6.2 Конструктивный и гидравлический расчет водосброса.
Гидравлический и конструкционный расчет водосброса заключается в определении размеров и конструкционных особенностей входной, водобойной и выходной частей водосбросного шлюза.
Входная часть должна обеспечивать плавный вход потока на водосбросной шлюз. Так как размер подводящего канала больше размера шлюза то сопряжение выполняем в виде раструба.
Размер водосбросного шлюза, водобойной части определяем из условия пропуска максимального расчетного сбросного расхода (37 м3/с) через водослив с широким порогом.
Ширину одного отверстия сбросного шлюза определяем по формуле:
где: - коэффициент бокового сжатия, определяемый по формуле:
nсж – число боковых сжатий, 2n,
Нк – глубина воды перед шлюзом, 2,1м.
n – число пролетов, не мене 2, принимаем число пролетов 3,
- коэффициент учитывающий форму входа, принимаем для раструба равным 0,43,
- коэффициент скорости, принимаем для раструба равным 0,93
b – ширина одного пролета.
Рис. 13 Схема входной части.
В первом приближении задаемся значением = 0,97-0,95 и определяем ширину b.
м.
вычислим коэффициент :
так как принятое и определенное значение сильно отличаются друг от друга, будем задаваться другим значением , пока разница не составит не более 5%.
Принимаем = 0,75;
м.
Отличие принятого коэффициента от определенного составляет 0,27%
Ширину одного отверстия принимаем равной 4,1 м.
Размеры водобойной части водосбросного сооружения определяем на основе расчета сопряжения бьефов. Длинна водобоя должна обеспечивать гашение кинетической энергии потока. Наиболее тяжелыми условиями работы сооружения следует считать пропуск расхода через один пролет при частично открытом затворе и наибольшем уровне воды в нижнем бьефе. Расчет проводим для случая истечения из-под щита.
Величину удельного расхода определим по формуле:
где: - коэффициент скорости, 0,95;
- коэффициент вертикального сжатия;
Но – напор с учетом скорости подхода
hщ/Но = 0,1; напор с учетом скорости подхода определится:
м.
= 0,615; тогда hс найдем из формулы:
м.
глубину в сжатом сечении определим по формуле:
м.
определяем удельный расход:
м3/с
вторая сжатая глубина определится по формуле:
м.
расход одного пролета:
м3/с
бытовую глубину определяем из графика связи, hб = 0,3 м. Определим разницу между h’’ и hб:
м.
так как разница получилась положительная. то это означает, что прыжок затоплен (надвинут), дальнейшие расчеты сводим в таблицу и ищем наиболее неблагоприятное условие.
Таблица 9. Гидравлический расчет водобойного колодца.
|
|
hщ |
hс |
q |
h’’ |
QНБ |
hб |
|
|
|
м |
м |
м2/с |
м |
м3/с |
м |
м |
0,1 |
0,615 |
0,214541 |
0,131943 |
0,787828 |
0,963252 |
3,230097 |
0,3 |
0,663252 |
0,3 |
0,625 |
0,643624 |
0,402265 |
2,234871 |
1,479626 |
9,162969 |
1,25 |
0,229626 |
0,4 |
0,63 |
0,858165 |
0,540644 |
2,881979 |
1,605404 |
11,81611 |
1,62 |
-0,0146 |
0,5 |
0,645 |
1,072706 |
0,691896 |
3,510135 |
1,682166 |
14,39155 |
2,05 |
-0,36783 |
0,6 |
0,66 |
1,287248 |
0,849583 |
4,069613 |
1,708793 |
16,68541 |
2,35 |
-0,64121 |
0,7 |
0,69 |
1,501789 |
1,036234 |
4,592317 |
1,680198 |
18,8285 |
2,6 |
-0,9198 |
Наиболее неблагоприятное условие принимаем по максимальной отрицательной разнице между h’’ и hб. Определим глубину водобойного колодца:
м.
определим длину водобойного колодца:
м.
определим длину отлета:
м.
определим длину прыжка:
м.
Округляем значения до десятых, окончательно получим:
lo = 3 м.
lпр = 4,35 м.
lк = 7,35 м.