями спрямления М 1:2000-1:5000; продольные профили каналов с нанесением мест устройства еланей на участках с глубинами торфа более 1,5 м; документ согласований проекта с организациями контроля.
21. Специальные способы орошения
Полив по бороздам. В зав-ти от механического состава почв, вида выращиваемых культур и уклона местности применяют борозды проточного и непроточного типа различной глубины.
Увлажнение почвы достигается тем, что вода, подаваемая в борозды, фильтруется через дно и откосы борозд.
Полив можно производить по непроточным (тупым) и проточным бороздам. Полив по тупым бороздам обычно применяют на участках с уклоном (вдоль борозд) 0,01-0,002, проводя его без сброса воды в концах борозд или со сбросом.
Поливную сеть при поливе по бороздам. Вода из магистрального или распределительного канала поступает в оросители. На орошаемые участки вода отводится выводными бороздами. Вода из выводных борозд в поливные может поступать из вспомогательных (распределительных) борозд, через сифоны или трубки непосредственно из выводных борозд или специальных трубопроводов с отверстиями против каждой поливной борозды. Мелкодисперсное дождевание Специальные установки в виде системы труб создаются мельчайшие капли воды в виде тумана, насыщающие влагой воздух.
Синхронно-импульсное дождевание снабжает растения водой по мере ее потребления. Время подачи воды определяется специальными датчиками, передающими сигналы о влагозапасах почвы на пульт автоматического управления.
Капельное орошение Вода малыми дозами подается в зону корней растений по мере необходимости. К растениям вода поступает по трубопроводам в специальные капельницы. Капельницы размещают в почве, на поверхности почвы или выше поверхности.
22. Гидравлические характеристики потока. Гидравлические сопротивления и потеря напора
Хар-ки потока:
Живое сечение – поперечное сечение потока, направленное перпендикулярно его движению.
Смоченный периметр – линия, направленная перпендикулярно потоку, по которой он соприкасается с руслом (дном реки, дном и стенками искусственных русел).
Гидравлический радиус – отношение живого сечения к смоченному периметру:
При напорном движении в круглой трубе гидр.радиус равен четверти диаметра трубы.
Гидр сопротивл и потери напора.
При движении жидкости в реках, каналах, лотках, трубах и тому подобном происходят затраты энергии потока на преодоление сопротивлений движению, что вызывает потери напора, возникающие при движении жидкости. Гидравлическое сопротивление делят на два вида: сопротивления по длине потока и местные сопротивления. Сопрпо длине потока обусловливаются силами трения о дно и стенки русла и зависят от длины потока и шероховатости русла.Местныесопр вызываются местными препятствиями течению воды (поворотом русла, резким его расширением или сужением и др.). В соответствии с видами потерь напора выделяются два вида сопр: по длине потока hдл и местные hM•