Гидравлический расчёт магистрального канала и шлюза-регулятора

Федеральное агентство морского и  речного транспорта

Федеральное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Волжская государственная академия водного транспорта»

 

 

 

 

 

Факультет кораблестроения, гидросооружений  и защиты окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

«Гидравлический расчёт магистрального канала и шлюза-регулятора»

 

Лабораторная работа № 1

 

Вариант №5

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы  В-411	Гоголева А.А.
Проверил:	Гоголев А.Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2013 г.

Исходные данные

 

 

m	Q, м3/с	b, м	i	n	l, м
1,4	53	3,4	0,00043	0,013	6600

 

 

1. Расчёт канала на равномерное  движение воды

 

Расчёт канала выполняется по формуле  Шези

,

где -  площадь живого сечения

,

Определим величину смоченного периметра

R – гидравлический радиус

с – коэффициент Шези

n – коэффициент шероховатости;

i – уклон канала.

 

В качестве неизвестной величины выступает глубина равномерного движения модуля расхода удельной шероховатости.

м^8/3

Величина модуля расхода удельной шероховатости

Таблица 1 - Вспомогательные вычисления для определения глубины в канале
№	Расчётная величина	Единица измерения	Задаваемые и определяемые величины
			1	2	3	4	5	6	7
1		м	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
2		м2	2,05	4,8	8,25	12,4	17,25	22,8	29,05
3		м	5,12	6,84	8,56	10,28	12	13,72	15,44
4		м8/3	1,11	3,79	8	14,05	21,97	31,99	44,27

При

 

2. Неравномерное установившееся  безнапорное движение воды в  канале

 

2.1. Состояние движения воды в  канале

 

Критическая глубина в канале определяется по зависимости

, м⁵

где - коэффициент Кориолиса,

- площадь живого сечения и  ширина канала при  .

Таблица 2 - Вспомогательные вычисления к определению критической глубины в канале
№	Расчётная величина	Единица измерения	Задаваемые и определяемые величины
			1	2	3	4	5
1		м	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
2		м2	2,05	4,8	8,25	12,4	17,25
3		м	4,8	6,2	7,6	9	10,7
4		м5	1,8	17,83	73,88	211,85	479,72

 

 

 м³

 

Определяем критический уклон канала

Определяется  число Фруда при глубине неравномерного движения:

Вычисляется режим движения в канале (табл. 3)

Таблиц 3 - Исследование режим движения потока воды в канале

По глубине потока	По уклону канала	По числу Фруда
спокойный	спокойный	cпокойный

 

Построение кривой свободной поверхности в канале.

Для построения кривой подпора используется уравнение Б.А.Бахметьева:

где - относительные глубины;

- определяются по таблице  для указанных значений и при соответствующем гидравлическом показателе русла ᴂ;

ᴂ

 

 

Таблица 4 - Расчёт параметров кривой подпора
, м	, м	, м	, м	, м	, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
3,538	3,66	3,599	13,4772	15,784	38,142	2,417	89,109	0,327
3,416	3,538	3,477	13,1356	15,364	36,001	2,343	88,653	0,324
3,294	3,416	3,355	12,794	14,944	33,919	2,27	88,183	0,321
3,172	3,294	3,233	12,4524	14,525	31,897	2,196	87,7	0,318
3,05	3,172	3,111	12,1108	14,105	29,934	2,122	87,201	0,315

 

						м
10	11	12	13	14	15	16
0,673	1,16	1,2	1,17	1,074	-0,065	744,7674
0,676	1,12	1,16	1,305	1,17	-0,09126	931,0302
0,679	1,08	1,12	1,479	1,305	-0,118146	1121,733
0,682	1,04	1,08	1,801	1,479	-0,219604	1841,377
0,685	1	1,04	2,774	1,801	-0,666505	5011,256

 

 

 

3. Гидравлический расчет шлюза-регулятора

 

1. Расчет  выполняется методом последовательного приближения. В первом приближении выбирается величина произведения коэффициентов бокового сжатия и расхода m – :

   

Соотношение 

 м

м

Назначается приближенная величина водосливного фронта шлюза-регулятора

 м

 м

Определяется  затопляемость водослива. Находятся  две величины:

 м

м

- удельный расход на водосливе

 м²/с

Если  , то водослив не подтоплен, если - подтоплен. В нашем варианте Напор определяется

м

где - скорость подхода водного потока к шлюзу-регулятору

м/с

м

Назначаем габариты затвора из условия  м. Принимаем м.

м

Назначается число водосливных  отверстий

Берём , т.е. получаем 2 пролёта. На этом предварительная стадия расчёта заканчивается.

 

Уточнённый расчет шлюза-регулятора

 

Проверяется затопляемость водослива

 м²/с

м

Водослив не подтоплен, т.к.

Определяется коэффициент бокового сжатия Френсиса-Кригера

где п – число боковых сжатий (=4);

     – коэффициент уменьшения, зависящий от условий обтекания потоками устоев, ;

    м.

м

м/с

м

Назначаем габариты затвора из условия м. Принимаем м.

м

Назначается число водосливных  отверстий

Берём , т.е. получаем 1 пролёт.

 

Попробуем третье приближение

Проверяется затопляемость водослива

 м²/с

м

Водослив не подтоплен, т.к.

Определяется коэффициент бокового сжатия Френсиса-Кригера

где п – число боковых сжатий (=2);

     – коэффициент уменьшения, зависящий от условий обтекания потоками устоев, ;

    м.

м

м/с

м

Назначаем габариты затвора из условия  м. Принимаем м.

м

Третье приближение считаем  окончательным.

 

Назначаются габаритные размеры порога шлюза-регулятора:

м   м  м