Определение нормальной глубины

Введение

Из года в год расширяется строительство автомобильных дорог в различных регионах нашей страны, отличающихся климатическими, рельефными и гидрологическими особенностями. Современная автомобильная дорога представляет собой сложное инженерное сооружение, предназначенное для интенсивного движения транспортных средств с большими скоростями при обеспечении безопасности движения. Для этого при проектировании автомобильных дорог большое внимание уделяют вопросам обеспечения устойчивости земляного полотна, необходимым условием которого является организация водоотводных и водопропускных сооружений.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Расход — Q₀=4,3 м³/с;

2. ширина канала понизу — b=2,2 м;

3. уклон подводящего канала — =0,001;

4. уклон быстротока — =0,15;

5. уклон отводящего канала — =0,0025;

6. длина быстротока — l=10 м;

7. Высота перепада — P=2,5 м;

8. коэффициент заложения откоса канала — m=3,0, для трапецеидального сечения; m= 0, для прямоугольного сечения;

9. коэффициент шероховатости стенок канала — n=0,0250,для трапецеидального сечения; n=0,014, для прямоугольного сечения(для быстротока).

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Подводящий канал

Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Исскуственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.

Расчёт подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого необходимо привести расчёт гидравлически наивыгоднейшего профиля канала.

Определение нормальной глубины

Нормальная глубина h₀ — это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным.

Эта глубина никак не связана с типом искусственного сооружения, а определяется естественным(бытовым) состоянием водотока, поэтому её также называют бытовой глубиной h_б.

Основная расчётная формула — формула Шези:

(2.1)

где ω — площадь живого сечения, м²; С — коэффициент Шези, м^0,5/с; R — гидравлический радиус, м; i₀ — уклон канала.

Для трапецеидального сечения

(2.2)

где h — глубина канала, м

Для определения коэффициента Шези С может применятьсяформула Н.Н.Павловского:

(2.3)

где y=f(n,R).

Приближённо можно по Н.Н.Павловскому считать:

при R<1,0 м у=1.50*0,025=0.038 (2.4)

при R>1,0 м у=1.30*0,025=0.033 (2.5)

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле:

(2.6)

где χ — смоченный периметр, м и для трапецеидального русла может быть определён:

(2.7)

Важным показателем при расчёте является расходная характеристика(модуль расхода) К₀, м³/с:

(2.8)

Графоаналитический метод определения нормальной глубины.

(2.9)

м³/с

Таблица 2.1

Расчётные формулы	Ед.изм.	Назначаемые и определяемые величины
h1	h2	h3	h4	h5
h	м	0,50	0,80	1,00	1,05	1,10
	м2	1,85	3,68	5,20	5.62	6.05
	м	5.36	7.26	8.52	8.84	9.16
	м	0,35	0,51	0,61	0,64	0,66
	м0,5/с	31.09	34.03	35.53	35.94	36.20
	м3/с	34.03	89.43	144.30	161.59	177.92

(определяем графоаналитическим методом, приложение1)