курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
СОДЕРЖАНИЕ
Расчёт магистрального канала.
Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.
Проверка канала на заиление.
Определение глубин наполнения канала.
Расчёт распределительного и сбросного канала.
Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.
Расчёт распределительного канала методом И.И Агроскина.
Расчёт сбросного канала.
Расчёт кривой свободной поверхности в магистральном канале.
Определение критической глубины в распределительном канале.
Установление формы кривой свободной поверхности.
Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом И.И. Агроскина.
Гидравлический расчёт шлюза-регулятора.
4.1 Определение ширины шлюза – регулятора в голове магистрального канала.
Расчёт водосливной плотины.
Определение гребня водосливной плотины.
Построение профиля водосливной плотины.
Гидравлический расчёт гасителей.
Определение формы сопряжения в нижнем бьефе водосливной плотины методом И.И. Агроскина.
Гидравлический расчёт водобойной стенки (Расчёт длины колодца).
Список используемой литературы.
Вариант 3(5).
На реке N проектируется узел гидротехнических сооружений.
В состав узла входят:
А) Водосливная плотина.
Б) Водозаборный регулятор с частью магистрального канала.
Магистральный канал подаёт воду на орошение и обводнение подкомандной ему территории. На магистральном канале устраивается распределительный узел. На сбросном канале, идущем от этого узла, устраивается перепад (схема I).
Схема I
В состав расчёта входит:
Определение размеров канала из условия его неразмываемости (при Qmax = 1,5Qн) и незаиляемости (при Qmin = 0,75Qн).
Определение нормальных глубин для заданных расходов и построение кривой
Q = f(h).
Данные для расчёта:
Расход Qн = 9,8 м3/сек. Qmax = 14,7. Qmin = 7,35.
Уклон дна канала i = 0,00029.
Грунты – плотные глины.
Условие содержания: среднее.
Мутность потока = 1,35 кг/м3.
Состав наносов по фракциям в %:
d = 0.25 – 0.1 мм = 3.
d = 0,10 – 0,05 мм = 15.
d = 0,05 – 0,01 мм = 44.
d = 0,01мм = 38.
Глубина воды у подпорного сооружения 3,0 h0.
1.1 Проверка канала на условие неразмываемости и незаиляемости.
Принимаем коэффициент заложения откоса канала «m» в зависимости от грунта и слагающего русла канала по таблице IX [1] m = 1.
Принимаем коэффициент шероховатости “n” в зависимости от условия содержания канала по таблице II [1] n = 0,025.
Принимаем допускаемое значение скорости на размыв в зависимости от грунта, слагающего русло канала по таблице XVI [1] Vдоп = 1,40 м/с.
Принимаем максимальную скорость потока в канале Vmax = Vдоп = 1,40м/с.
Вычисляем функцию из формулы Шези:
По вычисленному значению функции при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем допускаемый гидравлический радиус (Rдоп).
Rдоп = 2,92 м. Таблица X[1].
Вычисляем функцию
Qmax – максимальный расход канала м3/с.
4m0 – определяется по таблице X[1] 4m0 = 7,312.
По вычисленному значению функции при принятом коэффициенте шероховатости ( n ), определяем гидравлически наивыгоднейший радиус сечения по таблице X[1]. Rгн = 1,54 м.
Сравниваем Rдоп с Rгн и принимаем расчётный гидравлический радиус сечения (R). Так как Rдоп Rгн то R Rгн 2,92 1,54, принимаем R = 1,38.
Определяем отношение
По вычисленному отношению определяем отношение по таблице XI [1].
Вычисляем ширину канала по дну и глубину потока в канале
Принимаем стандартную ширину равную 8,5 м.
Определяется глубина потока в канале при пропуске нормального расхода Qн при принятой ширине канала в м. Для этого вычисляется функция
Далее определяется гидравлический наивыгоднейший радиус по таблице X[1]
Rгн = 1,31 м. По вычисленному отношению определяется отношение по таблице XI[1]. Нормальная глубина
Определяется глубина потока в канале при пропуске минимального расхода:
При Rгн = 1,17, таблица XI[1].
Далее определяем отношение По этому отношению определяем таблица XI[1].
1.2 Проверка канала на заиление.
Вычисляется минимальная средняя скорость течения в канале:
Вычисляется минимальный гидравлический радиус живого сечения канала:
Определяется гидравлическая крупность наносов для заданного значения диаметров частиц данной фракции, таблица XVII[1].
Таблица 1.
Состав наносов по фракциям.
Фракции |
I |
II |
III |
IV |
|
Диаметр, мм. |
0,25 – 0,1 | 0,1 – 0,05 | 0,05 – 0,01 |
0,01 |
|
Р, %. |
1 | 12 | 28 | 59 |
|
Гидравлическая крупность. |
2,7 | 0,692 | 0,173 | |
|
Wd, см/с. |
2,7 - 0,692 | 0,692 - 0,173 | 0,173 - 0,007 | 0,007 |
Определяется осреднённая гидравлическая крупность для каждой фракции.
Определяется средневзвешенная гидравлическая крупность наносов:
Принимается условная гидравлическая крупность наносов. Сравниваем то есть 0,002 м/с, то W0 = 0,002 м/с.
Вычисляем транспортирующую способность потока: .
Сравниваем: - канал не заиляется.
Расчёт для построения кривой Q = f (h) ведётся в табличной форме.
Таблица 2.
|
h, м. |
, м2. |
X, м2. |
, м/с. |
Q, м3/с. |
Расчетные формулы |
|
| 0,5 | 4,5 | 9,9 | 0,45 | 22,72 | 1,74 | |
| 1 | 8,5 | 11,3 | 0,75 | 32,72 | 4,73 | |
| 1,5 | 15 | 12,7 | 1,18 | 44,83 | 11,43 | |
| 2 | 21 | 14,1 | 1,49 | 52,50 | 18,74 |
- определяется по таблице X[1].
По данным таблицы 2 строится кривая Q = f (h).
По кривой, при заданном расходе, определяется глубина:
hmax = 1,75 м при Qmax = 14,7 м3/с.
hн = 1,50 м при Qн = 9,8 м3/с.
hmin = 1,25 м при Qmin = 7,35 м3/с.
Вывод: При расчёте максимальной глубины двумя способами значения максимальной глубины имеют небольшие расхождения, что может быть вызвано не точностью округлений при расчёте – расчёт выполнен верно.
2. Расчёт распределительного и сбросного каналов.
Определение глубины наполнения трапецеидального сбросного канала по заданной ширине по дну.
Данные для расчёта:
Распределительный канал:
ширина по дну b = 6,4 м.
расход Q = 0,5 Qmax магистрального канала – Q = 7,35.
Уклон канала i = 0,00045.
Грунты – очень плотные суглинки.
Коэффициент шероховатости n = 0,0250.
Сбросной канал:
расход Q = Qmax магистрального канала Q = 14,7.
Уклон дна i = 0,00058.
Грунты – плотные лёссы.
Коэффициент шероховатости n = 0,0275.
Отношение глубины перед перепадом к hкр.
2.1.1 Расчёт распределительного канала методом Агроскина.
m = 1, табл. IX[1].
n = 0,0250.
Вычисляется функция F(Rгн).
Определяется гидравлически наивыгоднейший радиус по функции
Rгн = 1,07, табл. X[1].
Вычисляем отношение
По отношению по таблице XI[1] определяем отношение
2.1.2 Расчёт сбросного канала.
m = 1, таблица IX[1].
n = 0,0275. 4m0 = 7,312.
Вычисляем функцию :
Определяем гидравлически наивыгоднейший радиус по таблице X[1] по функции . Rгн = 1,35.
Принимаем расчётный гидравлический радиус сечения R = Rгн;
По отношению , определяем таблица XI[1]. табл. XI[1].
3. Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом Агроскина.
Определение критической глубины в распределительном канале.
Исходные данные: (из расчёта магистрального канала).
Расход Q = 9,8 м3/сек.
Ширина канала по дну bст = 8,5 м.
hн = h0 =1,42 м.
коэффициент заложения откоса m = 1.
Коэффициент шероховатости n = 0,025.
Уклон дна канала i = 0,00029.
Глубина воды у подпорного сооружения hн = 3,0h0 =3 1,42 = 4,26 м.
Коэффициент Кориолиса = 1,1.
Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.
Наиболее простым способом является расчёт критической глубины методом Агроскина.
Критическая глубина для канала прямоугольного сечения определяется по формуле:
Безразмерная характеристика вычисляется по формуле
Из этого следует:
Установление формы кривой свободной поверхности.
Знак числителя дифференциального уравнения определяется путём сравнения глубины потока у подпорного сооружения hn с нормальной глубиной h0.
Знак знаменателя дифференциального уравнения определяется путём сравнения глубин потока у подпорного сооружения hn с критической глубиной. Так как hn = 4,26 h0 = 1,42, то k k0, , числитель выражения (1) положительный (+).
Так как hn = 4,26 hкр = 0,519, то поток находится в спокойном состоянии Пк 1, знаменатель выражения (1) положительный (+).
в магистральном канале образуется кривая подпора типа A1.
3.3 Расчёт кривой подпора в магистральном канале методом И.И. Агроскина.
Гидравлический показатель русла (x) принимаем равным 5,5.
При уклоне i 0 расчёт канала ведём по следующему уравнению:
, где e1-2 – расстояние между двумя сечениями потока с глубинами h1 и h2, м.
а – переменная величина, зависящая от глубины потока.
i – уклон дна канала = 0,00029.
z – переменная величина зависящая от глубин потока.
- среднее арифметическое значение фиктивного параметра кинетичности.
(z) – переменная функция.
Переменная величина a определяется по формуле: , где h1 и h2 – глубина потока в сечениях.
z1 и z2 – переменные величины в сечениях между которыми определяется длина кривой свободной поверхности.
где =1,532 табл. XXIII (а)[1].
h – глубина потока в рассматриваемом сечении, м.
- безразмерная характеристика живого сечения.
h0 – нормальная глубина = 1,42.
- безразмерная характеристика.
Гидравлический расчёт шлюза – регулятора в голове магистрального
канала.
Определение ширины шлюза – регулятора в голове магистрального канала.
В состав расчёта входит:
Определение рабочей ширины регулятора при максимальном расходе в магистральном канале. Щиты полностью открыты.
Данные для расчёта:
Расход Qmax = 14,7 м3/с.
Стандартная ширина магистрального канала bк = 8,5 м.
hmax = 1,80 м.
коэффициент откоса m = 1.
z = (0,1 – 0,3 м) = 0,1м.
Форма сопряжения подводящего канала с регулятором: раструб.
Порядок расчёта:
Определяется напор перед шлюзом регулятором H = hmax + z = 1,80 + 0,1 = 1,9 м.
Определяется скорость потока перед шлюзом регулятором:
Определяется полный напор перед регулятором: = 1,1.
Проверяется водослив на подтопление, для чего сравнивается отношение
- глубина подтопления.
P – высота водослива со стороны НБ.
Вычисляем выражение:
Где п – коэффициент подтопления.
m – коэффициент расхода водослива.
b – ширина водослива.
H0 – полный напор.
Дальнейший расчёт ведётся в табличной форме.
Таблица 4.1
Расчёт для построения графика зависимости =f(b).
| b, м. |
m таб.8.6[1] |
K2 таб.8.7[1] |
Подтопление водослива |
п таб.22.4[1] |
|
Примечание | |
| Подтоплен | Не подтоплен | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 6,8 | 0,369 | 0,76 | + | - | 0,81 | 2,03 |
|
| 5,95 | 0,365 | 0,77 | + | - | 0,79 | 1,71 | |
| 5,1 | 0,362 | 0,81 | + | - | 0,80 | 1,48 | |
| 4,25 | 0,358 | 0,82 | + | - | 0,81 | 1,23 | |
Водослив считается подтопленным если , коэффициент подтопления определяется по табл. 8.8[1].
По данным таблицы 4.1 строится график зависимости и по графику определяется искомая ширина b. . Принимаем регулятор однопролётный шириной 4,2м.
5. Расчёт водосливной плотины.
В состав расчёта входит:
Выбор и построение профиля водосливной плотины (без щитов).
Определение ширины водосливной плотины и определение щитовых отверстий при условии пропуска расхода Q = Qmax.
Исходные данные:
Уравнение для реки в створе плотины: - коэффициент «а» 12,1.
коэффициент «b» 20.
Расход Qmax = 290 м3/с.
Отметка горизонта воды перед плотиной при пропуске паводка ПУВВ – 60,3 м.
Ширина реки в створе плотины, В – 24 м.
Ширина щитовых отверстий 5,0.
Толщина промежуточных бычков t, 1,0 – 1,5 м.
Тип гасителя в нижнем бьефе: водобойная стенка.
Порядок расчёта:
Выбор профиля водосливной плотины.
Водосливная плотина рассчитывается по типу водослива практического профиля криволинейного очертания (за расчетный принимаем профиль I).
Полная характеристика: водослив практического профиля, криволинейного очертания, с плавным очертанием оголовка, безвакуумный.
Определение бытовой глубины в нижнем бьефе плотины (hб).
Для определения (hб) при заданном расходе необходимо по заданному уравнению построить график зависимости Q = f(hб). Расчёт координат этого графика ведётся в табличной форме.
Табл. 5.1
Расчёт координат графика зависимости функции Q = f(hб).
|
hб, м. |
hб2 |
ahб2 |
bhб2 |
|
| 1 | 1 | 12,1 | 20 | 32,1 |
| 2 | 4 | 48,4 | 40 | 88,4 |
| 3 | 9 | 108,9 | 60 | 168,9 |
| 4 | 16 | 193,6 | 80 | 273,6 |
| 5 | 25 | 302,5 | 100 | 402,5 |
Определение ширины водосливной плотины и числа водосливных отверстий при пропуске заданного расхода:
1. Определяем профилирующий напор перед плотиной
где - ПУВВ – отметка подпёртого уровня высоких вод (max отметка возможная в водохранилище).
Г = НПУ = НПГ = 58 м. где НПУ – нормальный подпёртый уровень.
Принимаем скорость подхода перед плотиной V0 0 , тогда полный напор равен H0 = Hпр.
Принимаем коэффициент расхода водослива при H0 = Hпр = 2,3 м, для профиля [1] m=0,49.
Определяем высоту водосливной плотины P = Г – дна = 58 – 49,2 = 8,8 м.
Проверяем условие подтопления водосливной плотины. Для этого сравниваем высоту плотины с бытовой глубиной. P = 8,8 hб = 4,2 – плотина не подтоплена.
п=1.
Принимаем коэффициент бокового сжатия =0,98.
Вычисляется ширина водосливной плотины в первом приближении:
Сравниваем вычисленную ширину водосливной плотины с шириной реки в створе плотины. b = 39,08 Bр = 24,0 м (ширина плотины больше ширины реки). Так как ширина плотины больше ширины реки – это значит, что отметка гребня плотины (Г) равная НПГ (нормальный подпёртый горизонт) не обеспечивает при профилирующем напоре пропуск максимального расхода. В этом случае рекомендуется: 1. Понизить отметку гребня водосливной плотины увеличив тем самым профилирующий напор и пропускную способность плотины. 2. На ряду с водосливной плотиной спроектировать глубокие донные отверстия, отметки порога которых ниже отметки гребня водосливной плотины.
Принимаем за расчётный 1 вариант, т.е. понижаем отметку гребня водосливной плотины по всему водосливному фронту.
5.1 Определение отметки гребня водосливной плотины.
Принимаем ширину водосливной плотины равной ширине реки: Bпл = Bр = 24 м.
Определяем число пролётов: t = 1; bпр = 5,0 м.
Определяем расход проходящий через один пролёт водосливной плотины
Принимаем коэффициент расхода водосливной плотины m = 0,49.
Принимаем, что водосливная плотина не подтапливается п = 1.
Выражаем расход проходящий через 1 водосливной пролёт по формуле:
Определение величины понижения отметки гребня водослива графоаналитическим способом. Строим график зависимости = f(h). Расчёт координат этого графика ведётся в табличной форме.
Таблица 5.2
Расчёт графика зависимости = f(h).
| h, м |
=Hпр + h |
|
E |
|
| 0,5 | 2,8 | 4,68 | 0,96 | 4,49 |
| 1 | 3,3 | 5,99 | 0,95 | 5,69 |
| 1,5 | 3,8 | 7,41 | 0,95 | 7,04 |
| 2 | 4,3 | 8,92 | 0,94 | 8,38 |
, где a = 0,11, табл. 22.29[2]. bпр – ширина пролёта 5 м.
По данным таблицы строим график.
5.2 Построение профиля водосливной плотины.
Построение профиля водосливной плотины выполняется по способу Кригера – Офицерова.
Для построения профиля по этому способу необходимо умножить на единичные координаты приведённые в таблице 8.2 [1]. Расчёт координат сливной грани плотины и профиля переливающейся струи сводим в таблице 5.3.
Таблица 5.3
Координаты сливной грани плотины и переливающейся струи.
X, м. |
Y, м. | ||
| Очертание кладки | Очертание струи | ||
| Внешняя поверхность | Внутренняя поверхность | ||
| 0,00 | 0,453 | -2,991 | -0,454 |
| 0,36 | 0,129 | -2,891 | -0,129 |
| 0,72 | 0,025 | -2,779 | -0,025 |
| 1,08 | 0,000 | -2,664 | 0,000 |
| 1,44 | 0,025 | -2,527 | 0,025 |
| 2,16 | 0,216 | -2,232 | 0,227 |
| 2,88 | 0,529 | -1,839 | 0,551 |
| 3,60 | 0,921 | -1,368 | 0,961 |
| 4,32 | 1,414 | -0,788 | 1,476 |
| 5,04 | 2,034 | -0,108 | 2,124 |
| 6,12 | 3,142 | 1,098 | 3,312 |
| 7,20 | 4,446 | 2,495 | 4,716 |
| 9,00 | 7,056 | 5,400 | 7,560 |
| 10,8 | 10,166 | 9,000 | 11,196 |
| 12,6 | 13,744 | 13,176 | 15,336 |
| 14,4 | 17,748 | 18,000 | 20,196 |
| 16,2 | 22,392 | 23,544 | 25,74 |
Во избежании удара внизпадающей струи о дно нижнего бьефа, сливную грань плотины сопрягают с дном при помощи кривой радиуса R, так чтобы предать струе на выходе горизонтальное или близкое ему направление. Радиус принимаем по таблице 8.3[1]. При P 10 м R = 0,5P.
По данным таблицы на миллиметровке строится профиль водосливной плотины и переливающейся струи.
6. Гидравлический расчёт гасителей.
6.1 Определение формы сопряжения в нижнем бьефе водосливной плотины методом И.И. Агроскина.
Определяем удельный расход водосливной плотины:
Вычисляется удельная энергия потока в верхнем бьефе:
Определяется вторая сопряжённая глубина , для чего вычисляется функция: ф(с). где - коэффициент скорости (=0,95). По вычисленной функции ф(с) определяется глубина табл. XXIX[1].
Сравниваем с hб: - сопряжение в НБ, происходит в форме отогнанного гидравлического прыжка, для гашении энергии в нижнем бьефе проектируется гаситель (водобойная стенка).
6.2 Гидравлический расчёт водобойной стенки.
Определяем высоту водобойной стенки.
Определяется скорость потока пред водобойной стенкой:
Где коэффициент запаса = 1,05.
- вторая сопряжённая глубина = 5,33 м.
Определяется напор над водобойной стенкой без скоростного напора:
Вычисляется высота водобойной стенки.
Вычисляем удельную энергию потока перед водобойной стенкой:
Вычисляется функция ф(с).
где - коэффициент скорости, для водобойной стенки =0,9.
Определяется относительная глубина по вычисленному значению функции с, при коэффициенте скорости , по табл. XXIX[1]. = 0,6644.
Вычисляется вторая сопряжённая глубина после водобойной стенки:
Сравнивается с hб и устанавливается форма сопряжения за стенкой:
=3,87 hб = 4,2 – сопряжение за водобойной стенкой происходит в форме надвинутого гидравлического прыжка и стенка работает как подтопленный водослив, в этом случае напор над стенкой увеличивается, а высота водобойной стенки уменьшается.
10. Расчёт длины колодца: Длина колодца 16 метров.
Андреевская А.В., Кременецкий Н.Н., энергия 1964 г.
Методические указания к курсовой работе по гидравлике на тему: «Гидравлический расчёт узла гидротехнических сооружений». ПГСХА. Сост. Т.И. Милосердова – Уссурийск, 1994 г.
Методические указания к практическим занятиям по гидравлике на тему: «Гидравлический расчёт гасителя» ПГСХА; сост. Т.И. Милосердова – Уссурийск 1995 г.
Штеренлихт Д.В. Гидравлика. Учебник для вузов. Энергоатомиздат, 1984 г.
|
СОДЕРЖАНИЕ
Таблица 3.1
Таблица для расчёта кривой подпора в магистральном канале.
| № сечения | h | h | |
F() |
hF() |
z | z |
a = 3/8 |
a / i |
() |
Пк` |
Пк`ср |
1 - Пк`ср |
Ф(z) | Ф(z) | (14) (16) | (8) – (17) |
e1-2 = (10) (18) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| 1 | 1,46 | 0,27 | 1,508 | 2,20 | 1,019 | 0,405 | 0,049 | 0,473 | ||||||||||
| 0,46 | 0,19 | 2,42 | 8344,8 | 0,051 | 0,949 | -0,355 | -0,343 | 0,53 | 4422,7 | |||||||||
| 2 | 1,92 | 0,34 | 1,376 | 2,62 | 1,20 | 0,435 | 0,053 | 0,118 | ||||||||||
| 0,46 | 0,21 | 2,19 | 7551,7 | 0,054 | 0,946 | -0,07 | -0,07 | 0,28 | 2114,5 | |||||||||
| 3 | 2,38 | 0,39 | 1,287 | 3,06 | 1,41 | 0,455 | 0,055 | 0,048 | ||||||||||
| 0,46 | 0,15 | 3,06 | 10551,7 | 0,057 | 0,943 | -0,018 | -0,02 | 0,17 | 1793,8 | |||||||||
| 4 | 2,84 | 0,46 | 1,196 | 3,39 | 1,56 | 0,477 | 0,058 | 0,030 | ||||||||||
| 0,46 | 0,17 | 2,71 | 9344,8 | 0,059 | 0,941 | -0,012 | -0,01 | 0,18 | 1682,1 | |||||||||
| 5 | 3,3 | 0,51 | 1,142 | 3,77 | 1,73 | 0,492 | 0,060 | 0,018 | ||||||||||
| 0,46 | 0,16 | 2,87 | 9896,6 | 0,061 | 0,939 | -0,006 | -0,006 | 0,17 | 1682,4 | |||||||||
| 6 | 3,76 | 0,56 | 1,094 | 4,11 | 1,89 | 0,505 | 0,062 | 0,012 | ||||||||||
| 0,46 | 0,16 | 3,13 | 10793,4 | 0,063 | 0,937 | -0,004 | -0,004 | 0,16 | 1726,9 | |||||||||
| 7 | 4,26 | 0,61 | 1,051 | 4,48 | 2,05 | 0,527 | 0,064 | 0,008 |
Приморская государственная сельскохозяйственная академия
Институт земледелия и природообустройства
и в/х строительства
«Гидравлический расчёт узла гидротехнических сооружений»
Выполнил:
студент 732 группы
Омельченко А.Н.
Проверил: преподаватель
Милосердова Т.И.
Гидропривод
Гирокомпас Вега
Глобализация: положительные и отрицательные эффекты
Государственная поддержка инвестиционной деятельности в Республике Карелия
Государственная социальная политика
Государственное регулирование внешнеторговой деятельности
Государственное регулирование транспортной деятельности
Государственное стимулирование инвестиционного процесса: опыт США и Юго-Восточной Азии
Государственные внебюджетные фонды
Государственные внебюджетные фонды
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.