7. Расчет каналов замкнутого сечения
Равномерное движение в безнапорных водоводах замкнутого сечения характерно для водоотводных труб, туннелей и других конструкций, работающих при неполном заполнении.
В некоторых случаях равномерное движение наблюдается не при всех глубинах.
При равномерном движении расчеты ведутся по формуле Шези с учетом особенностей, присущих только руслам замкнутого сечения. В них при превышении некоторого значения глубины наполнения для круглой трубы (h / d = 0,813) увеличение χ происходит интенсивнее, чем увеличение ω. Вследствие этого гидравлический радиус уменьшается, хотя глубина растет.
Расход и средняя скорость в каналах замкнутого сечения определяются по формулам:
(13.32)
(13.33)
где 
– относительная расходная характеристика;
В =
υ /
– относительная средняя скорость;
К – расходная характеристика;
υ – средняя скорость при неполном наполнении. Индекс «П» соответствует полному наполнению.
Для круглых труб график зависимости величины А и В от относительной глубины наполнения h / d представлен на рис. 13.1. Очевидно, что рассчитанные значения А и В имеют максимум при h / d = 0,95 (для А) и h / d = 0,813 (для В).
Однако исследования Н. Ф. Федорова и Ю. М. Константинова показали, что при больших наполнениях расход и средняя скорость имеют меньшие значения, чем вычисленные по (13.32) и (13.33) с использованием А и В из рис. 13.1. Поэтому рекомендуется принимать А и В согласно пунктирным линиям на рис. 13.1.
Дренажные
трубы рассчитывают как безнапорные, но
полностью заполненные, то есть А
=
1. В этом случае при известном расходе
а затем определяют необходимый диаметр
труб.
Трубы и туннели, для которых применяются замкнутые сечения специальных форм, рассчитываются также по (13.32) и (13.33). Величины А и В при этом принимаются по приводимым в справочниках графикам, соответствующим каждой форме сечения в зависимости от относительной глубины наполнения.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Чем характеризуется безнапорное движение в открытом русле?
Какое движение называется равномерным в открытом русле?
Какими признаками характеризуется равномерное движение в открытом русле?
Запишите формулу для определения расхода при равномерном движении (формулу Шези).
Какое сечение называется гидравлически наивыгоднейшим?
Какие каналы предпочтительно проектировать с наивыгоднейшим профилем? Почему?
Какую скорость принимают под допустимой неразмывающей средней скоростью?
Какую скорость принимают за незаиляющую скорость?
Какая скорость называется средней незаиляющей скоростью?
Что называется гидравлической крупностью наносов?
Каким условиям должна удовлетворять средняя скорость в канале?
Приведите последовательность решения задачи первого типа.
Приведите последовательность решения задачи второго типа.
Приведите последовательность решения задачи третьего типа.
Приведите последовательность решения задачи четвертого типа.
Объясните расчет каналов замкнутого сечения.
МОДУЛЬ 14
УСТАНОВИВШЕЕСЯ НЕРАВНОМЕРНОЕ ПЛАВНО ИЗМЕНЯЮЩЕЕСЯ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ОТКРЫТЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ И НЕПРИЗМАТИЧЕСКИХ РУСЛАХ