Неравномерное движение в открытых руслах рек
Контрольная работа - Геодезия и Геология
Другие контрольные работы по предмету Геодезия и Геология
Содержание
Введение
Расчетная работа 1. Построение кривой свободной поверхности
Расчетная работа 2. Построение депрессионной кривой движения грунтовых вод
Расчетная работа 3. Определение параметров водопропускного сооружения
Введение
Территория Восточной Сибири и Дальнего Востока покрыта густой речной сетью. Только к бассейну реки Енисей относятся более 17 тысяч различных рек. Северо-восточные районы страны недостаточно освоены в транспортном отношении. В этих районах слабо развита сеть железных и автомобильных дорог. Поэтому водный транспорт занимает ведущее место при перевозке различных промышленных грузов и пассажиров. Для многих удаленных районов Восточной Сибири, Севера и Дальнего Востока водный транспорт является единственным способом сообщения и транспортировки грузов.
Исследования показали, что более половины рек, расположенных в районах Восточной Сибири, Севера и Дальнего Востока, можно отнести к категории горных и полугорных. Развитие судоходства и лесосплава на этих реках сдерживается из-за наличия многочисленных препятствий в виде каменистых образований (пороги, шивера, перекаты).
Так, основным видом путевых работ при регулировании каменистых участков рек являются дноуглубление (устройство прорезей) и скалоуборочные работы (расчистка русла от крупных камней и выступов горных пород). Дноуглубительные и скалоуборочные работы следует рассматривать как самостоятельный вид путевых работ на каменистых участках реки для последующего выправления их с помощью руслорегулирующих сооружений (дамбы, запруды, полузапруды и т.д.).
Поэтому для проектирования и эксплуатации лесозадерживающих и гидротехнических сооружений, проведения путевых работ на реках необходимо владеть как теоретическими сведениями по гидравлике открытых русел, так и уметь выполнять инженерные расчеты с целью улучшения условий судоходства и водного транспорта леса.
В настоящее время в инженерной практике приходится решать задачи, связанные с неравномерным движением в открытых руслах, на начальной стадии проектирования гидротехнических сооружений. Поэтому находит широкое применение использование теории неравномерного движения для использования в практических расчетах.
Расчетная работа 1. Построение кривой свободной поверхности потока
грунтовая вода водоспускное сооружение
Постановка задачи
Задается характеристика русла водопотока. Требуется определить нормальные и критические глубины потока, критический уклон и построить кривую свободных поверхности потока
Исходные данные:
Характеристика русла водотока:
форма поперечного сечения - симметричная трапеция (рисунок 1.1);
дно русла песчано-гравийное;
ширина русла по низу, ;
Схема поперечного сечения потока приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1- Схема поперечного сечения потока
коэффициенты заложения откосов, и ;
уклон дня участка реки i выбирается по таблице 1.1- Варианты заданий, для четырех участков;
коэффициент шероховатости принимаем =0,03.;
расход воды в русле, .
Таблица 1. Вариант заданий 8.
1()2()340,00350,00150,0950,0Методика расчета
1. Принимаем коэффициент шероховатости русла =0,03.
. Нормальные и критические глубины находим графическим способом. Для этого задаемся рядом (не менее 5) произвольных значений глубины и по формулам определяем следующие значения:
, м2 - площадь живого сечения;
(1.1)
, м - смоченный периметр;
(1.2)
, м - гидравлический радиус;
(1.3)
С , м0,5/с- коэффициент Шези;
, (1.4)
где при R > 1м; при R < 1м.
К , м3/с - расходная характеристика;
(1.5)
С учетом данных получаем расчетные формулы:
Данные расчетов заносим в таблицу 2.
Таблица 2.
h,м, м2, мR, мС ,м0,5/сK, м3/с 0,252,5937510,901390,23792822,9551229,042280,55,37511,802780,45540127,172598,56103111,513,605550,84524331,90866337,36291,518,37515,408331,19253734,68148695,922622617,21111,51065336,578061168,8972,534,37519,013881,8078938,087751760,411343,520,816652,08967339,350452474,447
Рисунок 1.2 - Зависимость
По заданному расходу и заданным уклонам по формуле
, (1.6)
Вычисляем расходные характеристики для каждого участка при . По расходным характеристикам определяем соответствующие им нормальные глубины по графику.
Таблица 3.
12340,00350,00150,0950,01352,252065,6259,55-,м2,22,70,8
3. Критическую глубину определяем из формулы:
, (1.7)
где и - соответственно ширина по верху и площадь живого сечения потока при критической глубине, м.
Ширина потока по верху определяется по зависимости:
. (1.8)
Принимая - коэффициент Кориолиса, вычисляем:
, .
Подбираем такую глубину, при которой величина
Достаточно достичь разницы значений этих величин в пределах 5%. Удовлетворяющее этому условию значение величины и будет искомая критическая глубина . Для этого, задаваясь рядом значений , строим кривую .
Таблица 4.
, м, 0,5155,2811,513,5 6531,01520,87131171,56204,1514,5427,92,517576161098,5
Рисунок 1.3 - Зависимость
По графику находим для соответствует м.
. Критический уклон находим по формуле:
(1.9)
м,
м,
5. Для построения кривой свободной поверхности потока вычертим схему продольного профиля дна и нанесем линии нормальных и критических глубин.
Под каждым участком пишем соотношения между нормальной и критической глубиной, а также между у