Вопрос гидравлически наивыгоднейшее поперечное сечение канала

Гидравлически наивыгоднейшей формой поперечного сечения открытого русла является такая, которая при одинаковой площади живого сечения и заданном уклоне обеспечивает наибольшую пропускную способность.

Гидравлически наивыгоднейший профиль получится при наибольшем значении гидравлического радиуса или (при заданной площади) при наименьшем значении смоченного периметра.

Известно, что при заданной площади наименьший периметр имеет круг (или полукруг). Таким образом, каналы полукруглого профиля являются гидравлически наивыгоднейшими. Гидравлический радиус таких каналов равен четвертой части геометрического диаметра: .

Практически полукруглый профиль канала применяется в исключительных случаях, так как он требует специального крепления и трудно выполним.

Большинству искусственно выполняемых каналов придают форму трапеции, причем заложение откосов канала назначается в зависимости от характера грунтов или одежды канала.

При выбранном заложении откосов трапецеидальный канал одной и той же площади можно запроектировать различно, придавая разные соотношения между шириной трапеции по дну и ее высотой (глубиной).

Величина, равная отношению ширины канала по дну к высоте (глубине) канала называется относительной шириной канала по дну: .

Для русла трапецеидальной формы поперечного сечения получена формула для расчета относительной ширины канала гидравлически наивыгоднейшего сечения: .

Для прямоугольного русла: .

При гидравлически наивыгоднейшем профиле канала гидравлический радиус получает характерное значение для всех типов откосов .т.е. гидравлический радиус для каналов гидравлически наивыгоднейшего профиля равен половине глубины наполнения.

Каналы с гидравлически наивыгоднейшим сечением - относительно глубокие. Поэтому проектировать крупные каналы, ориентируясь на гидравлически наивыгоднейшее сечение, не всегда экономически целесообразно.

 

42 вопрос РАСЧЕТНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ РАВНОМЕРНОГО ДВИЖЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ РУСЛАХ

Как показывают исследования движение жидкости в открытых каналах, как правило, характеризуется турбулентным режимом, а область гидравлического сопротивления – квадратичная.

На рисунке представлена схема рассматриваемого движения, в соответствии с которой

,

поскольку расстояние между сечениями определяется вдоль наклонной линии дна канала.

При безнапорном, равномерном движении имеет равенство четырех уклонов: .

На практике каналы часто имеют земляное русло, поэтому скорости в каналах назначают сравнительно малыми, при этом и уклоны дна земляных каналов получаются также небольшими.

В связи с этим для земляных каналов можно считать, что: .

 

 

здесь можно поступать следующим образом: расстояние между сечениями измерять по горизонтали; живые сечения потока считать вертикальными, измеряя глубины по вертикали.

Основные зависимости, используемые при расчете таких каналов, следующие: (вдоль потока); ; .

43 вопрос Формулы для расчета коэффициента Шези:

Открытые каналы, а также каналы замкнутого профиля (коллекторы, гидротехнические туннели, дорожные и мелиоративные трубчатые сооружения) имеют значительную шероховатость. Движение в них происходит при турбулентном режиме в квадратичной области сопротивления.

Для области квадратичного сопротивления предложены одночленные, показательные и многочленные формулы. В инженерной практике наиболее распространены формулы двух последних типов.

Из показательных формул наиболее известны формулы Павловского и Маннинга, из многочленных – формула Агроскина.

формула Павловского Н.Н.

;

при м;

при м.

 

формула Маннинга .

формула Агроскина И.И. .

формула Альтшуля А.Д. (для всех трех областей гидравлического сопротивления)