Метода по ГГГ 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

«ГІДРАВЛІКА, ГІДРОЛОГІЯ, ГІДРОМЕТРІЯ»

КИЇВ – 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

«ГІДРАВЛІКА, ГІДРОЛОГІЯ, ГІДРОМЕТРІЯ» Галузь знань: 0601 «Будівництво та архітектура» Напрям підготовки: 6.060101 «Будівництво»

ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні кафедри протокол № 5

від « 21 » ГРУДНЯ 2011 р.

Київ – 2012

2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА МОСТИ І ТУНЕЛІ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Перший проректор НТУ

_________ проф. Білякович М.О.

"___" ________________ 2012 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

«ГІДРАВЛІКА, ГІДРОЛОГІЯ, ГІДРОМЕТРІЯ» Галузь знань: 0601 «Будівництво та архітектура» Напрям підготовки: 6.060101 «Будівництво»

ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні кафедри протокол № 5

від « 21 » ГРУДНЯ 2011 р.

Київ – 2012

3

Методичні вказівки до виконання курсової роботи «Гідравліка,

гідрологія, гідрометрія». / Укладачі: проф. Ткачук С.Г., доц. Паровенко О.М.,

ас. Башкевич І.В.. – К.: НТУ, 2012. – 43 с.

4

1. РОЗРАХУНОК НАГІРНОЇ КАНАВИ

Нагірні канави (рис.1) влаштовують для перехвату води, що стікає до дороги з верхньої сторони косогірної ділянки.

Поперечний перетин нагорних канав звичайно має форму трапеції;

глибину розраховують. Вона повинна бути на 0,25 м більша за глибину наповнення, котру звичайно призначають не менше 0,6.,.0,8 мм. .

Найменша ширина нагірної канави по дну для автомобільної дороги І –

ІІІ категорії 0,5 м. Коефіцієнт закладання відкосу призначають в залежності від типу ґрунту [І, табл. V.І.2].

Рис. 1. Поперечник ділянки дорого на косогорі: 1 – нагірна канава; 2 – банкет; 3 – кювет; 4 – проїзна частина

Щоб не було замулювання, рекомендують призначати похил нагірних канав не менше як 0,005, а у виняткових випадках - 0,003.

Тип укріплення нагірної канави вибирають на підставі гідравлічного розрахунку. При похилі дна від 0,005 до 0,01 канава будується без укріплення.

При великих похилах приймають такі типи укріплення:

при і = 0,010...0,03 – засів трав або обдерновка;

при і = 0,03. ..0,05 – бетонні плити або бруківка;

при і = 0,05 - будують швидкотоки і перепади.

Загальним способом визначення побутової глибини протікання води в руслі водотоку є спосіб підбору, що застосовується при будь-якій формі поперечного перерізу русла водотоку.

У тих випадках, коли поперечний переріз русла водотоку не має різких

5

переломів профілю, задовільні результати дає спосіб, , що ґрунтується на застосуванні показникового закону.

1.1. Спосіб підбору

1.1.1.Порядок виконання роботи.

1.1.2.Вибираються вихідні дані (табл. 1).

Витрата Q задається викладачем.

Таблиця 1

Пара-					Номер варіанту
метр
		1	2	3	4		5						6	7	8	9	10
m		1,5	2,5	2,0	1,75		3,0						2,0	1,50	2,5	1,75	3,0
io		0,006	0,007	0,008	0,009		0,004						0,009	0,007	0,006	0,008	0,005
b		0,9	0,5	0,9	0,8		0,4						0,7	0,8	0,5	0,6	0,5
Ґрунт		Лес	Пісок	Супесь	Гравій		Лес						Супесь	Гравій	Пісок	Лес	Пісок
n		0,018	0,025	0,0225	0,030		0,018						0,0225	0,030	0,025	0,018	0,025
	1.1.3. Визначають розрахункове значення Ко за формулою:
					K o			Q			.
									io

1.1.4.Призначають довільну глибину водотоку hn (n=1, 2, 3 і т.д.).

1.1.5.Обчислюють площу живого перерізу ωn при глибині hn:

n(b m hn ) hn

1.1.6.Обчислюють змочений периметр χn :

nb 2hn 1 m2 .

1.1.7.Обчислюють гідравлічний радіус Rn як частку від ділення площі живого перерізу на змочений периметр

R		n	.
	n
		n

1.1.8. За гідравлічним радіусом та коефіцієнтом шорсткості русла по таблицях

додатку 8 знаходять швидкісну характеристику Wn.

6

1.1.9. Обчислюють значення витратної характеристики Kn за формулою:

Kn Wn n .

1.1.10.Порівнюють значення Ко та Kn,, допустимий відсоток помилки 5%.

1.1.11.За hn приймають ту, яка відповідає Kn.

1.2. Спосіб, що ґрунтується на застосуванні

«показникового закону»

Порядок розрахунку при користування цим способом.

1.2.1.Призначають довільно глибини водотоку h1, h2, підраховують відповідні їм значення витратної характеристики К1, К2 і обчислюють гідравлічний показник русла:

lg K 2 x K1 .

lg h2 h1

1.2.2.Маючи розрахункове значення витратної характеристики Ко,

обчислюють побутову глибину протікання води у руслі водотоку за формулою:

		K o	1 / x
	hп h1		.
		K1

1.3.Спосіб побудови графіка K = f (h)

1.3.1.Знаходять розрахункове значення витратної характеристики:

	K o			Q					.
					io
1.3.2. Довільно призначають глибини h1, h2, h3 і обчислюють відповідні
значення:
	n (b	m hn ) hn ;
n	b	2h					1 m2 ;
		n
	R				n		,
	n

n

по таблицях [І, дод. 5] знаходять швидкісну характеристику Wn і підраховують

7

Kn Wn n .

1.3.3.Будують графік K = f (h), звідки знаходять глибину, що відповідає

Ко (рис. 2).

Рис. 2. Графік K = f (h).

2. СПРЯЖЕННЯ Б'ЄФІВ ПРИ НЕРІВНОМІРНОМУ РУСІ

Гідротехнічні споруди і різка зміна похилу дна поділяють русло на верхній та нижній б'єфи. У місцях сполучення б'єфів має місце нерівномірний рух. Як відомо, він здійснюється за допомогою відповідних форм кривих вільної поверхні потоку. Так, при іо < ікр маємо криві типу Іа, Іб, Ів (рис. 3.а), а при іо > ікр – ІІа, ІІб, ІІв (рис. 3.б).

При виконанні цієї розрахунково-графічної роботи визначають форму та тип вільних поверхонь потоку у прямокутному руслі, що складається з трьох ділянок з різними похилами (друга ділянка вважається досить довгою, такою,

щоб на ній встановився рівномірний рух); малюють схему сполучення з зазначенням типів кривих вільної поверхні.

8

Рис. 3. Типи кривих вільної поверхні

2.1. Порядок виконання роботи

2.1.1.Вибирають вихідні дані (табл. 2). Витрата Q задається викладачем.

2.1.2.Визначають критичну глибину у руслі:

hкр	3		Q2	.
		g	b2

2.1.3. Розраховують значення критичного похилу:

				2
	iкр		Q	.
		кр	Wкр

Значення ωкр, Wкр знаходять по hкр.

2.1.4. Порівнюючи значення критичного похилу з вихідними, встановлюють стан потоку і взаємне розташування ліній критичної і побутової глибини на всіх ділянках русла. Якщо іо > ікр, то hо < hкр; якщо іо < ікр, то hо > hкр.

2.1.5. Визначають форму та тип кривих вільних поверхонь потоку на ділянках з нерівномірним рухом. Креслять схему спряження потоку з вказівкою типів кривих вільної поверхні потоку.

Таблиця 2

Пара-					Номер варіанту
метр
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
b	0,8	0,9	1,1	1,3	1,4	1,6	1,7	1,9	2,1	2,3
i1	0,0006	0,0140	0,0005	0,012	0,0005	0,0003	0,0008	0,011	0,0007	0,0016
i2	0,014	0,001	0,001	0,008	0,001	0,001	0,005	0,0011	0,002	0,007
i3	0,012	0,011	0,007	0,0006	0,0002	0,009	0,009	0,0004	0,0003	0,012
n	0,012	0,014	0,015	0,013	0,017	0,013	0,014	0,012	0,015	0,017
					9

3. ГІДРАЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ШВИДКОТОКУ

Швидкоток - це русло з похилом дна більшим за критичний іо > ікр (рис.

4). Внаслідок цього на швидкотоці рух потоку має місце з глибиною, меншою за критичну, стан потоку – бурхливий. При великих швидкостях потоку частки повітря перемішуються з водою і потік стає двофазним. Збільшення об'єму води (за рахунок повітря) приводить до збільшення глибин у живих перетинах. Це збільшення глибин враховується заміною (у розрахунках) на більший коефіцієнт шорсткості русла. Для правильного визначення побутової глибини на швидкотоці коефіцієнт шорсткості n повинен бути збільшений в a

разів в залежності від похилу. Розрахунковий коефіцієнт шорсткості пa = a·п,

де a - коефіцієнт аерації, залежний від похилу дна русла:

іо	0 – 0,1	0,1 – 0,2	0,2 – 0,4	0,4 – 0,5
a	1,0	1,33	0,33 – 2,0	2,0 – 3,33

На кінці швидкотоку встановлюється глибина hкін. Таким чином, потік, виходячи до нижнього б'єфу, має глибину hнб > < hкін. Якщо глибина hнб > hкр, то має місце гідравлічний стрибок. Для визначення типу стрибка необхідно підрахувати h''кін і порівняти її з hнб. У разі h''кін > hнб стрибок буде відігнаний, h''кін ≈ hнб – стрибок має місце у стислому перерізі, h''кін < hнб – стрибок затоплений.

При h''кін > hнб потрібний розрахунок гасника енергії.

3.1. Порядок виконання роботи

3.1.1. Вибирають вихідні дані (табл. 3). Витрата Q задається викладачем.

Таблиця 3

Пара-					Номер варіанту
метр
	1	2	3	4		5	6	7	8	9	10
io	0,072	0,055	0,068	0,080		0,060	0,050	0,095	0,075	0,070	0,083
L	42	31	36	38		26	37	44	33	27	40

10