КП. Задача курсового проекта запроектировать основные сооружения средненапорного гидроузла бетонную водосливную плотину и грунтовую плотину
![]()
|
2.4. Определение условий сопряжения бьефов при маневрировании затворами2.4.1 Принципы расчёта сопряжение бьефовСопряжение бьефов осуществляется с помощью донного гидравлического прыжка. Прыжок должен находиться в затопленном состоянии при любых пропускаемых через водосброс расходах. Условие затопления гидравлического прыжка имеет вид: ![]() где ![]() ![]() Для расчета принимаем следующие расчетные случаи маневрирования затворами: случай №1: открыт один центральный затвор на ![]() случай №2: открыты все затворы полностью. Необходимо определить затоплен или отогнан прыжок для обоих расчетных случаев. Раздельная глубина ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Число Фруда ![]() ![]() где ![]() Скорость потока в сжатом сечении определяется по формуле ![]() где ![]() Сжатая глубины за водосливом ![]() ![]() где ![]() ![]() Полная энергия потока в верхнем бьефе ![]() ![]() где ![]() ![]() Раздельную глубину в пространственных условиях ![]() ![]() где ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() В данном случае B равна ![]() 2.4.2 Сопряжение бьефов по первому расчетному случаюВ случае, если затвор открыт частично, расход через один водосливной пролет определяется по формуле истечения из-под щита [7, стр.96]. ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент скорости принимаем равным ![]() В нашем случае: ширина водосливного пролета, ![]() напор на пороге водослива ![]() ![]() ![]() где ![]() При открытии затвора на 0,25 Н ![]() ![]() Коэффициент скорости примем равным ![]() Расход через один водосливной пролёт при открытии затвора на 0,25 Н по формуле (2.29) составляет ![]() ![]() Глубина воды ![]() ![]() Так как ![]() ![]() Расчет сжатой глубины ведется последовательными приближениями и сводится в Таблицу 2.2. В первом приближении принять ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Принимаем сжатую глубину ![]() Скорость потока в сжатом сечении определяем по формуле (2.23) ![]() Число Фруда для потока в сжатом сечении по формуле (2.22) ![]() Определяем раздельную глубину ![]() ![]() Коэффициент неравномерности распределения удельного расхода по ширине водосливного фронта в первом случае равен ![]() Коэффициент пространственного растекания по формуле (2.28) ![]() Определяем раздельную глубину ![]() ![]() 2.4.3 Сопряжение бьефов по второму расчетному случаюОбщий расход водосливной плотины при всех открытых затворах будет равен ![]() ![]() В нашем случае ![]() Определение сжатой глубины за водосливом ![]() ![]() ![]() ![]() Принимаем сжатую глубину ![]() Скорость потока в сжатом сечении определяем по формуле (2.23) ![]() Число Фруда для потока в сжатом сечении по формуле (2.22) ![]() Определение раздельной глубины ![]() ![]() Раздельная глубина в пространственных условиях во втором расчётном случае, когда все пролёты открыты, может быть принята равной ![]() ![]() 2.4.4 Определение условий сопряжения бьефов и необходимости водобойных устройств Анализ производится для наиболее опасного расчетного случая, когда разница между ![]() ![]() Определение расчетной бытовой глубины производится по батиграфической кривой (Рисунок 1.1). В первом расчётном случае расходы в нижнем бьефе равен минимальному, а во втором – расчётному расходу. Результаты анализа сведены в Таблицу 2.4. Таблица 2.4. Условия сопряжения бьефов
Первый расчетный случай является наиболее опасным. Так как гидравлический прыжок отогнан и ![]() В первом приближении глубина водобойного колодца ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() Коэффициент эффективности работы гасителей принимаем ![]() Глубину водобойного колодца определяем по формуле (2.32) ![]() 2.5 Гидравлический расчет водобойного колодцаГлубина колодца определяется из условия затопления гидравлического прыжка с учетом действия гасителей и необходимого запаса: ![]() Последовательность расчета: 1. Определение необходимой глубины колодца в первом приближении. 2. Определение запаса энергии потока относительно дна водобойного колодца ![]() ![]() 3. Определить сжатую глубину по (2.23) и скорость в сжатом сечении по (2.28). 4. Вычислить параметр число Фруда в сжатом сечении по (2.27). 5. Определить раздельную глубину прыжка с учетом пространственного растекания по (2.26) и (2.29). 6. Определить необходимую глубину колодца по (2.33). В случае, если она отличается от найденной ранее на 10 см, повторить расчет с новыми значениями. Расчет сводится в Таблицу 2.5 Первое приближение Необходимая глубина водобойного колодца по формуле (2.32) ![]() Определим запас энергии потока относительно дна водобойного колодца ![]() ![]() Определим сжатую глубину потока за водосливом по формуле (2.23), путем последовательных приближений ![]() ![]() ![]() Окончательно принимаем ![]() Скорость потока в сжатом сечении определяем по формуле (2.23) ![]() Число Фруда для потока в сжатом сечении по формуле (2.22) ![]() Определение раздельной глубины ![]() ![]() Определяем раздельную глубину ![]() ![]() Второе приближение Необходимая глубина водобойного колодца по формуле (2.32) ![]() Определим запас энергии потока относительно дна водобойного колодца ![]() ![]() Определим сжатую глубину потока за водосливом по формуле (2.23), путем приближений ![]() ![]() ![]() Окончательно принимаем ![]() Скорость потока в сжатом сечении определяем по формуле (2.23) ![]() Число Фруда для потока в сжатом сечении по формуле (2.22) ![]() Определение раздельной глубины ![]() ![]() Определяем раздельную глубину ![]() ![]() Таблица 2.5. Определение глубины водобойного колодца
Принимаем глубину колодца ![]() Так как дальнейшие расчеты ведутся по второму расчетному случаю, то определяем необходимые характеристики с учетом принятой глубины водобойного колодца: ![]() ![]() 2.6 Проектирование водобойной плиты2.6.1 Выбор габаритных размеров водобойной плитыДлина водобойной плиты назначается по длине гидравлического прыжка во втором расчётном случае. Длина совершенного незатопленного гидравлического прыжка ![]() ![]() где ![]() Высота гидравлического прыжка определяется по формуле ![]() Высота гидравлического прыжка для второго расчётного случая по формуле (2.37) равна ![]() Коэффициент (соотношение) в формуле (2.36) определяется в зависимости от числа Фруда. В нашем случае при ![]() ![]() ![]() Длина гидравлического прыжка из формулы (2.36) равна ![]() Длина водобойной плиты ![]() ![]() По формуле (2.38) длина водобойной плиты равна ![]() Толщина водобойной плиты ![]() ![]() Из формулы (2.39) толщина водобойной плиты ![]() ![]() |