4. Расчет водосброса.

Водосброс проектируется в виде трехпролетного водослива практического профиля криволинейного очертания с сегментными затворами на гребне. Известны отметки дна в верхнем бьефе Д₁ и в нижнем бьефе Д₂, отметки нормального (НПУ) и форсированного (ФПУ) подпорного уровня в водохранилище, допустимый удельный расход q_доп = 35÷40 м³/(с∙м), расчетный расход Q_расч при НПУ.

Принять стандартную ширину пролета из условия пропуска допустимого удельного расхода и определить отметку гребня водослива ↓Гр. Учесть, что уровень перед водосливом определяется глубиной в конце подводящего канала. Уровень в нижнем бьефе определяется глубиной равномерного движения в отводящем канале. За профилирующий напор принять напор, соответствующий НПУ. Определить расход через один пролет при ФПУ.

Выяснить вид сопряжения потоков в нижнем бьефе при НПУ. В случае необходимости рассчитать размеры гасителя энергии в виде водобойной стенки.

Построить профиль водослива по координатам Кригера – Офицерова.

1. Определяем отметку гребня водослива.

Q = ε∙m∙b∙

H = H_o - , H_o H

ε = 1- a формула Е.А. Замарина

а=0,11

H_o =

b_о= = 15 м

b= 5 м

Первое приближение:

Ε=1

H_o = = 13,03 м

m=m_пр∙G_n∙G_ф

m_пр = 0,504

По формуле Розанова:

G_n = 0,62 + 0,38 = 0,62+0,38 =1

(H=H_пр)

G_ф =f(

=60 → G_ф =1

m=0,504∙1∙1 = 0,504

ε=1-0,11∙ = 0,92

Второе приближение:

H_o = = 13,77 м

ε=1-0,11∙ = 0,92

Принимаем Н_о = Н = Н_пр =13,77 м

Находим отметку гребня плотины:

↓Гр = ↓НПУ – Н_пр = 119,4 – 13,77 = 105,63 м

2. Определяем удельную энергию и выясняем вид сопряжения потоков в нижнем бьефе при НПУ.

Е_о =р + Н_о = 14,35 + 13,77 =28,12 м

р=Р₁ = ↓Гр - ↓Д₁ = 105,63 – 102 = 14,35 м

q = = 27,63 м³/c

b_б = 1,5

принимаем b_б =2,0 м

Φ(τ_с) = = = 0,20

По таблице по найденному значению Φ(τ_с) определяем τ_с^’’ =0,377

τ_с= 0,0462

Вычислим h_c^’’ = τ_с^’’∙ E_o = 28,12∙ 0,377 =10,6 м h_б = ↓УНБ - ↓Д₂ = 8,376 м

Сопряжение с отогнанным гидравлическим прыжком, проектируем гаситель энергии в виде водобойной стенки.

3. Расчет водобойной стенки.

Состоит из определения высоты стенки Р_ст и расстояния от сжатого сечения с – с до стенки L_кол.

Стенка работает, как водослив практического профиля с напором Н₁.

Р_ст = h_k – Н₁

Находим напор над стенкой Н_о1, допуская, что стенка не подтоплена и G_n=1.

Н_о1 = = =9,15 м

Определяем скорости подхода

V_o1 = =

* =1,05*10,6 = 11,13 м

1,7 м

Р_ст = h_k – Н₁ =11,13 -7,45 =3,68 м

E_o1 = P_ст + H_o1 = 3,68 + 9,15 =12,83 м

Φ(τ_c) =

По таблице Φ(τ_c), (τ_c^’’) = 0,703

* = 0,703 *12,83 =9,02 м > h_б = 8,376 м

Вторая стенка:

* =1,05*9,02 = 9,47 м

V_o2 = =

2,38 м

Р_ст = h_k – Н₂ =9,47 – 6,77 =2,7 м

E_o2 = P_ст + H_o1 = 2,7 + 9,15 = 11,85 м

Φ(τ_c) =

По таблице Φ(τ_c), (τ_c^’’) = 0,659

* = 0,659 *11,85 =7,81 м < h_б = 8,376 м

Сопряжение с надвинутым прыжком.

P = P₁+ 4 м = 12,17+4 =16,17 м

Р₁= h₀ – H= 13,67-1,496=12,17 м

H = H₀ - =13,77 – = 13,67 м

V₀ = = = 1,33

b =b_k =7 м, m=0,35

l_кол=P+ 3* = 16,17+3*7,81 =39,6 м

4.4.Определим расход через один пролет при ФПУ.

Ф ПУ =120 м, b₀ = 7 м,

Гр = 105,63 м , Н_пр =13,77 м

Q_ФПУ-?

Q_ФПУ= ε∙m∙b₀∙

Н₀=Н_ФПУ=Н

= = =1,04

_н = 0,62+0,38 = 0,62 +0,38* = 1,005

_н*G_ф =0,504*1,005*1=0,51

ε = 1- а = 1 - 0,11 = 0,927

Q_ФПУ=0,927*0,51*7* * =749,03