Построение графика зависимости расхода воды от глубины

 

График зависимости расхода от глубины воды Q=f(h) необходим для определения бытовой глубины h_б во время расчетного паводка в нестесненном живом сечении водотока после пересечения его дорогой. В качестве расчетного расхода принимают сбросной расход, на который проектируется водопропускное сооружение.

Для построения графика зависимости расхода воды от глубины Q=f(h) задаются несколькими уровнями воды Н и для каждого из них вычисляют глубину потока h на вертикалях, скорости потока на вертикалях, элементарные расходы.

Скорость на вертикалях при глубине воды h_i вычисляют по формуле:

 

, (1.3.1)

 

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость лога и склонов;

J_с – уклон лога у сооружения в долях единицы.

 

Коэффициент m назначается для ровного земляного русла – 25, извилистого или заросшего русла (ручей) – 20, сильно заросшего – 10 – 15.

Элементарный расход на вертикалях рассчитывается по формуле:

 

, (1.3.2)

 

Расход в элементе живого сечения при расстоянии между вертикалями L_i рассчитывается по формуле:

 

, (1.3.3)

 

где – элементарные расходы на соседних вертикалях.

 

По данным об элементарных расходах строят их эпюру по ширине живого сечения потока. Суммарный расход при данном уровне равен площади эпюры элементарных расходов.

Расчет производят в табличной форме (табл. 1.3.1)

 

Таблица 1.3.1

Заданный уровень Н	Отметка дна на вертикали, Нi	Глубина на вертикали, hi	Скорость на вертикали, Vi	Элементарный расход на вертикали qi	Расстояние между вертикалями, Li	Qi, м3/с

 

Пример 1.3.1

 

Исходные данные. Уклон водотока у сооружения 10%_o, русло сильно заросшее (m=15).

Поперечное сечение водотока характеризуется черными отметками, приведенными в метрах:

 

Таблица 1.3.2

Пикет, плюс	0+00	0+10	0+15	0+18	0+21	0+24	0+29	0+36
Отметки	68,00	67,50	67,00	66,00	66,00	67,00	67,50	68,00

 

Требуется построить график зависимости Q=f(h).

Задаем уровень воды 67,00, вычисляем глубины (рис.1.3.1а) на вертикалях, соответствующих точкам 0+18, 0+21, и вычисляем скорости движения воды по формуле (1.3.1), элементарные расходы по формуле (1.3.2). Эти данные заносим в таблицу 1.3.2 и строим эпюру элементарных расходов (рис.1.3.1а). Эта эпюра состоит из двух треугольников и прямоугольника. Вычисляем их площадь и заносим в таблицу 1.3.2 (графа 7). Суммарная площадь эпюры равна расходу при уровне 67,00.

Принимаем отметки уровня 67,50 и 68,00 и проводим аналогичные вычисления. Строим эпюры элементарных расходов (рис.1.3.1б, 1.3.1в), вычисляем их площади (табл. 1.3.2), равные расходами при уровнях 67,50 и 68,00. Уровням 67,00; 67,50 и 68,00 (рис.1.3.1) соответствуют максимальные глубины 1,0; 1,50; и 2,0 м и расходы (табл. 1.3.2) 9,0; 21,47 и 47,66 м³/с.

По полученным данным строим график зависимости расхода воды от глубины Q= f (h) (рис 1.3.2).

 

 

Рисунок 1.3.1 Живое сечение водотока и эпюра элементарных расходов воды при уровнях: а) 67.00; б) 67.50; в) 68.00

 

 

Таблица 1.3.2

Заданный уровень Н	Отметка дна Нi	Глубина hi	Скорость Vi	Элементарный расход qi	Расстояние Li	Qi
67,00	67,00					2,25
66,00		1,50	1,50		4,50
66,00		1,50	1,50		2,25
67,00					Сумма
	9,0
67,50	67,50					1,181
67,00	0,5	0,945	0,472		5,131
66,00	1,5	1,966	2,948		8,845
66,00	1,5	1,966	2,948		5,131
67,00	0,5	0,945	0,472		1,181
67,50					Сумма
	21,47
68,00	68,00					2,362
67,50	0,5	0,945	0,472		4,931
67,00		1,5	1,5		9,393
66,00		2,381	4,762		14,287
66,00		2,381	4,762		9,393
67,00		1,5	1,5		4,931
67,50	0,5	0,945	0,472		2,362
68,00					Сумма
	47,66

 

 

Рис. 1.3.2 График зависимости Q= f (h) по данным примера 1.3.1