3. Расчет длины гидравлического прыжка в канале.

В канале с определенным значением коэффициента откоса и шириной канала по дну при некотором значении расхода возникает гидравлический прыжок с первой сопряженной глубины h^|. Необходимо выяснить вид и длину прыжка.

Исходные данные:

Q = 47 м³/с

h^| = 0.52 м

в = 8.3 м

m = 0.5

Чтобы рассчитать длину гидравлического прыжка и выяснить вид прыжка, необходимо определить критическую глубину воды в канале, для этого рассчитаем следующую таблицу:

Таблица 11

Расчетные формулы	Ед. измерения	Задаваемые и находимые величины
h	М	h1 = 0,5	h2 = 0,7	h3 = 1,0	h4 = 1,2	h5 = 1,5
b+mh	М	8.56	8.65	8.8	8.9	9.05
W=( b+mh)h	М^2	4.45	6.05	8.8	10.68	13.58
В=b+2mh	м	8.80	9.0	9.3	9.5	9.8
W^3	М^6	88.2	221.9	618.5	857.4	941.2
W^3/B	М^5	10.2	2.4	66.5	90.3	96.04

Вычислим величину: =112

Затем по графику найдем значение критической глубины h_кр.

Критическая глубина равна 1.32 м

Вид прыжка определим по следующему выражению:

h^| = 0.52 ˂ 0.79, следовательно прыжок совершенный.

Так как значение h^| известно, найдем значение h^||, для этого рассчитаем таблицу 11.

Таблица 11

Расчетные формулы	Ед. измерения	Задаваемые и находимые величины
h	М	h1 = 1.32	h2 = 1.5	h3 = 1.7	h4 = 1.9	h5 = 2.0
b+mh	М	8.92	9.05	9.15	9.25	9.3
W=( b+mh)h	М^2	11.78	13.58	15.5	17.58	18.6
hц.т.	М	0.65	0.73	0.82	0.92	0.96
		19.68	17.08	14.96	13.19	12.5
Whц.т.	М^3	7.66	9.91	12.71	16.17	17.86
П(h)		27.34	26.99	27.62	29.36	30.36

По значениям таблицы 11 строится график П(h) = f(h), и находятся значение h^||.

По графику видно, что значение h^|| равно 1.98 м. Вычислим длину прыжка.

Длина совершенного гидравлического прыжка l_п определяется по формуле Павловского:

Где l_п – длина прыжка в трапецеидальном русле, м

L_п = 5(h” – h’) = 5(1,98 – 0,52) = 7.3 м

В₂ и В₁ – ширина потока по верху, соответственно в сечениях с глубинами h’ и h”, м.

4. Расчет водоприемного регулятора

При входе в трапецеидальный канал проектируется регулятор, работающий как прямоугольный водослив с широким порогом. Необходимо определить ширину регулятора.

Исходные данные:

Q = 17 м³/с

h_отв = 2.3 м

P = 0

B_n = 8 м

m = 1.2

h_n = 1.3h_отв

Вычислим площадь живого сечения в подводящем канале по следующей формуле:

W_вб=( b+mh)h = (8 + 1.2*2.99)*2.99 = 34,72 м²

Где h_н = 1.3h_отв = 1.3*2.3 = 2.99 м

Скорость подхода:

V₀ = Q_рас /w_в.б. = 17/34.7 = 0.5 м/с

Полный напор:

Н₀ = 3.68 + αv₀² / 2g = 3.7 м

Так как высота порога Р = 0, то ∆ = h_отв = 2.3 м

Найдем отношение ∆/ Н₀ = 2.3/3.7 = 0.62, получаем следующее неравенство:

0.5b_n < b < b_n, т.е. 4 ˂ b_иск ˂ 8

Чтобы определить b_иск, необходимо рассчитать таблицу 12.

Таблица 12

b, м	m	K2 bh/wвб	Подтопление водослива		δn	δnbm
			подтоплен	неподтопл
4	0.313	0.84		v	1	1.32
5	0.34	0.9		v	1	1.7
6	0.35	0.96		v	1	2.1
7	0.36	0.96		v	1	2.52
8	0.38	0.99		v	1	3.04

Построим график и найдем значение b_иск

b_иск = 4.55 м

Сделаем проверку:

Q_ф = δ_n m b

Q_ф = 17 м³/с = Q_рас = 17 м³/с

Равенство выполняется, следовательно, расчеты сделаны верно.