Сопрягающие сооружения

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Заказать задачу

Сборник задач по гидравлике: Учеб. пособие для вузов /Под ред. В. А. Большакова.- 4-е изд., перераб. и доп.-Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. 336 с.

Глава IX.1. Перепады

IX.1. Определить глубину, среднюю скорость потока, тип и длину дополнительного укрепления над стенкой падения перепада в русле прямоугольного сечения шириной b = 1,2 м при расходе Q = 1,2 м3/с, если: а) уклон дна i = 0,001; нормальная глубина протекания воды в русле h0 = 0,75 м; под струю обеспечен свободный доступ воздуха; б) i = 0,002; h0 = 0,6 м; струя свободно истекает в атмосферу; в) i = 0,02; h0 = 0,3 м; под струю обеспечен свободный доступ воздуха; г) i = 0,015; h0 = 0,35 м; без доступа воздуха под струю.

IX.2. Определить глубину и среднюю скорость потока, тип и длину дополнительного укрепления над стенкой падения перепада в конце канала при расходе Q = 0,6 м3/с, если: а) ширина канала по дну b = 0,6 м; коэффициент заложения откосов m = 1,5; нормальная глубина h0 = 0,28 м; под струю отсутствует доступ воздуха; б) b = 0,8 м; m = 1,5; h0 = 0,5 м; под струю отсутствует доступ воздуха; в) b = 0,5 м; m = 2; h0 = 0,3 м; струя истекает в атмосферу; г) b = 0 м; m = 1,25; h0 = 0,6 м; струя истекает в атмосферу; д) b = 0,2 м; m = 1; h0 = 0,45 м; под струю отсутствует доступ воздуха.

IX.3. Определить глубину и скорость потока в конце круглой безнапорной   трубы,   оканчивающейся   перепадом,   если:  а) диаметр  трубы D = 1 м; расход Q = 1,13 м3/с; нормальное наполнение Δ0 = 1,6; б) D = 1,5 м; расход Q = 6,5 м3/с; Δ0 = 1,65; в) D = 0,8 м; Q = 0,76 м3/с; Δ0 = 1,5.

IX.4. Круглая канализационная труба заканчивается перепадом в приемнике насосной станции и ее концевое сечение используется как расходомер. Построить зависимость Q = f (hп) для значений ∆0 = 0,2 ÷ 1,9, если: а) диаметр трубы D = 0,8 м; уклон i = 0,0055; коэффициент шероховатости n = 0,012; б) D = 1,2 м; i = 0,006; n = 0,014; в) D = 1,6 м; i = 0,008; n = 0,012.

У к а з а н и е. Предварительно следует определить для разных нормальных глубин  h0 в трубе соответствующие расходы Q (см. указание к задаче V.7), а затем соответствующие им глубины в конце трубы (см. решение задачи IX.3). Следует учитывать, что при изменении наполнения в трубе может измениться состояние потока.

IX.5. Рассчитать одноступенчатый перепад в русле прямоугольного сечения шириной b = 1,2 м при уклоне i = 0,001 и свободном доступе воздуха под струю, если: а) высота перепада P = 1 м; расход Q = 1,2 м3/с; нормальная глубина в верхнем бьефе h0 = 0,75 м и в нижнем бьефе hб = 0,75 м; б) P = 1 м; Q = 1,2 м3/с; h0 = 0,75 м; hб = 0,4 м; в) P = 2 м; Q = 1,6 м3/с; h0 = hб = 0,85 м; г) P = 0,8 м; Q = 1 м3/с; h0 = hб = 0,35 м.

При необходимости следует предусмотреть в нижнем бьефе гаситель энергии в виде водобойного колодца.

IX.6. Рассчитать перепад прямоугольного сечения с высотой P = 3 м, входной частью по типу водослива с широким порогом и свободным доступом воздуха под струю при подводящем русле трапецоидального сечения с коэффициентом заложения откосов m = 1,25, если: а) расход Q = 2,8 м3/с, ширина подводящего русла по дну b = 1,8 м; глубина в подводящем русле и в нижнем бьефе h0 = 1,1 м; б) Q = 3,5 м3/с; b = 2 м; h0 = 1,2 м; в) Q = 4 м3/с; b = 2,2 м; h0 = 1,3 м.

У к а з а н и е. При необходимости предусмотреть устройство водобойной стенки после перепада.

IX.7. По условиям предыдущей задачи (варианты а, б, в) рассчитать перепад с входной частью по типу водослива практического профиля. В нижнем бьефе предусмотреть водобойный колодец.

IX.8. По условиям задачи IX.6 (варианты а, б, в) рассчитать с входной частью по типу водослива практического профиля. При необходимости предусмотреть в нижнем бьефе комбинированный водобойный колодец.

У к а з а н и е. Особенности расчета комбинированного водобойного колодца приведены в  § VIII.5.

IX.9. Водосброс из водохранилища запроектирован в виде одноступенчатого перепада высотой P = 4 м и отводящего канала прямоугольного сечения шириной b = 3 м. Входная часть перепада устроена в виде водослива с широким порогом и с доступом воздуха под струю. Рассчитать перепад с гасителем энергии в виде водобойного колодца, если: а) максимальное превышение уровня воды в водохранилище над отметкой входной части перепада H = 1,3 м; глубина в отводящем канале h0 = 1,1 м; б) H = 1,5 м; h0 = 1,3 м;  в) H = 1,7 м; h0 = 1,5 м.

IX.10. Рассчитать одноступенчатый перепад в русле трапецеидального сечения при ширине по дну b = 0,8 м; коэффициенте заложения откосов  m = 1,5; уклоне дна i = 0,002; при истечении струи в атмосферу, если: а) расход Q = 1 м3/с; высота стенки падения P = 1,5 м; нормальная глубина протекания воды в русле h0 = 0,6 м; б) Q = 1,5 м3/с; P = 1,2 м; h0 = 0,7 м; в) Q = 1,2 м3/с; P = 1,3 м; h0 = 0,65 м.

IX.11. Установить форму сопряжения бьефов после перепада в круглой трубе системы водоотведения (канализации) если: а) диаметр трубы D = 1 м, высота перепада P = 2 м, расход Q = 1,13 м3/с, нормальное наполнение в верхнем и нижнем бьефах Δ0 = 1,6 м; б)  D = 1,2 м; P = 1,9; Q = 3 м3/с; Δ0 = 1,65 м; в) D = 1,4 м; P = 1,6; Q = 4,5 м3/с; Δ0 = 1,58 м; г) D = 0,9 м; P = 0,8 м; Q = 0,9 м3/с; Δ0 = 1,5 м. При необходимости рассчитать водобойный колодец.

IX.12. Рассчитать перепад в круглой безнапорной трубе диаметром D = 0,8 м при нормальном наполнении в нижнем и верхнем бьефах ∆0 = 1,5, если: а) высота перепада P = 2,2 м; расход Q = 0,85 м3/с; б) P = 2,5 м; Q = 0,7 м3/с; в) P = 3 м; Q = 0,6 м3/с; г) P = 2 м; Q = 0,5 м3/с.

IX.13. Рассчитать перепад в русле сегментного сечения радиусом  r0 = 0,5 м при нормальной глубине в подводящем и отводящем русле h0 = 0,4 м, если: а) высота перепада P = 1 м; расход Q = 0,4 м3/с; б) P = 0,9 м; Q = 0,45 м3/с; в) P = 0,8 м; Q = 0,35 м3/с; г) P = 0,7 м; Q = 0,3 м3/с.

IX.14. Определить необходимую длину ступеней многоступенчатого перепада в русле трапецеидального сечения шириной по дну b = 1 м при коэффициенте заложения откосов m = 1,5; уклоне ступеней i = 0,001; спокойном состоянии потока в верхнем бьефе; истечении струи в атмосферу и максимальном гашении энергии на каждой ступени, если: а) высота ступени P = 1,2 м; расход Q = 1,5 м3/с; б) P = 1,1 м; Q = 1,3 м3/с; в) P = 1 м; Q = 1,1 м3/с; г) P = 0,7 м; Q = 0,6 м3/с.

IX.15. Рассчитать трехступенчатый перепад без водобойных стенок в конце ступеней в русле трапецеидального сечения, укрепленном одерновкой плашмя на малосвязном основании, при ширине по дну b = 0,5 м; коэффициенте заложения откосов m = 1; высоте ступеней P = 0,6 м; уклоне ступеней i = 0,008, если: а) расход Q = 0,6 м3/с; длина ступеней lст = 25 м; б) Q = 0,45 м3/с; lст = 10 м; в) Q = 0,5 м3/с; lст = 15 м; г) Q = 0,4 м3/с; lст = 12 м.

IX.16. Рассчитать многоступенчатый перепад колодезного типа в русле прямоугольного   сечения   шириной  b =  1,7  м  при  уклоне  верхней  ступени i = 0,003; разнице отметок дна верхнего и нижнего бьефа z = 12 м, предусмотрев   на   последней  ступени  водобойную  стенку,  если:  а)  расход Q = 2,5 м3/с; нормальная глубина в верхнем и нижнем бьефах h0 = 0,85 м; б) Q = 3 м3/с; h0 = 1 м; в) Q = 2 м3/с; h0 = 0,8 м; г) Q = 4 м3/с; h0 = 1,2 м.

IX.17. Рассчитать многоступенчатый перепад прямоугольного сечения колодезного типа с входной частью по типу водослива с широким порогом при разнице отметок дна верхнего и нижнего бьефов z = 15 м. На выходе в нижний бьеф рассчитать водобойный колодец, если: а) расход Q = 5 м3/с; глубина перед входной частью h = 2,5 м; б) Q = 4 м3/с; h = 2,4 м; в) Q = 3,5 м3/с; h = 2,1 м; г) Q = 4,5 м3/с; h = 2,2 м.

Заказать задачу

Глава IX.2. Быстротоки

IX.18. Установить необходимую ширину прямоугольного лотка быстротока bл, если в подводящем русле трапецеидального сечения с коэффициентом заложения откосов m = 1,5; Q = 0,9 м3/с; b = 0,8 м; h0 = 0,7 м. Входная часть быстротока выполнена по типу:

а) водослива с широким порогом и плавным входом;

б) водослива с широким порогом и неплавным входом;

в) водослива практического профиля.

У к а з а н и е. При решении задачи следует воспользоваться зависимостью (IX.24) и  рекомендациями по выбору коэффициента расхода m, приведенными в § VII.1.

IX.19. Установить глубину потока, тип и длину дополнительного укрепления в конце входного участка, форма и размеры которого такие же, как и у лотка быстротока для пропуска расхода Q = 0,5 м3/с, при уклоне входного участка i1 = 0,003 и уклоне дна лотка быстротока i2 = 0,013, если: а) русло прямоугольного сечения с шириной по дну b = 0,6 м; б) русло трапецеидального сечения с b = 0,6 м и m = 1,5.

У к а з а н и е. Следует определить нормальные и критические глубины потока на участках и, сопоставив их, определить глубину на изгибе и соответствующую скорость потока, а затем с помощью приложения и графика на рис. IX.3 тип и длину дополнительного укрепления, предварительно вычислив критический уклон.

IX.20. Рассчитать быстроток гидравлически наивыгоднейшего прямоугольного сечения, если  Q = 0,9 м3/с; i = 0,015; длина быстротока 40 м; глубина воды (в нижнем бьефе за лотком быстротока)  hн.б. = 0,7 м; подводящее русло (нагорная канава) трапецеидальной формы при m = 1,5; b = 0,8 м; hк1 = 0,41 м; h01 = 0,7 м; iк1i01 = 0,005; тип укрепления дна – засев трав; входная часть выполнена в виде водослива с широким порогом и плавным входом. При необходимости устройства гасителя энергии рассчитать водобойный колодец.

IX.21. Произвести гидравлический расчет бетонного быстротока трапецеидального сечения, если Q = 1,6 м3/с; m = 1; i = 0,08.

IX.22. Определить глубину воды в конце бетонного быстротока прямоугольного сечения при Q = 2,1 м3/с; уклоне дна лотка i = 0,08; ширине лотка 1 м; начальной глубине hизг = 0,79 м, если: а) длина быстротока 10 м; б) длина быстротока 50 м.

IX.23. Произвести гидравлический расчет быстротока прямоугольного сечения при той же ширине лотка, что и у подводящего русла также прямоугольного сечения с нормальной глубиной h01 = 0,6 м и глубиной воды в нижнем бьефе hн.б = 0,75 м, если: а) Q = 0,9 м3/с; bл = 0,9 м; i02 = 0,15; l = 40 м; б) Q = 0,7 м3/с; bл = 0,7 м; i02 = 0,08; l = 20 м; в) Q = 0,8 м3/с; bл = 0,7 м; i02 = 0,22; l = 15 м.

У к а з а н и е. При необходимости устройства гасителя энергии рассчитать водобойную стенку.

IX.24. Произвести расчет бетонного быстротока гидравлически наивыгоднейшего сечения при пропуске расхода Q = 9 м3/с; глубине воды в нижнем бьефе hн.б. = 1,8 м; подводящем русле трапецеидального сечения с m = 1,5; b = 2 м; i = 0,004, если: а) лоток прямоугольного сечения длиной 25 м и уклон дна русла i = 0,25; б) лоток трапецеидального сечения длиной 50 м и уклон дна русла i = 0,08; в) лоток прямоугольного сечения длиной 50 м и уклон i = 0,11.

IX.25. Произвести гидравлический расчет бетонного быстротока при Q = 20 м3/с; i = 0,12, если: а) лоток прямоугольного сечения; б) лоток трапецеидального сечения и m = 1,5.

У к а з а н и е. При расчете использовать формулы (IX.29) и (IX.30).

IX.26. Произвести расчет быстротока трапецоидального сечения, если в подводящем русле также трапецоидального сечения b = 0,9 м; m = 1; h01 = 0,75 м; глубина воды в нижнем бьефе (за лотком быстротока) hн.б = 0,9 м для таких данных лотка быстротока: а) Q = 1,3 м3/с; b = 0,9 м; m = 1; i = 0,28; l = 25 м; б) Q = 0,9 м3/с; b = 0,7 м; m = 1; i = 0,15; l = 50 м.

IX.27. Произвести гидравлический расчет гидротехнического бетонного быстротока для пропуска расхода Q = 45 м3/с при i = 0,15; l = 25 м; шириной русла по дну b = 2 м; hн.б. = 2 м. Подводящее русло имеет уклон i0 = 0,005; трапецеидальное сечение с m = 1 и такой же шириной по дну, как и в быстротоке. Расчет произвести для лотков быстротока: а) прямоугольного сечения; б) трапецеидального сечения при m = 1.

У к а з а н и е. При расчетах следует пользоваться рекомендациями, приведенными в § V.3; при необходимости устройства гасителя энергии рассчитать водобойную стенку.

IX.28. Рассчитать бетонный быстроток прямоугольного сечения для пропуска  расхода Q = 20 м3/с при  ширине b = 6 м; уклонах подводящего русла i1 = 0,003 и лотка быстротока i2 = 0,15; длине l = 50 м с искусственной шероховатостью в виде: а) ребер из прямоугольных брусков; б) шашек, расположенных в шахматном порядке; в) зубьев, расположенных против сечения.

Заказать задачу

Глава IX.3. Консольные водосбросы

IX.29. Рассчитать консольный водосброс с высотой падения струи P = 5 м при горизонтальном носке 0,8 м, если: а) расход потока Q = 1 м3/с; глубина в конце консоли  h = 0,25 м; глубина в нижнем бьефе hб = 0,5 м; грунт – песок; б) Q = 1,5 м3/с; h = 0,3 м; hб = 0,6 м; гравий; в) Q = 2 м3/с; h = 0,4 м; hб = 0,65 м; связный грунт средней плотности.

IX.30. Сопрягающее сооружение запроектировано в виде железобетонного консольного водосброса при следующих данных: расход Q = 3 м3/с; уклон лотка-консоли i = 0,15; обратный уклон носка iн = 0,1; длина носка lн = 1 м; в нижнем бьефе глинистые грунты средней плотности.

Определить глубину и положение воронки размыва, если: а) ширина лотка и носка b = 1,2 м; длина консоли lк = 10 м; высота носка над дном нижнего бьефа  P = 6 м; глубина в нижнем бьефе hб = 0,8 м; б) b = 1,1 м; lк = 12 м; P = 7 м; hб = 0,85 м; в) b = 1 м; lк = 15 м; P = 4,5 м; hб = 0,7 м; г) b = 1,3 м; lк = 20 м; P = 4 м; hб = 1 м.

У к а з а н и е. Для определения скорости V и глубины h потока в конце носка следует рассчитать лоток-консоль как быстроток (см. § IX.2). Значение V и h в конце носка принимаются такими же, как и в конце быстротока.

IX.31. Рассчитать консольный железобетонный водосброс при расходе Q = 5 м3/с; разнице отметок дна нижнего и верхнего бьефа Z = 10 м; глубине воды в нижнем бьефе hб = 0,95 м; гравийном грунте с dm = 5 мм; длине консоли lк = 9 м; уклоне i ≤ 0,35, если: а) ширина лотка-консоли и носка b = 2 м; обратный уклон носка iн = 0,1; длина носка lн = 1 м; б) b = 2,2 м; iн = 0,15; lн = 1,3 м; в) b = 2,4 м; iн = 0,2; lн = 1,6 м; г) b = 2,6 м; iн = 0,25; lн = 2 м.

У к а з а н и е. Высота падения струи P устанавливается в зависимости от принятого уклона лотка-консоли i как P = Zilк + iнlн

IX.32. Рассчитать положение и размеры воронки размыва в плотных глинистых грунтах нижнего бьефа после консольного перепада с разницей отметок дна верхнего и нижнего бьефов z = 9 м; расхода Q = 4 м3/с; ширине лотка b = 1,5 м; длине носка lн = 2 м; обратном уклоне носка iн = 0,2; в диапазоне изменения уклона консоли i = 0,1 ÷ 0,3, если: а) длина железобетонной консоли lк = 10 м; глубина в нижнем бьефе hб = 0,6 м; б) lк = 9 м; hб = 0,7 м; в) lк = 8 м; hб = 0,8 м; г) lк = 7 м; hб = 0,65 м.

У к а з а н и я: 1. Высота падения струи принимается в соответствии с указанием к задаче IX.31.

2. Определив положение и размеры воронки размыва для различных уклонов, следует построить графики lпадf (i),  hpf (i)  и Dpf (i).

IX.33. Вода сбрасывается из водоотводной канавы через консольный водосброс при разнице отметок дна верхнего и нижнего бьефов Z = 12 м; глубине воды в нижнем бьефе hб = 0,9 м; длине консоли lк = 8 м; ширине лотка консоли и носка b = 1,5 м; длине носка lн = 1 м. Установить зависимость глубины воронки размыва hp и дальности падения струи от уклона лотка-консоли в диапазоне i = 0,08 ÷ 0,25, если: а) расход Q = 3 м3/с; обратный уклон носка iн = 0,1; коэффициент шероховатости стенки и дна лотка n = 0,012; грунты средней плотности; б) Q = 2,5 м3/с;  iн = 0,15; n = 0,013; грунты плотные; в) Q = 2,2м3/с; iн = 0,2;  n = 0,014; грунты очень плотные; г) Q =  2 м3/с; iн = 0,25; n = 0,015; грунт – гравий.

Заказать задачу


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>