Гидравлический прыжок (стр. 3 из 6)

По данным таблицы 1.5 строится кривая свободной поверхности типа b1 на отводящем участке канала.

2. Определение параметров гидравлического прыжка .

2.1. Построение графика прыжковой функции.

Прыжковая функция имеет следующий вид :

, ( 3.1)

где

- координата центра тяжести данного живого сечения канала , м ; - коэффициент Буссинеска , ( ) .

Найдем значения прыжковой функции для различных значений глубины наполнения канала . Вычисления сведены в таблицу 3.1. , по результатам которой строится график зависимости прыжковой функции от глубины наполнения , при этом будут рассматриваться глубины :

а). диапазона

, где ( из п.2.4 ) , а ( из п.1.3 ) ;

б). с шагом D

.

Таблица 2.1.

№п/п	h,м	w,м2	B , м	z ,м	,м3	, м3	,м3	Примечания
1	0,66	9,47	16,20	0,32	2,99	102,01	105,00
2	0,984	15,01	18,01	0,46	6,94	64,35	71,29
3	1,308	21,14	19,82	0,60	12,78	45,69	58,47
4	1,632	27,86	21,64	0,74	20,70	34,68	55,38
5	1,956	35,16	23,45	0,88	30,90	27,47	58,37
6	2,28	43,06	25,27	1,01	43,55	22,44	65,99
7	2,604	51,54	27,08	1,14	58,86	18,74	77,60
8	2,928	60,60	28,90	1,27	77,01	15,94	92,95
9	3,252	70,26	30,71	1,40	98,20	13,75	111,94
10	3,576	80,51	32,53	1,52	122,60	12,00	134,60
11	3,9	91,34	34,34	1,65	150,43	10,58	161,00

Пример расчета для

:

а). площадь живого поперечного сечения канала ищется по формуле ( 1.5 ) :

w

;

б). ширину потока по верху определяем по формуле ( 1.10 ) :

;

в). координата центра тяжести данного живого сечения ищется по формуле :

; ( 3.2 )

г). произведение координаты центра тяжести данного живого поперечного сечения и его площади ищется :

;

д). частное скоростного напора и площади поперечного сечения определяется по формуле :

;

е). значение прыжковой функции ищется по формуле ( 3.1 ) :

.

По данным таблицы 3.1 строим график зависимости

, ( смотри рис. 2.2 ) .

2.2. Определение местоположения гидравлического прыжка .

С помощью графика зависимости

( смотри рис. 2.2 ) определяем вторые сопряженные глубины , соответствующие первым сопряженным глубинам , взятым из расчета линии свободной поверхности типа с1 ( смотри таблицу 2.4 ) :

Таблица 3.2

, м	0.66	0.75
, м	3.15	2.48

Определенные вторые сопряженные глубины откладываются на рис.2.4 . Полученная кривая AB является линией вторых сопряженных глубин воображаемого гидравлического прыжка . В точке пересечения кривой AB и линии свободной поверхности типа b1 находится гидравлический прыжок , соответствующие ему первая и вторая сопряженные глубины -

, . По рис. 2.4. определяем длину отгона гидравлического прыжка .

2.3. Определение длины гидравлического прыжка и потери напора в гидравлическом прыжке .

Определяем длину гидравлического прыжка :

а). по формуле Н.Н. Павловского

; ( 3.3 )

б). по формуле Б.А. Бахметьева :

; ( 3.4 )

в). по формуле из справочного пособия :

. ( 3.5 )

Расчеты длины гидравлического прыжка для нашего случая приведены ниже :

а). по формуле Н.Н. Павловского :

;

б). по формуле Б.А. Бахметьева :

;

в). по формуле из справочного пособия :

.

Выбираем максимальную длину прыжка

.

Определяем потерю энергии в гидравлическом прыжке по формуле :

, ( 3.6 )

где значения удельной энергии сечения , соответствующие первой и второй сопряженным глубинам определяются с помощью графика зависимости

на рис.2.2.

Указанная выше величина будет равна :

.

Для определения скоростных напоров в начале и в конце гидравлического прыжка нужно знать средние скорости в сечениях , соответствующих первой и второй сопряженным глубинам . Эти скорости находим из формулы ( 2.3 ) :

Определяем скоростные напоры с помощью найденных выше величин :

3. Фильтрационный расчет земляной плотины .

3.1. Расчет однородной плотины .

Необходимо определить удельный фильтрационный расход , построить кривую депрессии , а также наметить гидродинамическую сетку .

Для упрощения расчета земляной плотины заменяем трапецеидальный профиль плотины условным трапецеидальным профилем , имеющим вертикальный «откос» (вертикальное ограничение) . Используя поясненное допущение рассчитываем условный профиль плотины по способу Шаффернака . Тогда для определения удельного фильтрационного расхода имеем систему уравнений :

, ( 4.1 ) + ( 4.2)

где

- коэффициент фильтрации , см/с ( ) ; - глубина воды верхнего бьефа , м ( h1=20.4 м ); - глубина воды нижнего бьефа , м ( h2=4.6 м ) ; - промежуток высачивания , м ; - коэффициент низового откоса плотины , ( ) ; - расстояние от воображаемого вертикального ограничения до уреза нижнего бьефа , м .