Построение кривой свободной поверхности потока

     Министерство  образования и науки РФ

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический

университет»

Лесосибирский филиал 
 

Кафедра ЛИД 
 
 
 
 

Расчетно-графическая  работа

по дисциплине «Использование и охрана водных ресурсов»

Тема: Построение кривой свободной поверхности потока 

Пояснительная записка

(ЛИД.000000.040.ПЗ) 
 
 
 
 
 

                                                                                Руководитель: 

                                                                          _____________В.Н. Трофимук

                                                                          (подпись)                                                                                                              

                                                                                 __________________________

                                                                               (оценка, дата)

                                                                       

     Разработал:

                                                                       Студент группы  74-4

                                                                           ____________ Поникаров

                                                                              (подпись)

                                                                                  _________________________

                                                                         (дата) 
 
 
 
 
 

     Лесосибирск 2010

 

      Исходные данные 
 

     Форма поперечного сечения русла - призматическая, дно русла песчано-гравийное. Расход в русле Q = 80 м3/с, уклон дна i₀₁=0,0022, i₀₂=0,0002, i₀₃=0,082, i₀₁=0,00.

Рисунок 1 – Схема поперечного сечения  потока 

     Определить: глубины потока, найти критическую глубину h_k, критический уклон i и построить кривую свободной поверхности потока. Последний участок (четвертый - длиной ВОМ С горизонтальным дном, заканчивается вертикальным уступом).

 

     Расчет 

     1 Графическим способом определяем нормальные глубины потока. Задаем пять и более произвольных значений глубины h и по формулам производим вычисление значений площади живого сечения потока w в м³ , смоченного периметра х; в м, гидравлического радиуса R в м, коэффициента Шези С в м^0,5/с и расходной характеристики К в м³/ с. Коэффициент шероховатости русла принимаем 0,35.

      Эти значения вычисляем по представленным ниже формулам и заносим в таблицу 1.

,  

, 

R = w/X,

, 

где при R>1 м; при R<1 м. 

. 

Таблица 1 – Данные гидравлических расчетов

          2 По данным таблицы 1 строим график К = f (h), который представлен на рисунке 2.

      

     Рисунок 2 – График зависимости К = f (h)

     По  известному расходу Q и заданным уклонам  i участков вычисляем расходные характеристики по формуле: 
 

     Вычисляем расходные характеристики для первого  участка К₀₁, второго - К_О2, третьего – К₀₃ и четвертого - К_О4. По расходным характеристикам K₀₁, К_О2, К₀₃, К_О4 определяем соответствующие им нормальные глубины: h₀₁, h₀₂, h₀₃ и h₀₄ по графику на рисунке 2. Следовательно, К₀₁ = 539,4; К_О2 = 5656;

К₀₃ = 277,7; К_О4 не существует. По графику определяем нормальные глубины h₀₁ = 3,5; h₀₂ = 9,7; h₀₃ = 2,8 и h₀₄ не существует.

      3 Критическую глубину h_k определяем из формулы, подбором:

,

где В_К и W_k - соответственно, ширина по верху и площадь живого сечения потока при критической глубине. 

     Методом подбора мы определили, что значение h_k = 1,708. При этом значении разница значений в равенстве соответствует пределу. Для данного значения h_k определяем гидрологические характеристики и заносим их в таблицу 2.

     

     Таблица 2 – Данные гидрологических расчетов

 

     4 Критический уклон находим по  формуле

     .

     5 Построение кривой свободной поверхности потока

Кривая  свободной поверхности потока представлена на рисунке 3.

     Рисунок 3 – Кривая свободной поверхности