Определение пропускной способности наивыгоднейшего сечения

Сначала вычислим смоченный периметр:

= 5,54+2 2,84 =14.63 м.

Затем находим гидравлический радиус:

м.

Определяем коэффициент Шези:

м^1/2/с.

Вычисляем пропускную способность наивыгоднейшего сечения:

=25,81 31,39 = 15,2 м³/с.

Ответ: h₀ = 3,5 м; B = 11,75 м; v = 0,58 м/с; h_к = 1,15 м; i_к = 0,02; состояние потока - спокойное; =15,2 м³/с.

Задача 2.

Дорожная насыпь, имеющая высоту H_нас, ширину земляного полотна B =12 м и крутизну заложения откосов m =1.5, пересекает водоток с переменным расходом, для пропуска которого в теле насыпи укладывают с уклоном i, круглую железобетонную трубу, имеющей обтекаемый оголовок.

Требуется.

1. Подобрать диаметр трубы для пропуска максимального расчётного расхода Q_max в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе V_доп=4 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня a=0.5 м.

2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе V_ф при пропуске максимального расхода и глубину H перед трубой, соответствующему этому расходу.

3. Рассчитать предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорном и полунапорном режимах.

Дано: Q_max=9.4 м³/с; H_нас=2 м; i =0.001; B =12 м; m =1.5; v_доп=4 м/с; a=0.5 м.

Найти: d, v_ф, Q_пн, Q_бн.

Решение.

2.1. Подберём диаметр трубы для пропуска максимального расчётного расхода Q_max в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе v_доп.

Исходя из заданной допустимой скорости движения воды в трубе v_доп определяем площадь живого сечения потока по формуле:

ω= м².

Тогда диаметр напорной трубы:

d= м.

Найденный диаметр округляем до большего стандартного значения. Принимаем d=1.5 м.

2.2. Определим фактическую скорость движения воды в трубе, при пропуске максимального расхода и глубину H перед трубой, соответствующему этому расходу.

Фактическую скорость движения воды находим по формуле:

v_ф= м/с.

2.3. Определяем длину трубы по формуле:

l=2H_насm+B=2×2×1.5+12=18 м.

Находим коэффициент расхода по формуле:

μ= ,

где ξ_вх – коэффициент сопротивления на входе (для обтекаемых оголовков ξ_вх=0.2); λ – гидравлический коэффициент трения (λ=0.025).

Тогда коэффициент расхода:

μ= .

Выражение расхода для напорных труб:

.

2.4. Определяем напор воды перед трубой по формуле:

H= м,

где ω= м² – площадь сечения трубы.

При этом должны быть выдержаны условия:

H>1.4d; H=3.46≈1.4d=2.1 м.

2.5. Рассчитаем предельные расходы и им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорных и полунапорных режимах.

Полунапорный режим. Верхний предел существования полунапорного режима H_пн=1.4d=1.4×1.5=2.1 м.

В этом случае предельный расход вычисляется по формуле:

Q_пн= ,

где μ=0.7 – коэффициент расхода.

Вычисления по формуле дают:

Q_пн= м³/с.

Безнапорный режим. Верхний предел безнапорного режима определяется условием: H=1.2d=1.2×1.5=1.8 м

В этом случае предельный расход вычисляется по формуле:

Q_бн= ,

где μ=0.335 – коэффициент расхода; b_k – средняя ширина потока в сечении с критической глубиной.

Для определения b_k вычисляем отношение:

.

Затем находим значение безразмерного параметра:

Далее, по графику

находим соответствующее этом значению (0.69) величину:

b_k/d=0.82.

Отсюда определяем значение b_k:

b_k=0.82d=0.82×1.5=1.23 м.

Тогда предельный расход:

Q_бн= м³/с.

Ответ: 1. d=1.5 м; v_ф=5.32 м/с, H=3.46 м; 3. Q_пн=5.57 м³/с, H_пн=2.1 м, Q_бн=3.8 м³/с, H_бн=1.8 м.

Заключение

В данной курсовой работе был произведен гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах, где рассчитана нормальная глубина критическая глубина дорожной канавы и критический уклон дорожной канавы, с помощью которых при искомых критической глубине и критическом уклоне определили состояние потока как спокойное.

Во второй задаче мы определили диаметр круглой напорной дорожной трубы, с помощью которого были рассчитаны критическая глубина потока площадь сечения, напор перед трубой и уклон.

Это позволит в дальнейшем не совершать ошибок, в ходе практических занятий, которые могут привести к разрушению дорожного полотна.

Список использованной литературы

1. Большаков В.А., Курганович А.А. Гидрологические и гидравлические расчеты малых дорожных сооружений. ‒ Киев: Вищащкола, 1983. ‒280 с.

2. Руководство по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений / Под ред. Г.Я. Волченкова. ‒ М.: Транспорт, 1974. ‒ 270 с.

3. Сборник задач по гидравлике / Под ред. Большакова. ‒ 4-е изд. ‒ Киев: Вища школа, ‒ 335 с.

4. Справочник по гидравлике / Под ред. В.А. Большакова. ‒ Киев: Вища школа. 1977. ‒ 312 с.

5. Ухин Б.В. Гидравлика: учебное пособие – М: ИД «Форум»-ИНФРА–М. 2009. – 464 с.

6. Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика. Уч. для вузов. /– М: ИНФРА–М. 2010. – 432 с.

7. Ухин Б.В., Мельников Ю.Ф. Инженерная гидравлика. / Учебное пособие. – М: Издательство АСВ, 2011.-344 с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: