https://www.k123.org.ua/index.htmlна головну


РОЗРАХУНОК КАНАЛІВ ГІДРАВЛІЧНО НАЙВИГІДНІШОГО ПРОФІЛЮ ТРАПЕЦЕІДАЛЬНОЇ ФОРМИ

Визначення глибини рівномірного руху

В даній програмі показано розрахунок каналів гідравлічно найвигіднішого профілю трапецеідальної форми, а також наводиться графічне представлення результатів розрахунку цієї ж задачі.

При проектуванні нових каналів можуть бути задані: коефіцієнт закладання укосів, витрата, коефіцієнт шорсткості дна і стінок русла, похил дна русла.

Виходячи з цих даних слід запроектувати поперечний профіль каналу, тобто знайти його розміри: ширину і глибину.

Така задача може мати декілька розв’язків, тобто можна запропонувати цілий ряд різних поперечних профілів каналу, що відповідають даним умовам. Але серед цих варіантів є такий, для якого середня швидкість буде максимальною, і, відповідно, площа перерізу буде мінімальною. Поперечний переріз, що задовольняє цим умовам, і є гідравлічно найвигіднішим.

Таким чином, гідравлічно найвигіднішим називається переріз, який при заданих коефіцієнт шорсткості, похилі, площі живого перерізу має найбільшу пропускну здатність. З будівельної точки зору, канали з гідравлічно найвигіднішим профілем потребують найменших витрат на будівництво, а ефект досягнення заданої пропускної здатності є максимальним.

Задача

Визначити розміри гідравлічно-найвигіднішого каналу трапецеїдального перерізу для пропуску витрати \( Q = 2 \frac{м^3}{c} \). Відкоси і дно каналу укріплені облицюванням з тесаного каменя ( \( n=0,015 \) ) [Таблиця №1]. В залежності від типу ґрунту [Таблиця №2] приймаємо рекомендований коефіцієнт закладання укосів \( m=1,5 \).

QUICK REFERENCE CARD

iconФормули. Алгоритм розрахунку одної ітерації:
    з урахуванням початкової глибини \( h_{0} \) , кількості ітерацій jj та обраного кроку зміни глибини \( dh \)
  1. Визначаємо коефіцієнт \( \beta _{г.н.}\) в залежності від коефіцієнта закладання укосів:
    \( \beta _{г.н.}=2\cdot \left ( \sqrt{1+m^{2}}-m \right ) \) ;
  2. Призначається глибина \( h _{0} \) у першому наближенні,
    наприклад: \( h _{0}=0.2 м \) ;
  3. Знаходять ширину каналу \( b=h _{0}\cdot \beta _{г.н.} \) ;
  4. Площа перерізу \( \varpi =\left ( b+m\cdot h _{0} \right )\cdot h_{0} \) ;
  5. Змочений периметр \( \chi =b+2 \cdot h_{0} \cdot \sqrt{1+m^{2}} \) ;
  6. Гідравлічний радіус \( R=\frac{\varpi }{\chi } \) ;
  7. Показник степеня за формулою Н.Н. Павловського \( z=0,37+2,5 \cdot \sqrt{n}-0,75 \cdot \left ( \sqrt {n} -0,1 \right ) \cdot \sqrt {R} \) ;
  8. Швидкісна характеристика \( W=\frac{1}{n} \cdot R^{z} \) ;
  9. Швидкість \( V= W \cdot \sqrt{i} \) ;
  10. Витрати \( Q=\varpi \cdot W \cdot \sqrt{i} \) ;
  11. Збільшуємо глибину \( h _{0} \), повертаємось до пункту "2" й повторрюємо ітерацію, до наближення до заданої величини витрати \( Q \) .
    Контролюємо величину отриманої швидкості, яка не повинна перевищувати задану межу (Таблиця №1, Таблиця №2)
iconТаблиця №1. Деякі коефіцієнти шорсткості русел
    за умовою обраного русла з штучним кріпленням обираємо відповідне значення \(n \)
    Русла зі штучним кріпленням Коеф. шорст.
    Чисті (нові) гончарні, чавунні та сталеві труби, добре укладені та з'єднані, добре стругані дошки 0.011
    Дуже хороше бетонування; нестругані добре пригнані поздовжньо розташовані дошки; водопровідні труби у нормальних умовах; вельми чисті водостічні труби; поверхні із чистого цементу 0.012
    Гарна цегляна та клінкерна кладка; водостічні труби у нормальних умовах; дещо забруднені водопровідні труби; поверхні, оштукатурені цементним розчином та гладкі пофарбовані металеві 0.013
    Бетонування каналів за середніх умов утримання; забруднені водопровідні та водостічні труби 0.014
    Цегляна кладка та облицювання середньої якості з тесаного каменю; значно забруднені водотоки 0.015
    Порівняно грубе бетонування, гарна бутова кладка, стара цегляна кладка 0.017
    Грунти просочені бітумом або дьогтем 0.018
    Бруківка, габіонна кладка 0.02
    Бутова кладка на цементному розчині 0.022
    Гарна суха кладка, кам'яна структура в тинах, іржаві шорсткі металеві поверхні 0.025
    Одернівка плашмя і в стінку 0.0275
iconТаблиця №2. Максимальні допустимі (нерозмиваючі) середні в перерізі швидкості
    за умовою утримання швидкості руху в межах допустимих величин обираємо відповідні ґрунти неукріплених русел або додаткові типи кріплення \( V_{доп} \) та \( h \)
    Найменування ґрунтів неукріплених русел або типу кріплення Глибина потоку h, м
    0.4 1 2 3
    Vдоп, м/с
    Зв'язкові ґрунти
    Глина середньої щільності 0.7 0.9 1 1.1
    Глина щільна 1 1.2 1.4 1.5
    Суглинки худі середньощільні 0.7 0.8 0.9 1.0
    Суглинки важкі щільні 1.0 1.2 1.4 1.5
    Лісоподібні грунти щільні 0.8 1.0 1.2 1.3
    Супесі 0.5 0.6 0.7 0.8
    Кріплення русел
    Одернівка плашмя на малозв'язковій основі 1.7 2.0 2.3 2.5
    Одернівка плашмя на зв'язковій основі 1.9 2.2 2.5 2.7
    Одернівка у стінку 2.2 2.5 2.8 3.2
    Мощення на щебені (шар щебеню не менше 10 см)
    із рваного каменю розміром 15 см 2.5 3.0 3.5 4.0
    те ж саме 20 см 3.0 3.5 4.0 4.5
    те ж саме 25 см 3.5 4.0 4.5 5.0
    Кладка із звичайної цегли на цементному розчині 1.6 1.9 2.2 2.4

Необхідно визначити:

Умова задачі (аудіо) :

Переріз каналу

Рис.1. Переріз каналу
де: \( h_{0} \) - глибина каналу;
\( m \) - коефіцієнт закладання укосів.

Залежність \( Q = f \left ( h_{0} \right ) \) витрат \( Q \) від глибину потоку в каналі \( h_{0} \)

0.001 0.05 0.01 0.1 0.03 0.15 0.065 0.2 0.119 0.25 0.194 0.3 0.293 0.35 0.419 0.4 0.574 0.45 0.761 0.5 0.982 0.55 1.239 0.6 1.535 0.65 1.871 0.7 2.25 0.75 2.673 0.8 3.143 0.85 3.662 0.9 4.23 0.95 4.851 1 2 Q м^3/с h м https://www.k123.org.ua/ Kopanytsia Y.D. (c) 2024
Рис.2. Залежність витрат від глибини потоку

Форма вводу даних:

Десятичні розряди відокремлено крапкою. Наприклад,4.5 (4,5)

Нульове значення (0, 0.0, .0)не вводимо.Нульове значенняпредставляємо малим числом. Наприклад0.0000000001




















Written byKopanytsia Y.
Visit us at:
www.k123.org.ua
Online calculations of hydraulics