2.4 Построение кривой связи

При проектировании гидроузла необходимо располагать данными, характеризующими связь уровней воды в водотоке за плотиной Н₂ с величиной сбрасываемых в нижний бьеф расходов Q.

Связь между расходом Q и глубиной Н₂ определяется кривой связи Q=f(H₂).

Прежде чем переходить к расчету кривой Q=f(H₂) необходимо на основании плана местности в горизонталях (см. задание) построить продольный профиль долины реки по выбранному створу плотины.

Продольный профиль обычно строится в искаженном масштабе (могут быть рекомендованы следующие масштабы: вертикальный 1:100, 1:200; горизонтальный 1:1000, 1:2000). На продольный профиль наносится геология основания согласно исходным данным.

Расчет кривой Q=f(H₂) выполняется по формуле равномерного движения воды в открытом русле.

(2.4)

где Q – расход потока, м³/с;

ω – площадь живого сечения, м²;

I – уклон водотока;

С – скоростной коэффициент Шези;

R – гидравлический радиус.

Расчет рекомендуется выполнять в табличной форме.

Таблица 2.3

Вычисление кривой Q=f(H₂)

H2, м

ω, м^2

χ, м

R, м

√R, м^0,5

√RI

С

С√RI=U

ω∙U=Q, м^3/с

Порядок заполнения таблицы следующий. Задаются глубины воды H₂ в русле (первоначально около 0,5 м). Из продольного профиля определяют площадь живого сечения при заданной глубине (при этом следует учитывать, что масштаб чертежа искаженный).

Смоченный периметр χ принимается равным В+ H₂ , где В – ширина русла (долины) водотока по урезу воды при заданной глубине.

Определяют гидравлический радиус

(2.5)

Коэффициент Шези С может быть найден по таблицам в зависимости от R и n, или определен по формуле Маннинга

(2.6)

где n – коэффициент шероховатости, который зависит от характера и состояния водотока:

1. реки и ручьи в благоприятных условиях n = 0,025;

2. реки в сравнительно плохих условиях n = 0,03;

3. реки в весьма плохих условиях n = 0,035;

4. реки в исключительно плохих условиях n = 0,04 [4].

Характер и состояние водотока приведены в исходных данных.

Далее, как следует из табл.2.3, находят среднюю скорость воды U в водотоке и расход Q, отвечающие заданной глубине H₂. Задаваясь новым значением глубины аналогично находят соответствующий ей расход. Для построения кривой Q=f(H₂) необходимо иметь минимум 4 точки, т.е. необходимо задаться не менее чем четырьмя значениями глубины, причем, наибольшей заданной глубине должен отвечать расход по величине нес-колько больше максимального расчетного расхода выбранной обеспечен-ности.

И спользуя график Q=f(H₂) (рис.2.2), построенный на основании табл.2.3, определяют глубину воды в нижнем бьефе H₂ при пропуске максимального расхода расчетной обеспеченности.

Рис.2.2 Кривая зависимости функции Q=f(H₂)