Гидравлический расчет каналов

Далее проводят гидравлический расчет, при помощи которого определяют размеры поперечного сечения каналов и его пропускную способность, или расход воды в канале (Q_п). Расход воды через канал не должен превышать приход или сток (Q_р) более чем на 5% или быть менее 2%. Гидравлический расчет магистрального канала, в соответствии с расчетным расходом воды, начинают с вычисления путем подбора ширины его по дну (b). При этом выбирают такое значение (b), при котором пропускная способность канала (Q_п) равна или приблизительно равна расчетному расходу воды (Q_р).

При выполнении курсового проекта гидравлический расчет для магистрального канала ведут для его устья и находят:

• а) расстояние (или глубину понижения) расчетного горизонта воды от бровки канала (h1), которую мы принимаем равной 0,4 м;
• б) ширину канала по дну (b) при известной глубине канала (1,0 м);
• в) коэффициенте откоса (1,5);
• г) коэффициенте шероховатости (n). Берётся из справочной таблицы, принимаем 0,03 (Так как расход воды больше 1 м3/сек).
• д) уклон дна канала (i) составляет 0,0027;
• е) расчетный модуль стока летне-осенних вод 0,56 л/сек *га;
• ж) площадь водосбора F = 2680 га;
• з) расчетный расход воды с водосборной площади — 1,501 м3/с.

Таким образом, необходимо подобрать такое сечение, чтобы его пропускная способность Qп не была меньше расчётного расхода Qр более чем на 2%, то есть была больше 1,501 м3/сек или меньше данного показателя на 2−5%.

Для дальнейшего расчета составляем таблицу 3, в которую входят основные показатели гидравлического расчета.

Рабочая глубина МК определяется по формуле:

h_p=H-h₁, где.

H-установленная глубина канала, м, h₁-расчетное расстояние воды от зеркала воды до бровки канала (0,4−0,5м). В нашем случае: h_р = 1,0м — 0,4 м = 0,6 м Ширину канала по дну (b) берем — 1,9 м. Площадь живого сечения (щ) определяется по формуле: щ = (b + m* h_р) * h_р; при m = 1,0.

щ = (2,2+ 1,0 * 0,6) *0,6 =1,68 м².

Смоченный периметр (ч) определяется по формуле: ч = b + 2h_р 1+ m² = 2,2+2*0,6² =3,9 м.

Гидравлический радиус: R = щ/ ч = 1,62/ 3,8=0,43 м Скоростной коэффициент С и модуль скорости CvR определяются по таблице 2. Коэффициент шероховатости n, для канала рассчитанного на прохождение более 1 м³ /сек воды равен 0,03.

Расходная характеристика К₀ представляет собой отношение расчетного расхода Q_р к квадратному корню уклона дна:

K₀=1,501/0,055=27,29.

Таблица 2 — Значение скоростных характеристик и коэффициентов С, подсчитанных по формуле акад.Н. Н. Павловского.

Мы знаем, что расход воды в канале или реке равен:

; Тогда:;

Используя формулу Шези:

; Таким образом: К = 1,68 • 16,45=27,63.

.

Из формулы имеем:

Q_n = 27,63 =1,513 м³/с Таким образом, пропускная способность канала получилась больше расхода не более чем на 2%. Это приемлемое значение.

Таблица 3 — Нахождение ширины магистрального канала по дну