Файл: Самойлов Р.С. Гидравлический расчет переходов через узкие водные преграды учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 44
Скачиваний: 0
Pad:21. Графин для определения Величины подпора
8 заВисимост и от степени ст еснения р усл а
-50 -
§6 . АККУМУЛЯЦИЯ ВОДЫ В ВЕРХНЕМ БЬВЬЕ
|
При перекрытии русла |
реки определенный объем воды аккумулирует |
||
ся |
в ег< подпертой части, |
создавая своеобразное водохранилище (рис. 2 2 ). |
||
|
Время наполнения его до отметки гребня насыпи во многих практи |
|||
ческих случаях определяет время существования перехода. Исключение, |
||||
как ухе указывалось, составляют случаи устройства |
переходов из |
круп |
||
ногабаритных материалов, допускающих перелив воды |
через гребень |
насыпи. |
||
|
Расчетная продолжительность существования перехода в общем случае |
|||
будет определяться следующими основными факторами: |
|
|
||
- |
аккумулирующей емкостью верхнего бьефа; |
|
|
|
- |
величиной бытового / измеренного / расхода воды |
в русле реки; |
|
|
-пропускной способностью водосбросных отверстий;
-темпами отсыпки насыпи.
Многообразие факторов, влияющих на время наполнения водохранилища,
предопределяет и сложность его определения. Решению этой задачи по священы многочисленные работы в области гидротехники. Однако боль
шинство предложенных способов расчета не может быть непосредственно применено к решению задачи о заполнении аккумулирющей емкости верхнего бьефа при перекрытии русла реки. Главными причинами этого являются:
недостаточное количество исходных данных, которыми будет располагать войсковой инженер при производстве расчетов, а также сжатые сроки на выполнение расчетов по устройству перехода, ито обстоятельство приводит к необходимости использования упрощенных способов расчета, учитывающих однако влияние всех указанных внше факторов.
Ниже излагается упрощенная методика, разработанная автором на осно
ве способа определения времени наполнения водохранилища, предложенного
проф. В.И.Дворяшиным [ 5 J .
Аккумулирующую емкость подпертого участка русла, аналогично объему водохранилища, можно выразить степенной зависимостью вида
|
|
|
|
- |
51 |
- |
|
|
|
WL= « l-| n |
, |
|
/ 6 0 / |
где |
\У; |
- |
объем водохранилища, |
м3 |
; |
|
|
Н |
- |
глубина воды в |
верхнем бьефе, м; |
||
П- показатель степени кривой объемов водохранилища.
Для узких водных преград в условиях равнинной местности значение колеблется в основном в пределах П = 2 f 3.
Обозначим через Wj> объем воды в подпертой части русла при его мгновенном перекрытии и горизонтальной поверхности подпора.
Для русла реки, близкого по форме к параболическому ,
|
г |
|
/ 61 / |
где Вр - ширина русла в месте |
перекрытия, м; |
h д — бытовая глубина,, м; |
• |
п- средний уклон дна, принимаемый равным уклону водной поверхности до перекрытия.
Сдругой стороны, используя зависимость (60) для определения объема
получим |
. |
, | и |
|
|
|
Wp = |
k n ,j |
• |
|
Отсвда, вычислив значение коэффициента К и подставив его в формулу |
||||
(60),найдем, что |
^ |
{ |
JL |
|
|
V |
hi |
|
|
Заменяя в |
последней |
зависимости Н через сумму П $*Z |
, получим |
|
|
= |
( ~ К г ) = 7 ^ (7 + Ь й )П. |
/ 6 2 / |
|
Изменение объема воды, подпираемого в верхнем бьефе при перекрытии
русла, найдем,дифференцируя выражение(62)по глубине
PWp |
/ 63 / |
dn/L= - ^ ( z + h i) n"d z |
Увеличение объема воды в верхнем бьефе происходит в общем случае
при превышении руслового расхода над расходом-воды через проран и
I
U1
14) I
- 53 -
водосбросные отвер сти я ,т .е .
|
= [Q P- |
(С И в )]d-t . |
/ 6 4 / |
|
Обозначим |
Q + Q {, ~ |
Ш |
у |
/ 65 / |
где при совместной работе прорана и водосбросных отверстий в усло виях напорного протекания воды в них выражение для определения коэф
фициента а по формулам (22 и 3 l j имеет |
следующий вид |
|
|
|
|
Cl= fj^nf>А)р |
) |
/ |
66 / |
здесь |
п06обобщенный коэффициент расхода, равный |
|
|
|
|
j^o |
|
|
|
|
аЕ =JVlnp+ |Лц"7^Г |
■ |
/ 6 7 / |
|
Прй отсутствии водосбросных отверстий, т .е . при |
tOд, = 0 , |
^ 06 = [у'» р . |
||
Подставив выражение для пропускной способности прорана и водосбросных
отверстий из формулы (.65/в формулу (64.) с учетом зависимости (63),найдем
выражение для определения времени повышения уровня воды в верхнем
бьефе в следующем виде |
|
|
. |
||
Л1 |
_ |
|
_ |
пу/ |
d z |
a t ~ O p - a / ? - |
ь з |
"Q p - Q / z |
|||
откуда |
|
|
|
|
|
X |
= |
M i |
|
4= d z |
|
t |
|
hnAJ |
Q p- o / F |
/ 68 / |
|
|
|
z, |
' |
|
|
Приведем подынтегральное выражение формулы (68Jк виду, удобному |
|||||
для интегрирования. |
Обозначим через Z 0 |
ту величину перепада,При |
|||
которой весь русловой расход проходит через проран и водоебросные
отверстия перехода/ т . е . |
соблюдено равенство |
расходов .выраженное |
|||||
уравнением 30 /. |
|
|
|
|
|
|
|
Тогда по уравнению (65) |
Qp ~ Q/ ^ о , |
откуда |
|
|
|||
|
= (тМ • |
|
|
|
/ 69 / |
||
|
Z |
|
|
|
|||
Обозначим отнопение перепада |
У ’ |
|
|
||||
отсюда "Z ~ 1? Z 0 ) |
|
|
/ ' |
^ i |
|
||
“ } |
~ |
j |
c / z = Z |
. |
|||
$ |
° ■> |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
- 54 -
Подставив эти выражения в формулу (68) с учетом зависимости (69),получим
1 = |
• h w |
I |
dz= |
|
|
|
т |
о П о - a f z |
■ |
|
|
|
|
|
|
£*- |
|
|
|
|
- |
ПУ^р Z J " / Z o 'f ч- hfi/- W e |
|
|
|
||
~ |
а Ьпй |
7 i Г ‘ |
J |
|
|
/ 70 / |
|
„ ...... я _______ ' _______ |
|
|
Интегриро |
||
|
Полученно'ё выражение в |
общем виде не интегрируется. |
||||
вание его производится для различных целых значений П |
путем и с- |
|||||
пользования |
подстановки |
/ |
-еУ-2 |
—LL . |
|
|
J - |
F |
|
||||
Не приводя громоздких выкладбк, дадим лишь окончательные фор
мулы для определения времени повышения уровня верхнего бьефа от
глубины ^|+ Jl,$ |
до глубины 2 jL+fl,j при совместной работе |
прорана и |
||||
водосбросных отверстий на пропуск воды. |
|
|||||
|
|
|
при |
П |
= I |
|
|
|
|
при п |
= 2 |
|
|
|
|
а ( / ~ |
j ( z . + h j ) [ s ( j j ) |
/ 7 2 / |
||
|
|
|
Щж П |
= 3 |
|
|
|
>U/p / Z P |
jtr |
|
|
|
|
i,- |
a |
(A |
|
|
|
|
|
|
|
'- ^ [ r ( f J - Y ( p ] ; |
/ , 3 / |
||
|
|
|
при |
П |
= 4 |
|
i _ |
4 |
r P { Ъ , . |
|
|
|
|
^ |
|
а ь; |
( z A i ) |
L s jJ -M f'H + C ^ A b 7 ^ 3 k U i u ( ^ u ( ^ |
||
|
|
|
|
|
||
i(7.Ai)[rCfAY($ |
. / 74 / |
-55 -
Вформулах(71 - 7 4 )нами, вслед за В.И.Дворяшиным, приняты следующие
выражения для вычисления функций |
S И ,Y u Z |
: |
|
S ( p = - 2 [ j * + W i - r !*jli |
/ 75 |
/ |
|
U ( J ) = J + § |
; |
/ 76 / |
|
Y ( y ) = |
; |
/ 77 |
/ |
|
|
/ 78 |
/ |
Значения указанных функций целесообразно принимать по данным табл .6 , вычисленным'В.И.Дворяшиным по формулам/75-78 /(за исключением
функции для определения величины Z(f), значения которой вычислены автором заново ввиду ошибки, допущенной В.И.Дворяшиным при опре делении зависимостиЛб /.
Ери наличии водосбросных отверстий и напорном протекании воды
в них после полного перекрытия русла реки ход повышения уровня
верхнего бьефа вычисляется по одной из |
формул/71 - |
74), в которых |
||||||
а |
= |
^ н Ч |
. |
|
|
|
/ 79 |
/ |
При отсутствии водопропускных отверстий часть аккумулирующей |
||||||||
емкости водохранилища Попользуется еще в процессе перекрытия. |
|
|||||||
Приведем зависимость для определения времени повышения уровня |
||||||||
верхнего бьефа от величины подпора Z ( |
до Z 2 после полного |
|
||||||
перекрытия русла |
реки. Из формулы (64) при |
Q |
^ Q 6 |
= 0 |
|
|||
|
|
Q P |
|
|
|
|
|
|
Подставив в это выражение значение |
|
|
из формулы (вз);найдем |
|||||
* |
= |
|
|
|
> |
' |
' |
|
откуда,интегрируя в |
пределах от Z { до Z 2 ; mwiy4aeM |
|
||||||
t |
= |
|
|
- |
( z |
^ h j ] |
|
|
или окончательно |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
= |
М У |
[ ( z 1 + h / - |
|
(z,*\\6) n] |
/ 80 |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
