Раздел 1 каналы

1.1 Классификация каналов

Каналы в зависимости от назначения, способа подачи воды и особенностей конструкции разделены на: судоходные, оросительные (ирригационные), осушительные, энергетические, водопроводные и обводнительные, лесосплавные, комбинированные (судоходно-оросительные, судоходно-осушительные, судоходно-энергетические), рыбоходные, водосбросные (при ГТС), подводящие и отводящие (при насосных станциях, судоходных шлюзах и т. д.).

Наиболее распространены трапецеидальные, прямоугольные, полигональные, параболические. Каналы бывают в выемке, в насыпи и в полувыемке - полунасыпи.

Рисунок 1 – Канал в глубокой выемке

Рисунок 2 – Канал в полувыемке-полунасыпи

Рисунок 3 – Канал в полувыемке-полунасыпи на склоне

Рисунок 4 – Канал в насыпи

Форма сечения зависит от характеристики грунта трассы канала. Небольшие каналы в плотных грунтах редко сооружают эллипсообразного или полукруглого сечения, на осушительной сети иногда выполняют с треугольным поперечным сечением. При малой пропускной способности допустимых неразмывающих скоростях они не так быстро зарастают и имеют хорошие эксплуатационные качества.

Н аибольшую пропускную способность (Q_max) имеют каналы гидравлически наивыгоднейшего профиля (ГНП). При заданной площади живого сечения (ω = const) они имеют наибольший гидравлический радиус (R_max), и наименьший смоченный периметр (χ_min).

χ₁ χ ₂ χ ₃, но χ ₂ = min

ω₁ = ω₂ = ω₃ = const

R₁ R₂ R₃, но R₂ = R_max

Эти каналы полукруглого, эллипсовидного, параболического или полигонального сечения.

Живому сечению гидравлически наивыгоднейших каналов трапецеидального профиля соответствует следующая зависимость:

Д ля трапецеидального сечения:

Для полигонального сечения:

b – ширина канала по дну;

h – глубина воды в канале;

m, m₁, m₂ – коэффициент заложения откосов.

Вывод:

- гидравлический радиус для гидравлически наивыгоднейшего сечения канала равен 1/2 глубины воды в канале.

Рисунок 5 - Водопроводный канал в две нитки (на случай ремонта).

Кювет – для перехвата и отвода поверхностных вод под каналами по дюкерам или трубам в овраги или балки.

Насыпь – берма – горизонтальная площадка, для защиты каналов от дождевых вод, для прохода транспорта.

Рисунок 6 - Основные размеры канала: b – ширина канала по дну,B – ширина канала по урезу воды, h – глубина воды в канале, H_в – глубина выемки, ∆ – превышение на дамбу, m – заложение откосов,n – коэффициент шероховатости; Гидравлические характеристики: β = b/h – относительная ширина сечения канала, R – гидравлический радиус, ω – площадь живого сечения потока, χ – смоченный периметр сечения, n - коэффициент шероховатости, он зависит от условий содержания канала или от вида облицовки сечения. Формула С.А.Гиршкана

или

- относительная ширина сечения

- коэффициент Шези

- коэффициент заложения откоса канала зависит от вида грунта. Для плотных и связных грунтов откос крутой. , .

Для сыпучих, несвязных грунтов откос пологий , .

Заложение откосов каналов зависит от геотехнических свойств грунта – угла внутреннего трения, коэффициента сцепления и объемного веса. Для крупных каналов заложение откосов определяют расчетом из условия обеспечения устойчивости. На судоходных каналах полигонального сечения нижнюю подводную часть откосов устраивают пологими с m от 3,5 до 6. Это наиболее рациональная форма поперечного сечения, она устраняет оплывание подошвы откосов канала и создает наименьшее сопротивление движения судов.

Рекомендуемые коэффициенты заложения откосов канала в выемке и насыпи приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициенты заложения откосов канала в выемке и насыпи.

N п/п	Грунты	Коэффициент заложения –m
		Сухого откоса	Мокрого откоса
1	Мелкозернистые песчаные	2,5	3-3,5
2	Песок, супесь, легкие суглинки	2	2,5-2,0
3	Ср. суглинки, лессы	1,5	1,5-2,25
4	Тяжелые суглинки, обычные глины	0,5-,75	1-1,5
5	Тяжелые глины, морены	0,5-0,25	1
6	Галечниковые	1	1,25
7	Полускальные, конгломераты	0,25	0,25-0,5
8	Торфы	-	1,5-2

Расходы воды в канале бывают разные:

• Расчетный расход - на этот расход рассчитывают основные размеры сечения.

• Минимальный расход . На этот расход считают заиляющую способность потока.

• Максимальный расход - на этот расход считают размывающую способность потока.