2.2 Расчёт кривой свободной поверхности потока
Расчет производим на основе предыдущего пункта (аналогично), повторяя вычисления, задаваясь глубинами между hгр1 и hгр2.
Результаты расчетов приведём в таблице 1.
Таблица 1 Расчёт кривой свободной поверхности потока
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При
|
При
|
При
|
|
|
|
|
По полученным значениям строим профиль кривой подпора свободной поверхности потока (см. Приложение Б).
ЗАДАЧА 3 Вариант 5
Дано: водосливная плотина практического профиля криволинейного очертания (рисунок 3);
п = 8 - число одинаковых пролетов с затворами на гребне водослива;
b = 6,5 м - ширина одного пролета;
-
расход при пропуске паводка через все
полностью открытые пролеты;
НПУ = 62,1 м - отметка нормального подпорного уровня;
ФПУ=63 м - отметка форсированного подпорного уровня;
УНБ = 49,4 м - отметка в нижнем бьефе (НБ);
УВВ = 50,8 - уровень высоких вод в НБ;
-
отметка дна;
-
скорость подхода воды к водосливу при
паводке.
Рисунок 3. Схема истечения через водосливную плотину
Определить:
отметку гребня водослива, его высоту Р, удельный расход воды qmax считая профилирующим напором Нмаx.
расход Q и удельный расход воды q через все открытые пролеты при отметках НПУ и УНБ, а также высоту затвора hз.
3. Построение кривых поверхности при неравномерном движении
3.1 Определение отметки гребня
Расчетная формула для водослива практического профиля криволинейного безвакуумного очертания с учетом влияния бокового сжатия, имеет вид:
,
(27)
где
-
коэффициент расхода, зависящий от формы
входа водосливной стенки;
Для
криволинейного профиля в виде свободной
струи
,
-
коэффициент бокового сжатия, зависящий
от условий входа;
-
суммарная ширина пролёта.
Через
формулу Френсиса-Кригера, определим
напор
:
(28)
где
-
число боковых сжатий;
- коэффициент формы береговых устоев
водослива при входе или формы оголовков
быков [1, рис.6-10 г, стр.64]
Зададим
Из основной формулы (27):
После уточнения, снова посчитаем коэффициент бокового сжатия:
И снова посчитаем коэффициент бокового сжатия:
Принимаем
Тогда
максимальный напор, с учетом
будет
равен:
Максимальный удельный расход воды:
(29)
Ответ:
,
3.2 Определение расхода и удельного расхода воды
Напор на водосливе:
(30)
Коэффициент бокового сжатия (28):
Для
напора в пределах
(т.к.
)
коэффициент расхода определяется по
формуле [1, форм. 6-18, стр. 67]:
Расход:
Удельный
расход:
Высота
затвора:
Ответ:
,
,
3.3 Построение профиля плотины
Построение
оголовка водосливной стенки можно
произвести, пользуясь таблицей из
справочника [1, табл. 6-12, стр. 66], координаты
в которой даны для напора H=1(в
любых единицах измерения). Для построения
профиля плотины при проектном напоре
равном
,
все числа таблицы надо умножить на этот
напор.
Таблица 2 Координаты для построения оголовка водосливной стенки
|
№ |
Х, м |
Y, м |
Х* |
Y* |
|
1 |
0 |
0,126 |
0,00 |
0,50 |
|
2 |
0,1 |
0,036 |
0,40 |
0,14 |
|
3 |
0,2 |
0,007 |
0,80 |
0,03 |
|
4 |
0.3 |
0 |
1,20 |
0,00 |
|
5 |
0,4 |
0,006 |
1,60 |
0,02 |
|
6 |
0,5 |
0,027 |
1.99 |
0,11 |
|
7 |
0,6 |
0,06 |
2,39 |
0,24 |
|
8 |
0,7 |
0,1 |
2,79 |
0,40 |
|
9 |
0,8 |
0,116 |
3,19 |
0,46 |
|
10 |
0,9 |
0,198 |
3,59 |
0,79 |
|
11 |
1 |
0,256 |
3,99 |
1,02 |
|
12 |
1,1 |
0,321 |
4,39 |
1,28 |
|
13 |
1,2 |
0,394 |
4,79 |
1,57 |
|
14 |
1,3 |
0,475 |
5,19 |
1,89 |
|
15 |
1,4 |
0,564 |
5,59 |
2,25 |
|
16 |
1,5 |
0,661 |
5,98 |
2,64 |
|
17 |
1,6 |
0,764 |
6,38 |
3,05 |
|
18 |
1,7 |
0,873 |
6,78 |
3,48 |
|
19 |
1,8 |
0,987 |
7,18 |
3,94 |
|
20 |
1,9 |
1,108 |
7,58 |
4,42 |
|
21 |
2 |
1,235 |
7,98 |
4,93 |
|
22 |
2,1 |
1,369 |
8,38 |
5,46 |
|
23 |
2,2 |
1,508 |
8,78 |
6,02 |
|
24 |
2,3 |
1,653 |
9,18 |
6,59 |
|
25 |
2,4 |
1,894 |
9,57 |
7,56 |
|
26 |
2,5 |
1,96 |
9,97 |
7,82 |
|
27 |
2,6 |
2,122 |
10,37 |
8,47 |
|
28 |
2,7 |
2,28 |
10,77 |
9,10 |
|
29 |
2,8 |
2,462 |
11,17 |
9,82 |
|
30 |
2,9 |
2,61 |
11,57 |
10,41 |
|
31 |
3 |
2,824 |
11,97 |
11,27 |
|
32 |
3,1 |
3,013 |
12,37 |
12,02 |
|
33 |
3,2 |
3,207 |
12,77 |
12,79 |
|
34 |
3,3 |
3,405 |
13,17 |
13,58 |
|
35 |
3,4 |
3,609 |
13,56 |
14,40 |
|
36 |
3,5 |
3,818 |
13,96 |
15,23 |
|
37 |
3,6 |
4,031 |
14,36 |
16,08 |
|
38 |
3,7 |
4,249 |
14.76 |
16,95 |
|
39 |
3,8 |
4,471 |
15,16 |
17,84 |
|
40 |
3,9 |
4,698 |
15,56 |
18,74 |
|
41 |
4 |
4,91 |
15,96 |
19,59 |
,
м
,
м
Используя для расчета справочные табличные значения [1, табл. 6-14, стр. 66], определим величину радиуса сопряжения R для требуемого напора и высоты плотины.
Для
и
принимаем
.
По полученным значениям строим профиль водосливной плотиныс отметкой НПУ и ФПУ (см. Приложения В и Г).
ЗАДАЧА 4 Вариант 5
Дано:
,
,
,
,
УНБ=49,4 м ,
УВВ=50,8 м
Определить:
характер сопряжения в НБ за плотиной (водосливом);
определить наличие, расположение и параметры гидравлического прыжка в двух случаях:
при пропуске расхода Qмаx и отметке ФПУ;
при пропуске расхода Q при отметке НПУ и полностью открытых затворах.
Задачу рассматривать как плоскую.