Загрузил ustimenko.andrey2797

Практическая работа

реклама
Вариант 33
Исходные данные
Данные по водохранилищу
HНПУ
Глубина водохранилища, м
HУМР
BНПУ
Длина гребня по урезу, м
BУМР
W
НПУ
Объем водохранилища, 106 м3
WУМР
SНПУ
Площадь водохранилища, 106 м2
SУМР
Степень разрушения, %
19
18
560
510
14
11
1,4
1,2
20
Данные по водотоку (нижний бьеф)
Форма русла
Параболическая
Коэффициент шероховатости, n
0,067
1
6
2
12
Длина расчетного участка, L, км
3
16
4
22
1
0,001
2
0,001
Уклон расчетных участков, J
3
0,002
4
0,0006
0
0,7
1
0,9
Бытовая глубина в русле реки по
2
1,0
створам, h, м
3
0,9
4
1,1
Условия движения волны
3
прорыва по пойме
2
Расчет основных параметров волны прорыва для створа «0»
1. Глубина потока в створе «0»
Ширина прорана, исходя из условия 20%-ного разрушения водоподпорного сооружения:
𝑏 = 0,3 ∙ 𝐵НПУ = 0,2 ∙ 560 = 112 м
ℎ0
Соотношение 𝐻
УМР
Соотношение 𝐵
𝑏
УМР
=
0,7
18
= 0,04
112
= 510 = 0,2
По графику (рисунок 3) определяется значение отношения:
𝐻0
= 0,41
𝐻УМР
Отсюда при известном значении 𝐻УМР = 18 м, определяется глубина потока в «0» створе:
𝐻0 = 18 ∙ 0,41 = 7,38 м
2. Высота волны прорыва в «0» створе:
𝐻𝐵𝑂 = 𝐻0 − ℎ0 = 7,38 − 0,7 = 6,68 м
3. Время прохождения фронта и гребня волны для нулевого створа равно 0ч.
4. Время опорожнения водохранилища:
𝑇ОП =
𝑊УМР ∙ 𝐴
,ч
3600 ∙ 𝑄нч
Значение коэффициента A при:
𝐻НПУ ∙ 𝑆НПУ 19 ∙ 1,4 ∙ 106
𝑛𝑤 =
=
= 1,9
𝑊НПУ
14 ∙ 106
𝐻УМР 18
=
= 0,95
𝐻НПУ 19
𝑏
𝐵НПУ
=
112
= 0,2
560
Определяется по графику (рисунок 4), А=14
Начальный расход истечения в случае 100% разрушения плотины (5):
3
2
𝑄нч = 𝜇 ∙ 𝐵УМР ∙ 𝐻УМР
, м3 /с
Значение коэффициента 𝜇 принимается равным 0,9, т.к. форма русла параболической
формы (5)
3
3
𝑄нч = 0,9 ∙ 510 ∙ 182 = 35052,7 м3 /с ;
𝑇𝑋𝐵𝑂 = 𝑇ОП =
11 ∙ 106 ∙ 14
= 1,22ч
3600 ∙ 35052,7
5. Значения параметров волны прорыва для створа «0»: 𝐻0 = 7,38 м; 𝐻𝐵𝑂 = 6,68 м; 𝑇ФРО =
0 ч; 𝑇ГРО = 0 ч; 𝑇𝑋𝐵𝑂 = 1,22 ч; 𝑇Е𝑂 = 1,22 ч.
Определение основных параметров волны прорыва для створа «1»
1. Скорость прохождения гребня волны по первому участку определяется графическим
путем при следующих исходных данных:
- глубина потока в начале участка 𝐻0 = 7,38 м;
- уклон участка 𝐽1 = 0,001;
- коэффициент шероховатости русла 𝑛1 = 0,067.
По графику (рисунок 5) определяется скорость движения гребня: 𝑉гр1 = 4 км/ч.
2. Время прохождения гребня волны по первому участку:
𝑡гр1 =
𝐿1
6
= = 1,5
𝑉гр1 4
3. Время подхода гребня волны к створу «1»:
𝑇гр1 = 𝑇гр0 + 𝑡гр1 = 0 + 1,5 = 1,5 ч
4. Высота волны прорыва в створе «1» определяется графически при следующих данных:
𝑡гр1
- соотношения 𝑇
𝑋𝐵𝑂
1,5
= 1,22 = 1,23;
- условия движения волны прорыва по пойме, из пояснения к рисунку 6, равно 3.
Обращаясь к графику (рисунок 6) устанавливаем отношение:
𝐻В1
= 0,54,
𝐻В0
При 𝐻В0 = 6,68, 𝐻В1 = 6,68 ∙ 0,54 = 3,61 м
5. Глубина в створе «1»:
𝐻1 = 𝐻В1 + ℎ1 ; 𝐻1 = 3,61 + 0,9 = 4,51 м
6. Скорость продвижения фронта волны по 1 участку:
𝑉ФР1 = 𝑉ГР1 ∙ 𝛼,
км
при соотношении:
ч
∆𝑍1
6000 ∙ 0,001
=
= 0,33
𝐻УМР
18
4
(0,7 + 0,9): 2
ℎСР1
=
= 0,044
𝐻УМР
18
Устанавливается значение коэффициента 𝛼1 по графику (рисунок 7)
𝛼1 = 2,0;
𝑉ФР1 = 4 ∙ 2,0 = 8,0
км
ч
7. Время прохождение фронта волны по первому участку:
𝑡ФР1 =
𝐿1
6
=
= 0,75 ч.
𝑉ФР1 8,0
8. Время подхода фронта волны к створу «1»:
𝑇ФР1 = 𝑇ФР0 + 𝑡ФР1 = 0 + 0,75 = 0,75 ч.
9. Скорость продвижения хвоста волны по первому участку определяется по графику
(рисунок 8) при:
ℎСР1 = (0,7 + 0,9): 2 = 0,8 м; 𝐽1 = 0,001; 𝑛1 = 0,067.
𝑉ХЕ1 = 1,0 км/ч.
10. Время прохождения хвоста волны по участку 𝑙:
𝑙ХЕ1 =
6
= 6 ч.
1,0
11. Время подхода хвоста волны к створу «1»:
ТХВ1 = ТХВ0 + ТХВ1 = 1,22 + 6 = 7,22 ч.
12. Время высокого стояния вод в створе «1»:
ТВ1 = ТХВ1 − ТФР1 = 7,22 − 0,75 = 6,47 ч.
13. Результаты расчетов по створу «1»:
𝐻В1 = 3,61 м; 𝐻1 = 4,51 м; 𝑇ФР1 = 0,75 ч; 𝑇гр1 = 1,5 ч; ТХВ1 = 7,22 ч; ТВ1 = 6,47 ч.
Определение основных параметров волны прорыва при ее движении по II участку и во 2
створе
1. Скорость прохождения гребня волны по II участку, при 𝐻1 = 4,51 м; 𝐽𝐼𝐼 = 0,001; 𝑛𝐼𝐼 =
0,067, определяется по графику (рисунок 5): 𝑉гр𝐼𝐼 = 3,0 км/ч.
2. Время прохождения гребня волны по II участку:
𝑡гр𝐼𝐼 =
𝐿𝐼𝐼
12
=
= 4,0 ч.
𝑉гр𝐼𝐼 3,0
5
3. Время подхода гребня волны к створу «2»:
𝑇гр2 = 𝑇гр1 + 𝑡гр𝐼𝐼 = 1,5 + 4,0 = 5,5 ч.
4. Высота волны прорыва в створе «2» при:
𝑡гр𝐼𝐼
4,0
=
= 0,97;
ТХВ1 7,22
Условие движения волны по пойме – 3, по графику (рисунок 6) устанавливается
𝐻
соотношение 𝐻В2 = 0,62, отсюда 𝐻В2 = 3,61 ∙ 0,62 = 2,24 м.
В1
5. Глубина потока в створе «2»:
𝐻2 = 𝐻В2 + ℎ2 = 2,24 + 1,0 = 3,24.
6. Скорость продвижения фронта волны по II участку:
При
∆𝑍2
𝐻УМР
=
∆𝑍1 +𝐿𝐼𝐼 ∙ 𝐽𝐼𝐼
𝐻УМР
=
6+12000∙0,001
18
= 1,0
ℎСР𝐼𝐼 (0,9 + 1,0): 2
=
= 0,05;
𝐻УМР
18
значение коэффициента 𝛼2 (рисунок 7): 𝛼2 = 1,7
𝑉фр𝐼𝐼 = 𝑉ГР𝐼𝐼 ∙ 𝛼 = 3,0 ∙ 1,7 = 5,1 км/ч.
7. Время прохождения фронта волны по II участку:
𝑡фр𝐼𝐼 =
𝐿𝐼𝐼
12
=
= 2,35 ч.
𝑉фр𝐼𝐼 5,1
8. Время подхода фронта волны к створу «2»:
𝑇ФР2 = 𝑇фр1 + 𝑡гр𝐼𝐼 = 0,75 + 2,35 = 3,1 ч.
9. Скорость продвижения хвоста волны по II участку (рисунок 8):
ℎСР𝐼𝐼 = (0,9 + 1,0): 2 = 0,95 м; 𝐽𝐼𝐼 = 0,001; 𝑛𝐼𝐼 = 0,067; 𝑉гр𝐼𝐼 = 3,0 км/ч.
𝑉хв𝐼𝐼 =1,4 км/ч
10. Время прохождения хвоста волны по II участку:
𝑡ХВ𝐼𝐼 =
𝐿𝐼𝐼
12
=
= 8,57 ч.
𝑉хв𝐼𝐼 1,4
11. Время подхода хвоста волны к створу «2»:
𝑇ХВ2 = 𝑇ХВ1 + 𝑡хе𝐼𝐼 = 7,22 + 8,57 = 15,79 ч.
12. Время высокого стояния вод в створе «2»:
6
𝑇В2 = 𝑇ХВ2 − 𝑇ФР2 = 15,79 − 3,1 = 12,69 ч.
13. Результаты расчетов по створу «2»:
𝐻В2 = 2,24 м; 𝐻2 = 3,24 м; 𝑇ФР2 = 3,1 ч; Тгр𝐼𝐼 = 2,35 ч; 𝑇ХВ2 = 15,79 ч; 𝑇В2 = 12,69 ч.
Т.к. последовательность и методика расчета для створов 3 и 4 аналогична расчетам для
створа 2, расчет ведется в табличной форме (таблицы 7,8).
Таблица 7 – Определение основных параметров волны прорыва при ее движении по III
участку и в 3-м створе.
Определяемая величина
График, расчетная формула
𝑉гр𝐼𝐼𝐼
График (рисунок 5)
𝑡гр𝐼𝐼𝐼
Тгр3
𝑡гр𝐼𝐼𝐼 = 𝐿𝐼𝐼𝐼 /𝑉гр𝐼𝐼𝐼
Тгр3 = Тгр2 + 𝑡гр𝐼𝐼𝐼
𝐻В3
График (рисунок 6)
𝐻3
𝐻3 = 𝐻В3 + ℎ3
𝑉фр𝐼𝐼𝐼
𝑉фр𝐼𝐼𝐼 = 𝑉гр𝐼𝐼𝐼 ∙ а3 ;
а − см. Рисунок 7
∆𝑍3 = ∆𝑍2 + 𝐿𝐼𝐼𝐼 ∙ 𝐽𝐼𝐼𝐼
𝑡фр𝐼𝐼𝐼
Тфр3
𝑉хв𝐼𝐼𝐼
𝑡хв𝐼𝐼𝐼
Тхв3
Тв3
𝑡фр𝐼𝐼𝐼 = 𝐿𝐼𝐼𝐼 /𝑉фр𝐼𝐼𝐼
Тфр3 = Тфр2 + 𝑡фр𝐼𝐼𝐼
График (рисунок 8)
𝑡хв𝐼𝐼𝐼 = 𝐿𝐼𝐼𝐼 /𝑉хв𝐼𝐼𝐼
Тхв3 = Тхв2 + 𝑡хв𝐼𝐼𝐼
Тв3 = Тхв3 − Тфр3
Результат расчета
𝐻2 = 3,24 м; 𝐽𝐼𝐼𝐼 =
0,002; 𝑛𝐼𝐼𝐼 = 0,067;
𝑉гр𝐼𝐼𝐼 = 3,5 км/ч. ;
𝐿𝐼𝐼𝐼 = 16 км; ℎ3 =
0,9 м.
𝑡гр𝐼𝐼𝐼 = 4,57 ч
Тгр3 = 7,67 ч
𝐻В3 /𝐻В2 = 0,88; 𝐻В3 =
1,97 м
𝐻3 = 2,87 м
∆𝑍3 = 50,0;
а3 = 1,2;
𝑉фр𝐼𝐼𝐼 = 3,5 ∙ 1,2
= 4,2 км
/ч
𝑡фр𝐼𝐼𝐼 = 3,81 ч
Тфр3 = 6,91 ч
𝑉хв𝐼𝐼𝐼 = 1,8 км/ч
𝑡хв𝐼𝐼𝐼 = 8,9 ч
Тхв3 = 24,69 ч
Тв3 = 17,78 ч
Таблица 8 – Определение основных параметров волны прорыва при ее движении по IV
участку и в 4-м створе.
Определяемая величина
График, расчетная формула
𝑉гр𝐼𝑉
График (рисунок 5)
𝑡гр𝐼𝑉
Тгр4
𝑡гр𝐼𝑉 = 𝐿𝐼𝑉 /𝑉гр𝐼𝑉
Тгр4 = Тгр3 + 𝑡гр𝐼𝑉
𝐻В4
График (рисунок 6)
𝐻4
𝐻4 = 𝐻В4 + ℎ4
Результат расчета
𝐻3 = 2,87 м; 𝐽𝐼𝑉 =
0,0006; 𝑛𝐼𝑉 = 0,067;
𝑉гр𝐼𝑉 = 1,5 км/ч. ; 𝐿𝐼𝑉 =
22 км; ℎ4 = 1,1 м.
𝑡гр𝐼𝑉 = 14,67 ч
Тгр4 = 22,34 ч
𝐻В4 /𝐻В3 = 0,76; 𝐻В4
= 1,5 м
𝐻4 = 2,6 м
7
𝑉фр𝐼𝑉
𝑉фр𝐼𝑉 = 𝑉гр𝐼𝑉 ∙ а4 ;
а − см. Рисунок 7
∆𝑍4 = ∆𝑍3 + 𝐿𝐼𝑉 ∙ 𝐽𝐼𝑉
𝑡фр𝐼𝑉
Тфр4
𝑉хв𝐼𝑉
𝑡фр𝐼𝑉 = 𝐿𝐼𝑉 /𝑉фр𝐼𝑉
Тфр4 = Тфр3 + 𝑡фр𝐼𝑉
График (рисунок 8)
𝑡хв𝐼𝑉
𝑡хв𝐼𝑉 = 𝐿𝐼𝑉 /𝑉хв𝐼𝑉
∆𝑍4 = 63,2;
а4 = 1,2;
𝑉фр𝐼𝑉 = 1,2 ∙ 1,5
= 1,8 км
/ч
𝑡фр𝐼𝑉 = 12,22
Тфр4 = 19,13 ч
𝑉хв𝐼𝑉 = 0,6 км/ч
𝑡хв𝐼𝑉 = 36,7 ч
Тхв4
Тхв4 = Тхв3 + 𝑡хв𝐼𝑉
Тхв4 = 61,39 ч
Тв4
Тв4 = Тхв4 − Тфр4
Тв4 = 42,26 ч
Полученные расчеты параметры волны прорыва по заданным условиям сводятся в таблицу 9.
Таблица 9 – Расчетные параметры волны прорыва
№
участка
1
2
3
4
Длина
участка,
км, L
6
12
16
22
№
створа
0
1
2
3
4
Высота
волны,
м, 𝐻В
6,68
3,61
2,24
1,97
1,5
Макс.
Глубина
в
створе,
м, 𝐻
7,38
4,51
3,24
2,87
2,6
Время, ч
Тфр
Тгр
Тхв
Тв
0
0,75
3,1
6,91
19,13
0
1,5
2,35
7,67
22,34
1,22
7,22
15,79
24,69
61,39
1,22
6,47
12,69
17,78
42,26
8
Скачать