Коэффициент расхода μ определяется зависимостью

, (38)

где z _вх – коэффициент сопротивления на входе, для обтекаемых оголовков z _вх = 0,2; l – гидравлический коэффициент трения (принять l = 0,025); L – длина трубы.

При напорном режиме трубы обладают наибольшей пропускной способностью.

В соответствии с вышеизложенным, задача решается в следующем порядке.

Исходя из заданной допустимой скорости движения воды в трубе v_доп, определяются площадь живого сечения потока и диаметр напорной трубы

. (39)

Найденный диаметр округляется до ближайшего большего стандартного значения d_ст (0,75; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0 м), и вычисляется фактическая скорость движения воды

. (40)

Далее определяется длина трубы L. При ширине земляного полотна В, высоте насыпи Н_нас и крутизне заложения ее откосов m длина трубы . (41)

После этого вычисляется значение коэффициента расхода по формуле (38).

Затем из формулы (37) определяется напор воды перед трубой:

. (42)

При этом должны быть выдержаны условия: Н > 1,4 d;

Н ≤ (Н_нас – 0,5) и i_т < i. Проверка последнего условия проводится на основании формулы Шези:

, (43)

откуда гидравлический уклон:

, (44)

где K – расходная характеристика, , м³/с; С – коэффициент Шези, , м^0,5/с; n – коэффициент шероховатости, n = 0,014.

Если условия для напорного режима не соблюдаются, то принимается двухочковая труба. Считается, что расход по каждой трубе одинаков и равен Q / 2. По формуле (39) определяется диаметр трубы. Если двухочковая труба не обеспечивает напорный режим, то принимается трехочковая и так далее.

Полунапорный режим бывает при условии Н > 1,2 d.

Пропускная способность полунапорных труб с учетом уклона дна определяется по формуле:

, (45)

где m – коэффициент расхода, зависящий от типа оголовка (для условий данной задачи принять m = 0,7); w – площадь сечения трубы; d – диаметр отверстия трубы; i_т – уклон дна трубы.

Пропускная способность полунапорных труб больше, чем безнапорных.

Верхний предел существования полунапорного режима определяется условием Н = 1,4 d. Соответствующий ему предельный расход, вычисляемый по формуле:

. (46)

Условием существования безнапорного режима является

Н ≤ 1,2 d,

где Н – напор (глубина) воды перед трубой; d – диаметр трубы.

Пропускная способность безнапорных труб может быть определена по формуле А. А. Угинчуса:

, (47)

где m – коэффициент расхода (принять μ = 0,335); b_к – средняя ширина потока в сечении с критической глубиной (определяется по графику, представленному на рис. 14).

Верхний предел существования безнапорного режима определяется условием Н = 1,2 d, а соответствующий ему предельный расход определяется по формуле:

. (48)

Для определения b_к вычисляется отношение

, (49)

затем находится значение безразмерного параметра

, (50)

после чего по графику (рис. 14) определяется соответствующая этому параметру величина b_к / d, по которой определяется значение b_к

. (51)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Значения кинематического коэффициента вязкости воды

при различной температуре.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Значение коэффициента z_н.с. при внезапном сужении трубопровода

	0,01	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
zн.с.	0,41	0,4	0,38	0,36	0,34	0,3	0,27	0,2	0,16	0,1

ПРИЛОЖЕНИЕ З

Коэффициенты сопротивления всасывающих клапанов с сеткой

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Предельные расходы Q, л/с и скорости v, м/с в водопроводных трубах.