Tematyka ‡wicze„ - .Tematyka ‡wicze„: • Przep‚yw w korytach otwartych niezabudowanych (przep‚yw

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Tematyka ‡wicze„ - .Tematyka ‡wicze„: • Przep‚yw w...

Tematyka wicze:Tematyka wicze: Przepyw w korytach otwartych niezabudowanych Przepyw w korytach otwartych niezabudowanych

(przepyw ustalony)(przepyw ustalony)

Przepyw w korytach otwartych zabudowanych Przepyw w korytach otwartych zabudowanych (przepyw niejednostajny)(przepyw niejednostajny)

Elementy hydrologii rzek ?Elementy hydrologii rzek ?

Przepyw wody w gruncie (filtracja, siatka Przepyw wody w gruncie (filtracja, siatka hydrodynamiczna przepywu)hydrodynamiczna przepywu)

Stateczno nasypw z uwzgldnieniem filtracji Stateczno nasypw z uwzgldnieniem filtracji (wahania zwierciada wody)(wahania zwierciada wody)

Projekt wau przeciwpowodziowegoProjekt wau przeciwpowodziowego

Koryto naturalne przepyw ze swobodn powierzchni

Koryto naturalne przepyw ze swobodn powierzchni

kana otwarty przepyw ze swobodn powierzchni

kana otwarty przepyw ze swobodn powierzchni

Najkorzystniejszym hydraulicznie przekrojem jest przekrj pkolisty, poniewa dla danej powierzchni przekroju poprzecznego A oraz spadku I otrzymujemy maksymalne natenie przepywu wody w kanale Q (dla zadanego pola obwd zwilony jest najmniejszy, a promie hydrauliczny najwikszy).

Kana otwarty, trapezowy

Obliczenie kanau sprowadza si do znalezienia minimalnego przekroju, wystarczajcego do zapewnienia danego przepywu przy spenieniu przyjtych warunkw odnonie szorstkoci cian kanau i nachylenia skarp.

Przekrj hydraulicznie najkorzystniejszy o ksztacie trapezowym ze wzgldu na stromo skarp (nachylenie do poziomu pod ktem 60 st.) nie moe by stosowany w korytach gruntowych, a wic ma ograniczone zastosowanie w budowie kanaw!

Kana otwarty, trapezowy

kana pryzmatyczny o staym przekroju przepyw ustalony, jednostajny

kana pryzmatyczny o staym przekroju przepyw ustalony, jednostajny

RIcv =

rednia prdko przepywu wody w korycie

c - wspczynnik prdkoci wprowadzony przez Chezy'ego dla scharakteryzowania oporw przepywu w korycie;

Q natenie przepywu;

A przekrj przepywu.A

Qv =

Manning i Strickler podali empiryczne zalenoci do obliczania redniej prdkoci przepywu

kkst st -- wspczynnik szorstkoci powierzchni dna i cian koryta wspczynnik szorstkoci powierzchni dna i cian koryta wprowadzony przez Stricklera dla scharakteryzowania wprowadzony przez Stricklera dla scharakteryzowania oporw przepywu w korycie,oporw przepywu w korycie,

n n -- wspczynnik szorstkoci powierzchni dna i cian koryta wspczynnik szorstkoci powierzchni dna i cian koryta wprowadzony przez Manninga dla scharakteryzowania wprowadzony przez Manninga dla scharakteryzowania oporw przepywu w korycie. oporw przepywu w korycie.

2/13/2IRkv st=

2/13/21IR

nv =

Przepyw ustalony, jednostajny

6/11R

nc =

6/1Rkc st=

Przepyw ustalony, jednostajny

Natenie przepywu wody w korycie naturalnymNatenie przepywu wody w korycie naturalnym

= dAvQ i

KorytoKoryto wielodzielnewielodzielne traktujetraktuje sisi jakojako korytokoryto zoonezoone zz kilkukilku odrbnychodrbnychczci,czci, dladla ktrychktrych wyznaczamywyznaczamy niezalenieniezalenie prdkoprdko ii przepywprzepyw..

UwagaUwaga:: przyprzy obliczaniuobliczaniu obwoduobwodu zwilonegozwilonego uwzgldniamyuwzgldniamy jedyniejedynierzeczywistrzeczywist dugodugo zetkniciazetknicia sisi zz korytemkorytem (nie(nie uwzgldniamyuwzgldniamy umownychumownychliniilinii podziau)podziau)..

Przepyw ustalony, jednostajny - zadania

Przepyw ustalony, jednostajny - zadania

kana o zmiennym przekroju lub zabudowany przepyw niejednostajny

kana o zmiennym przekroju lub zabudowany przepyw niejednostajny (nierwnomierny), ustalony (Q=const.

gEk

2

2=

E p=h

g2

2

g2

2

ENERGIA W PRZEKROJU PRZEPYWOWYM ENERGIA W PRZEKROJU PRZEPYWOWYM

PRZEPYWY SPOKOJNE I RWCEPRZEPYWY SPOKOJNE I RWCE

Q = const. (przepyw ustalony)

( ) ( )

0 0

0, 0,

h A E

h E

h A E

Ec = Ep + Ek

Energia cakowita przyjmuje warto minimaln (ekstremum) dla

Z rozwizania wynika, e istnieje taka Z rozwizania wynika, e istnieje taka wysoko hwysoko hkrkrdla ktrej przy staym strumieniu objtoci energia dla ktrej przy staym strumieniu objtoci energia przyjmuje warto minimaln lub dla staej energii przyjmuje warto minimaln lub dla staej energii strumie objtoci osiga warto maksymalnstrumie objtoci osiga warto maksymaln

0113

2

32

2

===A

B

g

Q

hgB

Q

dh

dEc

ENERGIA W PRZEKROJU PRZEPYWOWYM ENERGIA W PRZEKROJU PRZEPYWOWYM

PRZEPYWY SPOKOJNE I RWCEPRZEPYWY SPOKOJNE I RWCE

Przepyw ustalony, ruch krytyczny

Przepyw ustalony, ruch krytyczny

Przepyw ustalony

Przepyw ustalony: ruch krytyczny, nadkrytyczny, podkrytyczny

Ruch

podkrytyczny

Ruch

krytyczny

Ruch nadkrytyczny

h < hkr < h

v > vkr > v

i > ikr > i

Ruch krytyczny stanowi granic pomidzy dwoma obszarami ruchu: obszarem ruchu nadkrytycznego (spokojnego) i podkrytycznego (rwcego).

przejcie ruchu z nadkrytycznego w podkrytyczny odbywa si agodnie, prdko wzrasta rwnomiernie, zwierciado stopniowo zmienia swoje pooenie

przejcie ruchu z podkrytycznego w nad-krytyczny: gboko wzrasta gwatownie, a na powierzchni tworzy si poziomy walec, zwany

odskokiem hydraulicznym (Bidonea)

w ktrym: - wspczynnik korygujcy, przyjmowany zwykle w granicach: 1 1,1 (podobny do wspczynnika Saint-Venanta)

B - szeroko koryta

Zaleno midzy gbokociami sprzonymi h1 i h2 jest podana w postaci przeksztaconego rwnania, z ktrego mona wyznaczy drug gboko sprzon na podstawie parametrw ruchu przed odskokiem.

Rwnanie to (wane dla koryta prostoktnego) ma posta:

2

2

22

2

1

2

22

221

hgB

Qh

hgB

Qh

+=

+

+= 1

81

2 1

2

112

hg

vhh

v1 prdko w ruchu podkrytycznym.

Odskok hydrauliczny Odskok hydrauliczny gbokoci sprzonegbokoci sprzone

1

1v

qh =

Wymiarowanie niecki wypadowej polega na takim doborze jego Wymiarowanie niecki wypadowej polega na takim doborze jego dugoci L oraz zagbienia d, aby powstay odskok hydrauliczny dugoci L oraz zagbienia d, aby powstay odskok hydrauliczny w caoci mieci si w obrbie wypadu i by zatopiony.w caoci mieci si w obrbie wypadu i by zatopiony.

Wymiarowanie niecki wypadowej

H0

12

+

=h

dtWarunek zatopienia odskoku:

Dugo odskoku hydraulicznego

Obliczenie dugoci odskoku moemy przeprowadzi korzystajc z istniejcych wielu wzorw dowiadczalnych, wrd ktrych najczciej uywane s:

wzr Wycickiego:

( )121

205,08 hhh

hL

=

wzr Pawowskiego:

( )129,15,2 hhL =

w ktrych: h1,h2 gbokoci sprzone w m,

L dugo odskoku w m.

Wypyw spod zasuwyWypyw spod zasuwy

przekrj 1 - prdko wypywu,

przekrj 2 prdko osiga warto maksymaln,

przekrj 3 - prg (odskok) hydrauliczny gwatowne zwikszenie gbokoci strugi przy jednoczesnym zmniejszeniu prdkoci przepywu

przekrj 4 - prdko maleje, ruch spokojny.

8,11=rF

5,28,1 =rF

5,45,2 =rF

5,4>rF

Rodzaje odskokw hydraulicznych:

Odskok zafalowany

Odskok saby

Odskok oscylujcy

Odskok trway

hg

vFr

=

Przypadek 1

Przypadek 2

Przypadek 3

Przypadek 4

odskok zafalowany, ruch rwcy

odskok zafalowany, ruch rwcy

odskok saby, ruch rwcy

odskok oscylujcy, ruch rwcy

Wypyw spod zasuwy Wypyw spod zasuwy odskok hydraulicznyodskok hydrauliczny

SPITRZENIE I ZASIG COFKISPITRZENIE I ZASIG COFKIZjawisko spitrzenia, tj. podniesienia zwierciada wody w pewnym miejscu cieku Zjawisko spitrzenia, tj. podniesienia zwierciada wody w pewnym miejscu cieku

wodnego, powstaje wtedy, gdy w korycie cieku jest jaka przeszkoda ograniczajca spokj wodnego, powstaje wtedy, gdy w korycie cieku jest jaka przeszkoda ograniczajca spokj

cieku i utrudniajca przepyw wody.cieku i utrudniajca przepyw wody.

Poniewa w cieku cigym objto przepywu nie moe ulec zmianie, zmniejszeniu Poniewa w cieku cigym objto przepywu nie moe ulec zmianie, zmniejszeniu

powierzchni przekroju w miejscu przeszkody towarzyszy due zwikszenie prdkoci w powierzchni przekroju w miejscu przeszkody towarzyszy due zwikszenie prdkoci w

przekroju o powierzchni zmniejszonej. przekroju o powierzchni zmniejszonej.

Do zwikszenia prdkoci potrzebna jest odpowiednia koncentracja spadu, tj. Do zwikszenia prdkoci potrzebna jest odpowiednia koncentracja spadu, tj.

spitrzenie wody przed przeszkod, ktrego wpyw rozciga si na odcinek cieku cigncy spitrzenie wody przed przeszkod, ktrego wpyw rozciga si na odcinek cieku cigncy

si w gr od przegrody, zwany odcinkiem lubsi w gr od przegrody, zwany odcinkiem lub obszarem obszarem cofkowymcofkowym ..

Obszar koryta rzecznego objty spitrzeniem nazywamy Obszar koryta rzecznego objty spitrzeniem nazywamy cofkcofk, natomiast profil , natomiast profil

zwierciada wody w obrbie cofki nazywamy zwierciada wody w obrbie cofki nazywamy krzywkrzyw spitrzeniaspitrzenia. .

W praktyce znajomo przebiegu krzywej spitrzenia jest bardzo wana, gdy wie si W praktyce znajomo przebiegu krzywej spitrzenia jest bardzo wana, gdy wie si

z zabezpieczeniami terenw cofki przed wp