V. Расчет максимальных параметров потока по трассе растекания

Для определения параметров потока по трассе растекания русло

потока разбивается на участки с постоянными уклонами дна и формой

поперечного сечения. На границах участков принимается условие

равенства расходов. За расчетное принимается максимальное значение

расхода потока Q = Q , полученное в результате расчета на

П max

первом этапе.

Для расчета площади сечения лога на концах выбранных участков

задаются характерные абсолютные отметки бортов А и дна А лога

Б Д

(см. рис. 2).

Для определения формул расчета скорости u , глубины h и

i i

ширины b потока вычисляются уклоны i-ых участков лога I :

i Лi

A - A

Дi-1 Дi

I = -----------,

Лi L

Лi

где L - длина выбранного i-го участка лога.

Лi

Для плоского рельефа местности и уклонов с I < 0,01

Лi

параметры потока определяются:

-

Q X

П i

- скорость потока: u = ----------- x (1 - ---------); (48)

i b x h -

i-1 i-1 3,32 + X

i

-

X

i

- глубина потока: h = h x (1 - ---------); (49)

i i-1 -

2,85 + X

i

-0,6

- ширина потока: b = b x (1 + 4,69 x X ), (50)

i i-1 i

________

l x \/g x h

- i i-1

где X = --------------- - относительное расстояние. (51)

i b x u

i-1 i-1

Для уклонов I > 0,01 параметры потока в створах критическую

Лi

н

h и нормальную h глубины в i-ом створе при расходе Q

кр П

определяются следующим образом:

_________

/ 2

/2 альфа Q

5 / П

h = \/ ----------; (52)

кр 2

gm

_____

/ 2Q

н / П

h = \/ ------, (53)

__

mC\/R

i

где m - среднее заложение откосов лога в створе:

альфа + альфа

Л П

m = ctg(---------------).

2

Так как коэффициент Шези C и гидравлический радиус R зависят

н н

от глубины h , то h определяется методом последовательных

итераций. При этом C определяется по формуле (36), R - по формуле

(34).

н

В зависимости от соотношения глубин h , h , h и уклона

i-1 кр

будем иметь кривую спада либо подпора. Исходя из уравнения

Бернулли:

2 2

альфа U альфа U

i-1 i

h + ---------- + il = h + -------- + h , (54)

i-1 2g i 2g ТР

где:

2

U L

ср

h = ------ - потери напора между створами;

ТР 2

C R

ср ср

U + U C + C R + R

i-1 i i-1 i i-1 i

U = ---------; C = ---------; R = ---------;

ср 2 ср 2 ср 2

2Q

П

U = --- - скорость потока в i-том створе;

i 2

h m

i = I ;

Лi

определяем длину кривой свободной поверхности l:

2 2

h - h - 0,056 x (U - U )

i i-1 i-1 i (55)

l = -------------------------------,

2

U

ср

i - ------

2

C R

ср ср

где h - глубина в предыдущем створе.

i-1

Если длина кривой l меньше расстояния между створами L , то

Лi

н

h достигнет h или h и будет им равна (соответственно), в

i кр

противном случае определяем глубину h по формуле:

i

(h - h ) x l

i i-1

h = h + ---------------. (56)

i i-1 L

Лi

Площадь максимального затопления между створами определяем по

формуле:

h (m + m ) + h (m + m )

i-1 Л П i-1 i Л П i

S = ------------------------------- x L . (57)

2 Лi

Расчет повторяется для следующего створа.

Гидродинамическое давление P на сооружения, расположенные на

i

пути потока на расстоянии l от подошвы дамбы, вычисляется по

формуле:

2

2,7 x ро x u

ж i

P = -------------- (Па). (58)

i 2

Для защиты объектов, попадающих в зону затопления, можно с

помощью защитных дамб отвести поток через какое-либо пропускное

сооружение (водоотводной канал), находящееся на расстоянии l от

подошвы дамбы, расчет которого ведется по условию пропуска

максимального расхода потока Q . Поперечное сечение S ,

П K

обеспечивающее отвод потока, рассчитывается по значению скорости u

в этом месте и по максимальному расходу:

Q

П

S = --. (59)

К u