Тема 9. Рух рідини у відкритих руслах. Фільтрація

Сталий рівномірний рух у відкритих руслах.

Основні форми перерізу каналів. Гідравлічно найвигідніший переріз.

Задачи з розрахунку каналів.

Рух ґрунтових вод. Види фільтрації.

Основний закон ламінарної фільтрації. Окремі випадки фільтрації.

Основні формули рівномірного руху

Середня в перерізі швидкість: ,

витрата води: ,

де С – швидкісний множник, або коефіцієнт Шезі, який можна визначити певними емпіричними формулами.

Найчастіше застосовують формулу Павловського: ,

де п - коефіцієнт шорсткості; R - гідравлічний радіус; у - показник ступеня, обчислений за формулою:

.

Вирази та позначають швидкісну та витратну характеристику, тому можна записати:

,

.

Середня швидкість руху води у проектованому каналі повинна знаходитися у межах ,

де - мінімальна незамулююча швидкість: ,

- параметр, що залежить від розмірів зважених наносів;

- максимальна нерозмиваюча швидкість, залежить від виду ґрунту або матеріалу, з якого побудований канал.

Розрахунки каналів

Канали влаштовують різних форм поперечного перерізу: прямокутної, трикутної, трапецеїдальної, напівкруглої. На практиці перерізу каналам надають зазвичай трапецеїдальну або прямокутну форму.

Гідравлічний розрахунок каналів виконують за формулами рівномірного руху.

Основні задачі з розрахунку каналів:

1. Відомі: ухил каналу , ширина каналу по дну , глибина потоку , закладення укосів каналу т, а також коефіцієнт шорсткості п.

Визначити: витрату Q.

Рішення: знаходять , , R і С, далі визначають витрату .

2. Відомі: витрата Q, ширина каналу по дну , глибин потік , закладання укосів каналу т, а також коефіцієнт шорсткості п.

Визначити: ухил каналу .

Рішення: знаходять , , R, К, ухил за формулою .

3. Відомі: витрата Q, ухил , закладення укосів каналу т, коефіцієнт шорсткості п.

Визначити: нормальну глибину або ширину каналу по дну .

Рішення: задачу можна вирішити методом підбору. Задаючись різними значеннями глибини , знаходять , , R, С, Q. Розрахунок виконують до значення глибини, за якої розрахункова витрата буде дорівнювати заданій Q.

Задача спрощується при побудові графіка залежності Q від . Визначається мінімум три значення витрати при відповідних заданих . За даними розрахунків будується графік =f(Q). Відкладаючи на графіку задану величину Q, знаходять невідому .

Аналогічно вирішують завдання по визначенню ширину каналу по дну.

Розрахункові формули для визначення живого перерізу та змоченого периметру для каналів прямоугольного перерізу:

;

;

.

Для каналів трапецеїдального перерізу:

;

;

де - ширина каналу по дну;

- глибина наповнення каналу;

m – коефіцієнт закладення укосів.

Гідравлічно найвигіднішим перерізом каналу називається такий, що при однакових з іншими перерізами площі живого перерізу потоку, шорсткості та ухилі дна має найбільшу пропускну здатність. Це відбувається при найменшій площі живого перерізу. Тоді гідравлічно найвигідніший переріз каналу має найменший змочений периметр.

Гідравлічно найвигідніший переріз каналу трапецеїдальної форми забезпечується при співвідношеннях:

,

.

Для каналів із прямокутною формою поперечного перерізу гідравлічно найвигідніший переріз забезпечується за умови .

Поиск по сайту: