d hс h0			,	(3.46)
	где
		q2		02 .	(3.47)
		2g h02
				2g

Здесь - скорость в канале.

Из полученных двумя способами глубин водобойного колодца принимают большую. Длину водобойного колодца определяют по формуле

Lk пад пр ,	(3.48)
пад 1,33 H0 Р 0,3H0 .	(3.49)

В задаче 27 одноступенчатый перепад. Его расчет ведут аналогично расчету второй ступени предыдущих задач (25, 26).

ЗАДАЧИ 29 – 31

При решении этих задач необходимо рассчитать быстроток. Расчет быстротока заключается в расчете входа, водоската и выхода. Расчет входа и выхода аналогичен расчету соответствующих частей перепада. Лишь для задачи 29 глубина водобойного колодца рассчитывается следующим образом:

	d hс h0 ,			(3.50)
	E0 h d	2	,	(3.51)
		2g

где h - глубина воды в конце водоската; - скорость на водоскате.

Определяют Ф с , ( hс ) и новое ( d ).

Уточнение глубины ( d ) проводят до тех пор, пока разность между последней и предыдущей величиной составит менее 5%.

Длина водобойного колодца

Lk пад	пр ,			(3.52)
пад		2Р	,	(3.53)
		g
где
Р d h ,				(3.54)
2				(3.55)
пр 3 hс .

Расчет водоската заключается в определении уклона ( i ), в задачах 29, 30; в 31 и 32 он задан, и расчета длины кривой свободной поверхности на водоскате.

Уклон водоската определяют исходя из допустимой скорости, принимая 10 м/с находят Q и тогда глубина h b ;

Используя уравнение Шези находят

49

		2
i					,		(3.56)
	С2
или				R
i						,	(3.57)
			С R
R				.			(3.58)

Величину ( С R ) можно определить по (R ) в таблице Х [2]. В задаче 30 необходимо еще определить длину водоската

H1 H2	,	(3.59)
i

В задачах 31 и 32 глубину воды ( h ) на водоскате, которая установится в случае равномерного движения, можно определить по способу Н.Н.Агроскина (см. задачи 21 - 22).

Первоначально определяют функцию от гидравлически наивыгоднейшего радиуса

F Rгн

1

Q

,

(3.60)

4m0

i

где m - можно определить по таблице X 2

в зависимости от заданного заложения от-

0

косов ( m ).

Зная F Rгн по таблице Х [2] определяют (R

гн). Находят отношение

b

и по таб-

h

h

Rгн

лице XI 2 определяют

и тогда h Rгн

.

Rгн

Rгн

Для построения кривой свободной поверхности на быстротоке необходимо знать граничные глубины ( hгр1) - начала кривой и ( hгр2 ) - конца кривой. В нашем случае, для всех

задач первоначально принимается hгр2 h 0,01, т.е. на определенной длине водоската

устанавливается равномерный режим с глубиной ( h ), а кривая свободной поверхности заканчивается (условно) на глубине большей глубины равномерного режима на 1 см.

Глубина начала кривой, т.е. ( hгр1) будет равна критической глубине, которая устанавливается в начале водоската

		hгр1 hк 3					q2	,			(3.61)
							g
где	q Q	, здесь b - ширина водоската.
	b
Длину кривой можно определить различными методами [2], здесь предлагается спо-
соб Бахметьева.
			hо		2	1 j			2	,	(3.62)
			i				1			1

где j С2ib Пк Q 2 b , ho=h – глубина на водоскате при равномерном режиме. g g 3

50

Вся длина кривой свободной поверхности между граничными глубинами разбивается на несколько участков (например - четыре), т.е. с глубинами hкр , h1 , h2 , h3 , h4=h+0,01м.

По уравнению Бахметьева между этими глубинами определяются длины участков и затем суммируются. Расчет лучше вести в табличной форме (таблица 3.3).

Просуммировав длины участков сравнивают длину кривой с длиной водоската (если

она известна) и устанавливают, что если ∑ < водоск., то на водоскате сформировался равномерный режим, если ∑ > водоск., то режим не сформировался.

Расчет выхода

Для выяснения характера сопряжения потока за водоскатом определяют сопряженную глубину с глубиной в конце водоската (h)

		h		hk		3		(3.63)
h
				1 8			1 .
		2			h

Вслучае если h >h0, необходимо запроектировать водобойную стенку.

Взадаче 29 необходимо запроектировать водобойный колодец. Расчет высоты водобойной степени и длины ее колодца аналогичен как и для перепада, однако длина колодца к = пр.

Глубина водобойного колодца (d) определяется как и для перепада, а длина

	к = пад+ пр,				(3.64)
	пад		2Р	,	(3.65)
			g
	где - скорость на водоскате,
	Р d h	,			(3.66)
	2
	пр 3 h04 .				(3.67)

По полученным размерам строится профиль и план сооружения.

51

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.Чугаев Р.Р. Гидравлика.- Л.: Энергия, 1982. - с.672.

2.Андреевская А.В. и др. Задачник по гидравлике.- М.: Энергия, 1970. -с.566.

3.Справочник по гидравлическим расчетам / Под редакцией П.Г.Киселева.- М.: Энер-

гия, 1974.- с. 314.

Дополнительная

4.Курганов А.М. и др. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации.- М.: Стройиздат, 1978.

5.Вильнер Я.М. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.- Минск: Высшая школа, 1976.

6.Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей из труб круглого сечения по формуле Н.Ф.Федорова.- Минск: 1972.

7.Константинов Ю.М. Специальные вопросы гидравлики, систем водоснабжения и водоотведения. –Киев: КИСИ, 1981.

8.Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стальных водопроводных труб.– М: Строй-

издат, 1986.

52

	Таблица 3.3 Определение длины кривой свободной поверхности на водоскате
	h ,	hi				,	3	,	R ,	С	R		,	Q 2	2	b	Пкср	1 Пкср	1 Пкср	1 Пкср	,
												Q			Q
	м2	h				м2		м м				м3 / с			g 3						м
	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	11		12	13		14	15	16	17	18
	hk
53	h1
	h2
	h3
	h4
																				∑

Учебное издание

Составители: Громик Николай Васильевич Мешик Олег Павлович Шешко Николай Николаевич

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по курсу «Механика жидкости и газа»

для студентов специальности 70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»

Ответственный за выпуск: Громик Н.В. Редактор: Строкач Т.В. Компьютерная верстка:

Корректор:

Подписано к печати	Тираж	Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл. п. л.			Учреж-
Уч. изд. л.		экз. Заказ	Отпечатано	на ризографе
дения образования	«Брестский	государственный	технический	университет».	224017,

г.Брест, ул.Московская, 267.