Дорожная насыпь, имеющая высоту , ширину земляного полотна =12 м и крутизну заложения откосов =1,5, пересекает водоток с переменным расходом, для пропуска которого в теле насыпи укладывают с уклоном круглую железобетонную трубу, имеющую обтекаемый оголовок.
Необходимо:
1. Подобрать диаметр трубы для пропуска максимального расчетного расхода в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе = 4,0 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня = 0,5 м.
2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе при пропуске максимального расхода и глубину перед трубой, соответствующую этому расходу.
3. Рассчитать предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорном и полунапорном режимах.
Дано: Qmax = 8м3/с; Hнас = 3,2м; iт = 0,02.
Решение
Исходя из заданной допустимой скорости движения воды в трубе , определяем:
- площадь живого сечения потока:
м2;
- диаметр напорной трубы:
м.
Найденный диаметр округляем до стандартного значения - м.
Вычисляем фактическую скорость движения воды по формуле:
м/с.
Определим длину трубы .
При ширине земляного полотна , высоте насыпи и крутизне заложения ее откосов длина трубы составит:
м.
Значение коэффициента расхода :
,
где - коэффициент сопротивления на входе. Для обтекаемых оголовков = 0,2;
- гидравлический коэффициент трения, принимаем = 0,025;
- длина трубы, м.
Напор воды перед трубой:
Проверяем выполнение условий напорного режима.
- условие не выполняется;
- условие выполняется.
Примем двухочковую трубу с меньшим диаметром
. По одной трубе протекает 1/2 часть всего расхода – Q = 4м3/с.
м;
м;
м/с;
Проверяем выполнение условий напорного режима.
- условие не выполняется.
Примем пятиочковую трубу. По одной трубе протекает 1/5 часть всего расхода – Q = 1,6м3/с.
м;
м;
м/с;
Проверяем выполнение условий напорного режима.
.
Проверка последнего условия проводится на основании формулы Шези:
, м3/с,
откуда гидравлический уклон
,
где - расходная характеристика трубы найденного стандартного диаметра, м3/с;
- коэффициент Шези, м0,5/с;
- коэффициент шероховатости материала трубы.
, м3/с,
где , м0,5/с; = 0,014;
м0,5/с;
, м3/с;
.
Таким образом, условия выполняются.
Рассчитаем предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой при полунапорном и безнапорном режимах.
Верхний предел существования полунапорного режима определяется условием
м.
Соответствующий ему предельный расход вычисляется по формуле:
, м3/с,
где расходный коэффициент принимаем = 0,7;
1 м3/с, это расход по одной трубе, а так как приняли 5, то: Qпн = 5м3/с.
Верхний предел существования безнапорного режима определяется условием
= 0,9м.
Соответствующий ему расход вычисляется по формуле
, м3/с,
где расходный коэффициент принимаем = 0,335;
для определения вычисляем отношение:
м2/с.
Находим значение безразмерного параметра:
.
Затем по графику определяем соответствующую этому параметру величину , по которой определяем значение .
м;
м3/с, по пяти трубам:
Qбн = 0,785 = 3,9м3/с.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
