Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

16-08-2014_11-22-08 / Мет.ук. к практ зан.ФИЛьтр.расч

..doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
225.79 Кб
Скачать

9

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра природообустройства,

строительства и гидравлики

Б2.В.ОД.2 ГИДРАВЛИКА

Фильтрационные расчеты

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по гидравлике.

Фильтрационные расчеты

Направление подготовки бакалавра

270800 Строительство

Уфа 2012

УДК 378.147:532

ББК 74.58:30.128

Х

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства (протокол №8 от 3 июня 2012 г.)

Составитель: доцент Хасанова Л.М.

Рецензент: доцент Хафизов А.Р.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой природообустройства, строительства и гидравлики к.с.-х.н., доцент Мустафин Р.Ф.

г. Уфа, БГАУ, кафедра природообустройства, строительства и гидравлики

1 ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ – Ознакомиться с методикой фильтрационных расчетов

2 СОДЕРЖАНИЕ ЗАНАТИЯ:

- основные теоретические положения и методика расчета;

- решение задач.

2.1 Основные теоретические положения и методика расчета

Фильтрация воды в порах водопроницаемого грунта характеризуется скоростью, которая определяется по формуле:

=Q/, (1)

где Q – фильтрационный расход;

 площадь поперечного сечения пористой среды.

Основной закон ламинарной фильтрации записывается в виде:

Q=К*I, (2)

где К – коэффициент фильтрации;

I – гидравлический уклон;

Коэффициент фильтрации определяют расчетом по эмпирическим формулам:

для песчаных грунтов по формуле Хазена:

К=сdЭ2g/, (3)

где с – безразмерный коэффициент, зависящий от пористости грунта;

dЭ – эффективный диаметр частиц пористой среды;

 - кинематическая вязкость воды

Формула (2) справедлива для воды обычной температуры (=0,01см2/с) при *d(0.010.07). Если условие не удовлетворяется, имеем турбулентную фильтрацию, когда скорость выражается формулой:

= k *Im, (4)

где m – показатель степени, определяемый опытным путем (m =0,5…1,0).

Переход к турбулентной фильтрации определяется критическим значением числа Рейнольдса: Reф.кр=7 9.

Число Рейнольдса определяется по формуле:

Reф=, (5)

где р – пористость грунта

При безнапорной фильтрации и равномерном движении грунтовых вод для прямоугольного сечения грунтового потока расход определяется выражением:

Q=К*h0*b*I; (6)

Или q= К*h0*I, (7)

где h0 – глубина потока при равномерном движении;

b – ширина потока;

q – удельный расход.

Расчет плавно изменяющегося безнапорного потока часто сводится к построению кривой депрессии, что представляет большой практический интерес. Например, при рассмотрении фильтрации воды из канала в реку, чтобы оценить величину потерь или при проектировании земляных плотин, через которую просачивается вода.

При плавно изменяющемся неравномерном движении грунтовых вод для широких потоков расчетные формулы имеют следующий вид (в зависимости от уклона подстилающего подслоя):

1) При уклоне i=0 (рисунок 1):

, (8)

где L – расстояние между сечениями потока с глубинами h1 и h2;

Рисунок 1 Кривая свободной поверхности фильтрационного потока при i=0

2) При прямом уклоне (i 0, рисунок 2)

Рисунок 2 Кривые свободной поверхности фильтрационного потока при i>0

а) для кривой подпора

L= (9)

б) для кривой спада

L= (10),

где 1=h1/h0 и 2=h2/h0 (h0 – глубина, соответствующая равномерному движению);

3) При обратном уклоне (i  0, рисунок 3)

Рисунок 3 Кривая свободной поверхности при уклоне i<0

L=. (11)

На практике также часто решается задача по определению притока воды к водосборной галерее или вертикальным колодцам. Рассмотрим некоторые случаи.

Дебит совершенного грунтового колодца (рисунок 4) определяется по формуле:

Q=1,36 , (12)

где H – мощность водоносного слоя;

h – глубина волы в колодце;

r0 – радиус колодца;

R–радиус влияния колодца, определяемый при предварительных расчетах по формуле:

R=3000(H-h). (13)

Рисунок 4 Кривая депрессии

Дебит артезианского колодца (рисунок 4) определяется по зависимости:

Q=2,73 (14)

или

Q=2,73, (15)

Где H– напор в водоносном пласте в естественном состоянии;

t – глубина (мощность) водоносного пласта;

S=H-t – глубина откачки.

Дебит совершенного грунтового колодца, расположенного вблизи водоема (рисунок 5), определяется по уравнению

Q= , (16)

где H – глубина воды в водоеме;

l – расстояние оси колодца от берега водоема.

Рисунок 5 Кривая депрессии

2.1.1 Методика расчета характеристик фильтрационных потоков

а) Определение скорости фильтрации

- выбирается расчетная зависимость для определения скорости фильтрации  и вычисляется ее значение.

Предварительно определяют значение коэффициента фильтрации К по известным эмпирическим формулам или специальным приложениям в зависимости от вида грунта.

- определяется численное значение числа Рейнольдса по формуле (5) и режим фильтрационного движения.

Если выбранная ранее зависимость для определения скорости фильтрации  соответствует режиму, расчет заканчивается.

б) Определение дебита колодца.

- с учетом исходных данных выбирается зависимость для расчета дебита Q: для совершенного колодца - формула 13, для артезианского - формула 14 или 15, для совершенного грунтового колодца - формула 16.

В зависимости от применяемой формулы необходимо иметь значения: коэффициента фильтрации (К), статического уровня (H), динамического уровня (h), радиуса влияния колодца (R), радиус скважины (r). Неизвестные величины следует определить согласно рекомендациям и формулам.

в) Расчет и построение кривой депрессии

Для расчета необходимо знать глубины воды в сечениях потока (h1 и h2), между которыми строится кривая депрессии (их значения обычно задаются в исходных данных).

Определяется значение нормальной глубины (h0) из формулы (7).

В зависимости от величины уклона i и формы депрессионной кривой (см. схемы) выбирается расчетная формула для определения расстояния L (10-13).

Для ряда промежуточных значений h1, h2 по выбранной формуле определяется значение l и по результатам расчетов строится кривая депрессии.

2.2 Решение задач

Рассматриваются примеры решения задач на построение кривой депрессии и расчета притока воды к вертикальным колодцам.

БИБИЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. - М.:КолосС, 2005. -655 с.

  2. Чугаев Р.Р. Гидравлика - М.: БАСТЕТ, 2008. - 672 с.

  3. Альтшуль А.Д. и др. Примеры расчетов по гидравлике. -М.:Стройиздат, 1976, –255 с.

  4. Большаков В.А. Сборник задач по гидравлике. -К.: Высшая школа, 1979. – с .

Соседние файлы в папке 16-08-2014_11-22-08