СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчёт магистрального канала.

   1. Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.

   2. Проверка канала на заиление.

   3. Определение глубин наполнения канала.

2. Расчёт распределительного и сбросного канала.

   1. Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.

      1. Расчёт распределительного канала методом И.И Агроскина.

      2. Расчёт сбросного канала.

3. Расчёт кривой свободной поверхности в магистральном канале.

   1. Определение критической глубины в распределительном канале.

   2. Установление формы кривой свободной поверхности.

   3. Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом И.И. Агроскина.

4. Гидравлический расчёт шлюза-регулятора.

4.1 Определение ширины шлюза – регулятора в голове магистрального канала.

1. Расчёт водосливной плотины.

   1. Определение гребня водосливной плотины.

   2. Построение профиля водосливной плотины.

2. Гидравлический расчёт гасителей.

   1. Определение формы сопряжения в нижнем бьефе водосливной плотины методом И.И. Агроскина.

   2. Гидравлический расчёт водобойной стенки (Расчёт длины колодца).

3. Список используемой литературы.

Вариант 3(5).

На реке N проектируется узел гидротехнических сооружений.

В состав узла входят:

А) Водосливная плотина.

Б) Водозаборный регулятор с частью магистрального канала.

Магистральный канал подаёт воду на орошение и обводнение подкомандной ему территории. На магистральном канале устраивается распределительный узел. На сбросном канале, идущем от этого узла, устраивается перепад (схема I).

Схема I

1. Расчёт магистрального канала.

В состав расчёта входит:

1. Определение размеров канала из условия его неразмываемости (при Q_max = 1,5Q_н) и незаиляемости (при Q_min = 0,75Q_н).

2. Определение нормальных глубин для заданных расходов и построение кривой

Q = f(h).

Данные для расчёта:

• Расход Q_н = 9,8 м³/сек. Q_max = 14,7. Q_min = 7,35.

• Уклон дна канала i = 0,00029.

• Грунты – плотные глины.

• Условие содержания: среднее.

• Мутность потока  = 1,35 кг/м³.

• Состав наносов по фракциям в %:

  1. d = 0.25 – 0.1 мм = 3.

  2. d = 0,10 – 0,05 мм = 15.

  3. d = 0,05 – 0,01 мм = 44.

  4. d = 0,01мм = 38.

• Глубина воды у подпорного сооружения 3,0 h₀.

1.1 Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.

1. Принимаем коэффициент заложения откоса канала «m» в зависимости от грунта и слагающего русла канала по таблице IX [1] m = 1.

2. Принимаем коэффициент шероховатости “n” в зависимости от условия содержания канала по таблице II [1] n = 0,025.

3. Принимаем допускаемое значение скорости на размыв в зависимости от грунта, слагающего русло канала по таблице XVI [1] V_доп = 1,40 м/с.

4. Принимаем максимальную скорость потока в канале V_max = V_доп = 1,40м/с.

5. Вычисляем функцию из формулы Шези:

6. По вычисленному значению функции при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем допускаемый гидравлический радиус (R_доп).

R_доп = 2,92 м. Таблица X[1].

1. Вычисляем функцию

Q_max – максимальный расход канала м³/с.

4m₀ – определяется по таблице X[1] 4m₀ = 7,312.

1. По вычисленному значению функции при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем гидравлически наивыгоднейший радиус сечения по таблице X[1]. R_гн = 1,54 м.

2. Сравниваем R_доп с R_гн и принимаем расчётный гидравлический радиус сечения (R). Так как R_доп  R_гн то R  R_гн 2,92 1,54, принимаем R = 1,38.

3. Определяем отношение

4. По вычисленному отношению определяем отношение по таблице XI [1].

5. Вычисляем ширину канала по дну и глубину потока в канале

Принимаем стандартную ширину равную 8,5 м.

1. Определяется глубина потока в канале при пропуске нормального расхода Q_н при принятой ширине канала в м. Для этого вычисляется функция

Далее определяется гидравлический наивыгоднейший радиус по таблице X[1]

R_гн = 1,31 м. По вычисленному отношению определяется отношение по таблице XI[1]. Нормальная глубина

1. Определяется глубина потока в канале при пропуске минимального расхода:

При R_гн = 1,17, таблица XI[1].

Далее определяем отношение По этому отношению определяем таблица XI[1].

1.2 Проверка канала на заиление.

1. Вычисляется минимальная средняя скорость течения в канале:

2. Вычисляется минимальный гидравлический радиус живого сечения канала:

3. Определяется гидравлическая крупность наносов для заданного значения диаметров частиц данной фракции, таблица XVII[1].

Таблица 1.

Состав наносов по фракциям.

Фракции	I	II	III	IV
Диаметр, мм.	0,25 – 0,1	0,1 – 0,05	0,05 – 0,01	0,01
Р, %.	1	12	28	59
Гидравлическая крупность.	2,7	0,692	0,173
Wd, см/с.	2,7 - 0,692	0,692 - 0,173	0,173 - 0,007	0,007

1. Определяется осреднённая гидравлическая крупность для каждой фракции.

1. Определяется средневзвешенная гидравлическая крупность наносов:

1. Принимается условная гидравлическая крупность наносов. Сравниваем то есть  0,002 м/с, то W₀ = 0,002 м/с.

2. Вычисляем транспортирующую способность потока: .

Сравниваем: - канал не заиляется.

1. Определение глубины наполнения канала графическим методом.

Расчёт для построения кривой Q = f (h) ведётся в табличной форме.

Таблица 2.

Расчёт координат кривой Q = f (h).

h, м.	, м2.	X, м2.		, м/с.	Q, м3/с.	Расчетные формулы
0,5	4,5	9,9	0,45	22,72	1,74
1	8,5	11,3	0,75	32,72	4,73
1,5	15	12,7	1,18	44,83	11,43
2	21	14,1	1,49	52,50	18,74

- определяется по таблице X[1].

По данным таблицы 2 строится кривая Q = f (h).

По кривой, при заданном расходе, определяется глубина:

h_max = 1,75 м при Q_max = 14,7 м³/с.

h_н = 1,50 м при Q_н = 9,8 м³/с.

h_min = 1,25 м при Q_min = 7,35 м³/с.

Вывод: При расчёте максимальной глубины двумя способами значения максимальной глубины имеют небольшие расхождения, что может быть вызвано не точностью округлений при расчёте – расчёт выполнен верно.

2. Расчёт распределительного и сбросного каналов.

1. Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.

Данные для расчёта:

Распределительный канал:

• ширина по дну b = 6,4 м.

• расход Q = 0,5 Q_max магистрального канала – Q = 7,35.

• Уклон канала i = 0,00045.

• Грунты – очень плотные суглинки.

• Коэффициент шероховатости n = 0,0250.

Сбросной канал:

• расход Q = Q_max магистрального канала Q = 14,7.

• Уклон дна i = 0,00058.

• Грунты – плотные лёссы.

• Коэффициент шероховатости n = 0,0275.

• Отношение глубины перед перепадом к h_кр.

2.1.1 Расчёт распределительного канала методом Агроскина.

1. m = 1, табл. IX[1].

2. n = 0,0250.

3. Вычисляется функция F(R_гн).

1. Определяется гидравлически наивыгоднейший радиус по функции

R_гн = 1,07, табл. X[1].

1. Вычисляем отношение

2. По отношению по таблице XI[1] определяем отношение

2.1.2 Расчёт сбросного канала.

1. m = 1, таблица IX[1].

2. n = 0,0275. 4m₀ = 7,312.

3. Вычисляем функцию :

4. Определяем гидравлически наивыгоднейший радиус по таблице X[1] по функции . R_гн = 1,35.

5. Принимаем расчётный гидравлический радиус сечения R = R_гн;

6. По отношению , определяем таблица XI[1]. табл. XI[1].

3. Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом Агроскина.

1. Определение критической глубины в распределительном канале.

Исходные данные: (из расчёта магистрального канала).

• Расход Q = 9,8 м³/сек.

• Ширина канала по дну b_ст = 8,5 м.

• h_н = h₀ =1,42 м.

• коэффициент заложения откоса m = 1.

• Коэффициент шероховатости n = 0,025.

• Уклон дна канала i = 0,00029.

• Глубина воды у подпорного сооружения h_н = 3,0h₀ =3  1,42 = 4,26 м.

• Коэффициент Кориолиса = 1,1.

• Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с².

Наиболее простым способом является расчёт критической глубины методом Агроскина.

Критическая глубина для канала прямоугольного сечения определяется по формуле: