7. Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала

На подводящем участке канала необходимо построить кривую свободной поверхности от 1,05h₀₁’ = 3,7 м до h_р = 1,8h₀₁’ = 7,0 м.

i₁^’ = 0,000138 < i_K = 0,0051.

Для построения кривой свободной поверхности разделим подводящий участок на 10 участков. Определим шаг по глубине по формуле:

. (7.1)

м.

Составим таблицу, в которой найдём шаги по длине, соответствующие каждому шагу по глубине (табл. 7.1). Нумерация участков ведётся справа налево.

Таблица 7.1

№	h	ω	υ	αυ^2/2g	Э	Эm+1-Э							if	i1-if	Δl
	м	м^2	м/с	м	м	м	м	м^2	м	м	м^1/2/с	м/с	-	-	м
1	7	160,30	0,31	0,0053	7,005	0,33	6,84	154,27	39,77	3,88	54,50	0,33	0,00001	0,00013	2555,80
	6,67	148,34	0,34	0,0062	6,676
2	6,67	148,34	0,34	0,0062	6,676	0,33	6,51	142,52	38,28	3,72	54,13	0,35	0,00001	0,00013	2598,47
	6,34	136,82	0,37	0,0072	6,347
3	6,34	136,82	0,37	0,0072	6,347	0,33	6,18	131,22	36,79	3,57	53,74	0,38	0,00001	0,00012	2656,20
	6,01	125,73	0,40	0,0086	6,019
4	6,01	125,73	0,40	0,0086	6,019	0,33	5,85	120,35	35,30	3,41	53,34	0,42	0,00002	0,00012	2736,36
	5,68	115,08	0,44	0,0102	5,690
5	5,68	115,08	0,44	0,0102	5,690	0,33	5,52	109,91	33,81	3,25	52,92	0,46	0,00002	0,00011	2851,47
	5,35	104,86	0,48	0,0123	5,362
6	5,35	104,86	0,48	0,0123	5,362	0,33	5,19	99,91	32,32	3,09	52,48	0,50	0,00003	0,00011	3024,39
	5,02	95,08	0,53	0,0150	5,035
7	5,02	95,08	0,53	0,0150	5,035	0,33	4,86	90,35	30,83	2,93	52,01	0,56	0,00004	0,00010	3301,54
	4,69	85,73	0,59	0,0184	4,708
8	4,69	85,73	0,59	0,0184	4,708	0,33	4,53	81,22	29,34	2,77	51,52	0,62	0,00005	0,00009	3792,77
	4,36	76,82	0,65	0,0230	4,383
9	4,36	76,82	0,65	0,0230	4,383	0,32	4,20	72,53	27,85	2,60	51,00	0,69	0,00007	0,00007	4834,56
	4,03	68,35	0,74	0,0290	4,059
10	4,03	68,35	0,74	0,0290	4,059	0,32	3,87	64,27	26,36	2,44	50,44	0,78	0,00010	0,00004	8186,65
	3,7	60,31	0,83	0,0373	3,737

Пример расчёта таблицы (для участка №1):

1. h_m+1 = h_р = 7 м;

h_m = h_р - Δh = 7-0,33 = 6,67 м;

2. По формуле (1.4):

ω_m+1 = (8,9 + 2,1 * 7) * 7 = 160,30 м²;

ω_m = (8,9 + 2,1 * 6,67) * 6,67 = 148,34 м²;

3. По формуле (3.1):

υ_m+1 = 50,3 / 160,30 = 0,31 м/с;

υ_m = 50,3 / 148,34 = 0,34 м/с;

4. м;

м;

5. По формуле (6.1):

Э_m+1 = 7 + 0,0053 = 7,005 м;

Э_m = 6,67 + 0,0062= 6,676 м;

6. Э_m+1 - Э_m = 7,005 – 6,676 = 0,33 м;

7. Средняя глубина на участке определяется по формуле:

; (7.2)

м;

8. По формуле (1.4):

= (8,9 + 2,1 * 6,84) * 6,84 = 154,27 м²;

9. По формуле (1.5):

.

10. По формуле (1.6):

м;

11. По формуле (1.7):

м^1/2/с;

12. По формуле (3.1):

= 50,3 / 154,27= 0,33 м/с;

13. Уклон на участке можно определить по формуле:

; (7.3)

м;

14. i₁ – i_1уч = 0,000138 - 0,00001 = 0,00013;

15. Шаг по длине находим по формуле:

; (7.4)

Δl₁ = 0,33 / 0,00013 = 2555,80 м.

По полученным данным (табл. 7.1) строим кривую свободной a_I поверхности на подводящем участке канала.(рис.7.1). Её длина:

Рис. 7.1