Побудованого за координатами Крігера-Офіцерова

градусів	αн градусів
	0,3	0,6	0,9	1,0
		0,880	0,878	0,855	0,850	0,933
	0,910	0,908	0,885	0,880	0,974
	0,927	0,925	0,902	0,895	1,00
		0,915	0,915	0,911	0,919	0,933
	0,953	0,950	0,950	0,956	0,974
	0,974	0,974	0,970	0,978	1,00
		0,930	0,930	0,930	0,930	0,933
	0,972	0,972	0,972	0,972	0,974
	0,998	0,998	0,998	0,999	1,00
		0,933	-	-	-	0,933
	0,974	-	-	-	0,974
	1,00	-	-	-	1,00

Додаток 4.

Коефіцієнт повноти напору σ_н безвакуумного водозливу практичного профілю, побудованого за координатами Крігера-Офіцерова

Н/Нпрф	αв, градусів
0,2	0,897	0,886	0,875	0,864	0,853	0,842
0,4	0,934	0,928	0,921	0,914	0,907	0,900
0,6	0,961	0,957	0,953	0,949	0,945	0,940
0,8	0,982	0,980	0,978	0,977	0,975	0,973
1,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
1,2	1,016	1,017	1,019	1,020	1,022	1,024
1,4	1,029	1,032	1,036	1,039	1,042	1,045
1,6	1,042	1,048	1,051	1,055	1,060	1,064
1,8	1,054	1,059	1,065	1,071	1,076	1,082
2,0	1,064	1,071	1,078	1,085	1,092	1,099

 

 

Додаток 5.

Коефіцієнт підтоплення σ_п безвакуумного водозливу практичного профілю, побудованого за координатами Крігера-Офіцерова.

		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
σп		0,998	0,996	0,991	0,983	0,972	0,957

 

САМОСТІЙНА РОБОТА № 2

Розрахунок багатоступінчастого колодязного перепаду на трапеціїдальному каналі

Мета роботи:

1. На практиці засвоїти основні поняття і теоретичні відомості.

2. Оволодіти навичками гідравлічного розрахунку та основами про-ектування перепадів.

3. Розрахувати, побудувати поздовжній розріз і план багатоступеневого ​​перепаду колодязного типу.

Загальні відомості

Перепади, як і швидкотоки (див. ПР № 6), відносяться до спряжених споруд. Їх застосовують для сполучення каналів, що проходять на ділянках місцевості з великими ухилами (i > І_кр), а також в якості водозливних споруд у складі комплексних гідровузлів.

В залежності від конструктивних особливостей розрізняють наступні види перепадів:

а) одноступеневі перепади з водобійними колодязями (рис. 12.1, а) або без водобійного колодязя (рис. 12.1, б);

б) багатоступеневіі перепади колодязного типу (рис. 12.1, в) або безколодязного типу (рис. 12.1, г);

Існують також консольні перепади, які мають вигляд бистротоку, що закінчується консольним звісом у вигляді трампліну.

 

а) в)

 

г)

б)

 

 

Рис. 12.1. Види перепадів

 

Перепад відрізняється від водозливної греблі тим, що відмітка дна верхнього б'єфу знаходиться значно вище відмітки дна нижнього б'єфу.

Теорія гідравлічного розрахунку перепадів не містить спеціальних теоретичних розробок. Для розрахунку перепадів використовується теорія водозливів, сполучення б'єфів і гасіння енергії, закономірностей рівномірного і нерівномірного руху рідини в каналах.

Гідравлічний розрахунок перепаду складається з трьох основних етапів:

1) розрахунок вхідної частини;

2) розрахунок рівня або рівнів у випадку багатоступеневого перепаду;

3) розрахунок вихідної частини.

Детальніше зупинимося на розрахунку перепадів колодязного типу (рис. 12.2), які є більш поширеними, тому що мають значно меншу загальну довжину за рахунок мінімізації довжини рівнів і, відповідно, вимагають менших капітальних витрат при будівництві.

Розрахунок вхідної частини, призначення якої ⎯ пропуск розрахункової витрати води при заданих умовах підвідного каналу, полягає у визначенні ширини вхідного отвору b_B, при котрій перед перепадом зберігається задана глибина води в каналі. Зазвичай ширину всієї спряженої споруди b_п приймають рівною ширині вхідної частини.

Щоб уникнути утворення в некріпленому каналі перед перепадом кривої спаду, що призводило б до різкого зростання швидкості потоку, вхідна частина перепаду зазвичай проектується за типом водозливу з широким порогом або практичного профілю, і для її розрахунку використовується водозливна формула (1.3 '). Перепади на каналах з істотними коливаннями витрати води часто проектіруют зі щілинними трапецеїдальними водозливами на вході, що дозволяє забезпечити в підвідному каналі режим руху рідини, близький до рівномірного.

Розрахунок ступеней перепаду полягає у визначенні кількісті ступеней n, висот стінок падіння P', довжин ступеней L_ст і висот водобійних стінок c', застосування яких забезпечує надвинутий стрибок на ступенях і найбільш коротку їх довжину.

Рис. 12.2. Перепад колодязьного типу

 

Кількість n ступеней та їх висота P' призначаються із конструктивних міркувань і в залежності від загальної висоти падіння P0 ⎯ різниці відміток сполучених верхнього та нижнього б’єфів. Причому висота рівнів P' підбирається так, щоб вона була не надто малою, так як при цьому перепад може перетворитися в швидкотоків з штучної шорсткістю, але і не дуже великою (P'<4... 5м), щоб не здорожувати будівництво.

Зазвичай перепади на всіх рівнях P=P'- c' задаються рівними між собою, тобто:

P1 = P2 = P3 = … = Pn= P₀/n. (12.1)

Відповідно висота окремої ступені визначається за формулою:

P' = + c' (12.2)

 

Для попередніх розрахунків за рекомендацією Е.А. Замаріна висоту рівня P' і водобійної стінки c' можна визначати за формулами:

 

P' = 1,5 · H; (12.3)

c'=1/3P', (12.4)

де H ⎯ напір на вхідний частини перепаду.

Прийняті висоти ступені P' і водобійної стінки c' уточнюються в ході гідравлічного розрахунку. Причому перепади проектуються так, щоб всі водозливні вузли працювали як непідтоплені водозливи, а гідравлічний стрибок на водобій був підпертим. Крім того, витікання струменів на кожному ступені роблять вільним, для чого забезпечується вільний доступ повітря під струмені, падаючі з водозливних стінок.

Довжина ступені L_ст визначається за формулою:

L_ст = L_відл+ β · L_пр+ δ_ст, (12.5)

де: L_відл ⎯ довжина відльоту вільної струменя знаходиться за формулами (8.6), (8.8) - (8.10), причому на підставі дослідних даних, рекомендуються параметри, що входять до (8.9), (8.10), приймати наступними: x' ≈ 0,3 ; η' = 0,112 =0,668 ; m ≈ 0,42 для тонкої стінки; x' =0; η ' = 0; = 0,47 ; m = 0,32-0,35для водозливу з широким прогом; x' = 0; η ' = 0; h_с^’=0,6 ; m ≈ 0,4 для водозливу практичного профілю (h_с^’ – глибна верхнього стисненого перерізу; L_пр – довжина вільного незатопленого стрибка визначена за формулами (5.5)-(5.9) і залежна від нижньої стислій глибини h_с на водобої, яка визначається за формулою (5.18); β = 0,7... 0,8 емпіричний коефіцієнт для визначення довжини підпертого стрибка через довжину вільного стрибка; δ_ст товщина стінки (призначається конструктивно або за даними статичного розрахунку).

Висота водобійної стінки c' повинна забезпечити насунутий стрибок на водобої ступені та визначається за формулою (9.8). При визначенні h_роз за (5.16) в розрахунок береться глибина нижнього стиснутого перетину h_с. При визначенні h_с за формулою (5.18) коефіцієнт φ для прямокутної водобійної стінки можна визначати за графіком на рис. 12.3.

Рис. 12.3.

У багатоступеневих перепадах гідравлічному розрахунку піддаються перша, друга і остання сходинки. Висоту P' і довжину L_ст другої та наступних ступеней (крім останньої) приймають однаковими, що створює однакові гідравлічні умови для роботи кожного гідравлічного рівня та дозволяє уніфікувати будівельні процеси. З метою зменшення обсягу земляних робіт багатоступеневий перепад рекомендується вписувати у профіль місцевості. Для цього на кожній ступені відношення висоти перепаду до довжини ступеней повинно приблизно дорівнювати похилу місцевості i_п.з.

Розрахунок вихідний частини перепаду є найбільш відповідною стадією, оскільки в межах цієї частини необхідно майже повністю погасити кінетичну енергію потоку, що виходить з перепаду зі швидкістю, що значно перевищує допустиму для неукріплених стінок і дна каналу.

Гідравлічний стрибок на останній ступені перепаду повинен бути насунутий або затоплений. Положення стрибка визначається за критерієм (5.15). Якщо розрахунок показує відгін стрибка, то необхідно передбачити водобійні пристрої на виході - водобійну стінку або колодязь.

Як правило, для гасіння енергії застосовують водобійний колодязь з розбіжними стінками у вигляді розтруба, щоб потік рівномірно розподілявся по всій ширині відвідного каналу. Для запобігання відриву потоку від стінок і утворення збійних течій кут розпуску кожної стінки відносно осі споруди приймают, як правило, не більше 7˚.