ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ

4.1 Безнапорный режим

Коэффициент накопления трубы S=H/d £ 1,2

Тип оголовка – I

n= 0,013

Рисунок 4.1 Безнапорный режим протекания воды в трубе

Подбираем параметры трубы

Если d= 1 м, то по таблице 2,страница 8, при Q_р= 2,5 м³/с, Н= 2,47 м

S= 2,47/1,0= 2,47 > 1,2

Следовательно d= 1 не принимаем.

Если d= 1,5 м, то Н= 1,30 м, тогда

S= 1,30/1,5= 0,87 < 1,2

Следовательно условие выполнено. Назначаем диаметр d= 1,5 м.

По таблице 3, страница 8 находим скорость течения потока в трубе

V= 2,9 м/с

Определяем высоту сжатия потока воды в трубе при входе

h_сж= 0,78h_к (4.1)

где, h_к- критическая глубина потока воды в трубе, определяется в таблице 1, страница 8 по соотношению h_к/d. Для этого надо найти соотношение Q²/gd⁵

Q²/gd⁵= 2,5²/9,81*1,5⁵= 0,28 (4.2)

Отсюда h_к/d= 0,40 , следовательно

h_к= 0,40*1,5= 0,6 м (4.3)

По формуле 4.1 определяем

h_сж= 0,78*0,6= 0,47 м

Находим соотношение

h_сж/d= 0,47/1,5= 0,31 (4.4)

Отсюда, по таблице 1, страница 8 определяем площадь сжатия потока воды в трубе

w_сж= 0,196d²= 0,196*1,5²= 0,44 м² (4.5)

Определяем величину подпора воды перед сооружением

Н= h_сж+ Q²/2gj²w_сж²= 0,47+2,5²/2*9,81*0,57²*0,44²= 5,7 м (4.6)

Находим скорость потока воды на выходе

V_вых= Q_р/w_вых (4.7)

Где, w_вых- площадь потока воды на выходе, определяется как w_вых= ¦(h_вых)

Находим критический уклон

i_к= Q²/w_к²С_к²R_к (4.8)

Проверяем условие i_л= i₀ £ i_к

Для чего определяем соотношение

h_к/d= 0,6/1,5= 0,4 (4.9)

по таблице 1, страница 8 находим:

w_к= 0,293d²= 0,293*1,5²= 0,66 м² (4.10)

R_к= 0,214d= 0,214*1,5= 0,32 м (4.11)

Определяем коэффициент Шези

С_к= 66

Тогда по формуле 4.8

i_к= 2,5²/0,66²*66²*0,32= 0,010= 10%0

0,010>0,004

следовательно условие выполняется. Тогда

h_вых= (0,8+0,85) h_к= (0,8+0,85)0,6= 0,99 м (4.12)

определяем соотношение

h_вых/d= 0,99/1,5= 0,66

по таблице 1, страница 8 определяем

w_вых= 0,540d²= 0,540*1,5²= 1,22 м²

Далее по формуле 4.7 определяем скорость на выходе

V_вых= 2,5/1,22= 2,05 м/с

Вывод: V_вых= 2,05 м/с , то по приложению 1, таблице 1, страница 9, укрепление производим одиночным мощением на мху (слой мха не менее 5 см) из булыжника размером 15 см.

4.2Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах

Рисунок 4.2 Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах

По таблице 2, страница 8 находим Н

Н= 2,47

Отсюда

S= Н/d= 2,47/1= 2,47>1,2 (4.13)

Следовательно условие выполнено.

Находим скорость течения (смотри предыдущие расчеты)

V= 5,1 м/с

Рассматриваем условие i₀ ³ i_w

i_w= Q²/w_т²С_т²R_т (4.14)

где, R_т- гидравлический радиус, находится по формуле

R_т= R_т/2= ¼= 0,25 м (4.15)

По таблице 1, страница 8 находим

w_т= 0,332

С_т= 62

Отсюда по формуле 4.14 находим

i_w= 2,5²/0,332²*62²*0,25= 0,059

i₀ < i_w

Вывод: Условие не выполняется, следовательно последующий расчет в данном режиме бесполезен.

13

4.3 Напорный режим

Коэффициент наполнения трубы- отношение S= Н/d > 1,4 , условие i₀ < i_w.

Задаемся ориентировочной длиной трубы 24 м, диаметр 1 м, тип оголовка I (по таблице 2).

Рисунок 4.3 Напорный режим протекания воды в дорожных трубах

По таблице 2, страница 8 выводим соотношение S= Н/d= 2,47/1= 2,47>1,4- условие выполнено.

Находим скорость течения воды

V= 2,7 м/с

Определяем по формуле 4.14

i_w= Q²/w_т²С_т²R_т= 2,5²/0,332²*62²*0,25= 0,059>0,004

i₀ < i_w- следовательно условие соблюдается.

Определяем величину подпора воды

Н= Н_зад+L(i_w- i₀ )= 2,47+24(0,059-0,004)= 3,79 м (4.16)

Определяем скорость на выходе при Е= 0,6…0,9

V_вых= Q/Еw_т= 2,5/0,9*0,332= 8,3 м/с (4.17)

Вывод: По показателям скорости на выходе и укрепления русла трубы выбираем безнапорный режим, как более экономичный.

14