 |
Определение скорости течения в канале
|
|
|
|
Средняя скорость по живому сечению в канале, м/с, υ определяется из формулы
υ =, (2.18)
где ω – площадь живого сечения, в котором необходимо определить скорость.
Как правило, скорость необходимо знать, чтобы выяснить, является она размывающей или нет. Утвержденные МПС Временные нормы допускаемых (неразмывающих) средних скоростей течения воды для несвязных и связных грунтов приводятся в пособии [4] и справочниках [1,8].
При определении допускаемых скоростей для грунтов можно применять формулы ВНИИ ВОДГЕО, а также номограмму, приведенную в пособии [4,5].
Значения наибольших допустимых неразмывающих средних скоростей приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
| Род грунта или одежды | Максимальная скорость, м/с |
| Несвязные грунты: пыль песок гравий Связные грунты: супеси суглинки глины Крепления: одиночная мостовая габионы дерн бутовая кладка бетонная облицовка | 0,15 – 0,2 0,2 – 0,6 0,6 – 1,2 0,7 – 1,0 0,7 – 1,2 1,0 – 1,8 3 – 3,5 4,2 – 6,2 0,6 – 2,2 5,8 – 8,1 5,0 – 10,0 |
При выполнении курсовой работы студентам необходимо определить скорости течения при нормальной h 0 и критической h k
глубинах и сравнить их с допустимыми.
Быстроток
При значительных расходах воды, больших уклонах и наличии в воде твердых включении при благоприятных геологических условиях, обеспечивающих устойчивое положение круто наклоненного лотка, наиболее целесообразны быстротоки.
Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического (i 0 > ik) [2,10].
Рис. 2.8
Гидравлический расчет быстротока сводится к расчету входной части 1, лотка быстротока (водоската) 2 и выходного участка 3 (рис. 2.8).
|
|
|
Поперечное сечение быстротока может отличаться от примыкающих к нему участков канала (подводящего и отводящего) и тогда устраивают переходные участки, пользуясь при их расчетах рекомендациями по расчету сужающихся и расширяющихся бурных потоков [2,3,4].
Входная часть быстротока в этом случае представляет собой участок сужения с прямолинейными в плане боковыми стенками, сопрягающий подводящий канал с водоскатом. Ширину лотка быстротока рекомендуют принимать меньше ширины подводящего и отводящего каналов, т.к. благодаря высокой скорости течения на водоскате поперечное сечение потока невелико. Иногда входную часть устраивают в виде лотка той же ширины и формы, что и лоток быстротока. Гидравлический расчет входной части представляет собой расчет незатопленного водослива с широким порогом.
Ширина лотка быстротока может быть задана или определена из
условия поддержания необходимой глубины потока в концевой части
подводящего, канала, т.е. исходя из условия поддержания в подводящем
канале равномерного движения.
Уклон для входного участка принимают равным уклону дна подводящего канала. Глубина в конце входной части (на изломе) h изл принимается равной критической hk, а при более чем двукратном превышении критической глубины над нормальной глубиной на водоскате h 02 глубина на изломе дна равна (0,7 - 0,8) hk.
Если лоток быстротока уже, чем отводящий канал, то выходную часть устраивают в виде расширяющегося переходного участка. Характер растекания бурного потока может принимать различные формы. Достаточно равномерное распределение глубин в поперечных сечениях расширяющегося выходного участка с прямолинейными стенками может быть получена лишь при их отклонении меньше чем на 7° от оси потока.
Если ширина и глубина быстротока не ограничены и не определяются конструктивными соображениями, можно принимать гидравлически наивыгоднейшее сечение, рассмотренное в п. 2.1.4.
|
|
|
Расчет водоската заключается в определении на нем глубин и скоростей потока. Поэтому основная задача сводится к расчету и построению кривой свободной поверхности на быстротоке.
Скорость течения в лотке быстротока бывает высокой и требует применения соответствующего материала для его изготовления. Чаще всего это бетон. Из технико-экономических соображений бетонные быстротоки устраивают прямоугольного сечения (m = 0).
При высоких скоростях течения на быстротоке поток захватывает пузырьки воздуха, и в результате этого образуется водно-воздушная смесь. Это явление (аэрация) приводит к увеличению глубин, что необходимо учитывать в расчетах. Коэффициент шероховатости стенок и два канала для аэрированного потока na приближенно определяются по формуле
na = а · n, (2.19)
где а – коэффициент аэрации, зависит от значения уклона быстротока i 0, определятся по табл. 2.5.
Таблица 2.5
| а | 1,33 | 1,33 – 2,00 | 2,00 – 3,33 |
| i 0 | 0,1 – 0,2 | 0,2 – 0,4 | 0,4 – 0,6 |
|
|
|
