Мета: Набути вміння і навичок з виконання розрахунків плоских металевих затворів.
Міністерство аграрної політики та продовольства України
ВСП «Мелітопольський коледж Таврійського державного
агротехнологічного університету»
«Гідротехнічні споруди»
РОБОЧИЙ ЗОШИТ
Для проведення практичних робіт
З дисципліни
для студентів спеціальності 5.06010302 «Будівництво, обслуговування і ремонт гідромеліоративних споруд»
Номінація IV: Інноватика в організації практичного навчання студентів
Мелітополь, 2013 р.
Укладач: Фучаджиєва М. А., викладач спецдисциплін
ВСП «Мелітопольский коледж ТДАТУ», спеціаліст І категорії
Рецензент: Грудініна Т.Л., викладач спецдисциплін ВСП «Мелітопольский коледж ТДАТУ», спеціаліст вищої категорії.
В робочому зошиті з дисципліни «Гідротехнічні споруди» зі спеціальності 5.06010302 «Будівництво, обслуговування і ремонт гідромеліоративних споруд» включені шістнадцять практичних робіт які відповідають програмі кваліфікаційних характеристик молодшого спеціаліста техніка-гідротехніка. Обсяг навчального матеріалу з даної дисципліни дозволить в майбутньому отримати залишкові знання, необхідні для вирішення конкретних фахових завдань водогосподарського будівництва та підготувати студентів до виконання дипломних проектів.
ЗМІСТ
Вступ.......................................................................................................... 4
Практична робота №1 «Методи фільтраційних розрахунків»............... 6
Практична робота №2 «Регулювальні споруди на каналах».................. 11
Практична робота №3 «Водопровідні споруди на каналах.................... 15
Практична робота №4 «Основи розрахунку гідротехнічних тунелів.... 19
Практична робота №5 «Розрахунки і проектування спряжувальної
споруди на каналах................................................................................... 22
Практична робота №6 «Розрахунок і схематичне конструювання
плоского затвору»..................................................................................... 27
Практична робота №7 «Розрахунки і схематичне конструювання
затвора –автомата».................................................................................... 33
Практична робота №8 «Хвилеві дії на укоси ґрунтових гребель»......... 37
Практична робота №9 «Фільтрація крізь ґрунтову греблю»................. 41
Практична робота №10 «Стійкість укосів в ґрунтових гребель»........... 45
Практична робота №11 «Водопровідні споруди гідровузлів з
ґрунтовою греблею».................................................................................. 48
Практична робота №12 «Розрахунки трубчастого водовипуску»......... 53
Практична робота №13 «Розрахункове обґрунтування і конструювання глухих бетонних гравітаційних гребель».............................................................................. 57
Практична робота №14 «Розрахункове обґрунтування і конструювання бетонних водоскидних гребель................................................................................. 64
Практична робота №15 «Розрахунки водозабірних споруд»................ 68
Практична робота №16 «Методика розрахунків і схематичне
проектування відстійників»....................................................................... 75
Список використаної літератури.............................................................. 86
Додатки………………………………………………………………….……..87
ВСТУП
Розвиток гідромеліорації в Україні вимагає зниження вартості будівництва гідромеліоративних споруд, а також зниження витрат на їх експлуатацію. При цьому слід враховувати екологічну обстановку в зоні будівництва, збереження водних і земельних ресурсів.
У вищих навчальних закладах І-ІІ рівнів акредитації домінуючою є практична підготовка, тому що тут готують фахівців, які повинні володіти достатніми практичними уміннями і навичками. Навчання спрямоване на оволодіння знаннями та навичками не взагалі, а на виконання конкретного види діяльності, що дозволяє краще та швидше випускникам адаптуватися в ринкових умовах.
Одним з видів практичної підготовки є лабораторно-практичні заняття. На вивчення дисципліни «Гідротехнічні споруди» згідно з програмою відводиться 216 годин, із них 96 годин на самостійне вивчення, 120 годин на заняття: 38 годин практичні заняття; 30 годин учбово-практичні; 10 годин лабораторні заняття; 40 годин на курсове проектування.
Мета вивчення предмета «Гідротехнічні споруди» – дати студентам теоретичні знання та допомогти набути практичних навичок з розрахунку, проектування, будівництва та експлуатації таких гідротехнічних споруд:
гребель різних типів; водоскидів різних типів; водопусків; затворів та підйомних механізмів; шлюзів-регуляторів, перепадів, швидкотоків, консольних скидів, акведуків, дюкерів, тунелів; водозабірних споруд і відстійників.
Предмет «Гідротехнічні споруди» тісно пов’язаний з такими предметами як гідравліка, гідрологія і гідрометрія, геологія і гідрогеологія, геодезія, сільськогосподарська меліорація, експлуатація і автоматизація гідромеліоративних систем, сільськогосподарське водопостачання, технічна механіка, креслення, математика, будівельні матеріали.
Для закріплення теоретичного матеріалу і набуття практичних навичок з розрахунків і проектування студенти виконують лабораторні і практичні роботи.
Перед вивчення матеріалу треба ознайомитись з програмою предмета, підібрати навчальні посібники та довідкову літературу. Для кращого засвоєння матеріалу рекомендується конспектувати його і записувати короткі конкретні відповіді на питання для самоперевірки. Бажано також ознайомитись с гідротехнічними спорудами поблизу місця проживання, з їх конструкцією та експлуатацією.
З метою оптимізації навчальної діяльності студентів створений робочий зошит, у якому подано методику і послідовність звітності з практичних занять. Робочий зошит дає можливість скоротити час оформлення звітів і більше часу приділити виконанню робіт , вивченню конкретних особливостей розв’язку задач та аналізу отриманих показників.
З кожної виконаної роботи складається звіт за поданою формою. Схема та ескізи повинні виконуватись олівцем , а записи синім або чорним чорнилами з дотриманням державних стандартів.
Завдання до кожного практичного заняття містить необхідні вимоги до знань, умінь та навичок студентів необхідних для засвоєння даної теми
Звіти, виконані в робочому зошиті захищаються студентом підчас заняття. Оцінювання знань викладач проводить за п’ятибальною системою, про що робить відмітку в кінці звіту.
Практична робота №1
Тема:Методи фільтраційних розрахунків.
Мета: Набути вміння і навичок з проектування флютбетів гідротехнічних споруд.
Опрацювати теми:
- Фільтрація води в нескельних та скельних основах.
- Фільтраційні деформації. Дренажі.
- Фільтрація води в берегових приминаннях.
- Методи фільтраційних розрахунків.
Необхідно знати:
- Напірну і безнапірну фільтрації.
- Поняття про флютбет, та його частини.
- Елементи підземного контуру гідротехнічних споруд.
Необхідно вміти:
- Приймати розміри окремих елементів флютбету.
- Визначити фактичну довжину підземного контуру.
- Визначити необхідну довжину підземного контуру флютбету.
- Вміти будувати п’єзометричну лінію.
- Визначити необхідну товщину водобою у початковій точці і у кінці водобою.
- Проектувати схему флютбету шлюзу-регулятора.
Завдання:
Виконати фільтраційний розрахунок бетонного шлюзу-регулятора на зрошувальному каналі методом подовження контурної лінії, якщо відомо, що споруда відноситься до IV класу капітальності, вода в нижньому б’єфі відсутня, Напір перед шлюзом необхідно прийняти по таблиці 2, згідно свого варіанту. Визначити необхідну довжину підземного контуру флютбету, товщину водобою, накреслити схему шлюзу і побудувати п’єзометричну лінію на схемі (рисунок 1).
Вихідні дані:
1. Напір перед шлюзом ____________________________.
2. Матеріал водобою ______________________________.
3. Об’ємна маса матеріалу водобою _________________.
4. Ґрунт в основах ________________________________.
Рисунок 1 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Приймаються розміри окремих елементів флютбету в залежності від напору довжина понуру (1 ... 2) Н
водобою (2 ... 4) Н
рисберми (3 ... 5) Н
lп = ______ = ____ м. tн = ____ м.
lв = ______ = ____ м. tв = ____ м.
2.Визначається фактична довжина підземного контуру за формулою
де Σlв – сума довжин вертикальних ділянок підземного контуру, м:
Σlт – сума довжин горизонтальних ділянок підземного контуру, м;
Σlв = ________________________м.
Σlт = ________________________ м.
Lф = _____________________ = _____ м.
3.Визначається необхідна довжина підземного контуру флютбету за формулою:
Lo = CoH,
де Со – уклонний коефіцієнт (таблиця 3);
Н – напір на шлюз – регулятор, м;
4.Якщо Lф = ____ м < Lо = ______ м, то прийнята довжина підземного контуру недостатня для погашення напору фільтраційного потоку і її необхідно збільшити до Lo , для цього передбачається забивка шпунта.
Глибина забивки шпунта дорівнює:
Будується п'єзометрична лінія. Для цього визначається протитиск фільтраційного потоку в точках підземного контуру за формулою
,
де lc – приведена відстань від кінця водобою до необхідної точки підземного контуру, м
Відстань lc дорівнює сумі довжини вертикальних ділянок і одній третині довжин горизонтальних ділянок до необхідної точки підземного контуру
l1 = _____ м.
l2 = _____ м.
l3 = _______ = ____ м.
l4 = ________ = ____ м.
l5 = ________ = ____ м.
l6 = ________ = ____ м.
l7 = ________ = ____ м.
l8 = ________ = ____ м.
l9 = ________ = ____ м.
Тоді величина протитиску буде дорівнювати:
h1 = ____________ = ___ м.
h2 = ____________ = ___ м.
h3 = ____________ = ___ м.
h4 = ____________ = ___ м.
h5 = ____________ = ___ м.
h6 = ____________ = ___ м.
h7 = ____________ = ___ м.
h8 = ____________ = ___ м.
h9 = ____________ = ___ м.
Усі отримані дані відкладаються на схемі (рисунок 1) від лінії 0 – 0 уверх, усі точки послідовно з’єднуються і отримується п’єзометрична лінія.
5.Визначається необхідна товщина водобою у початковій точці 5 і у кінці водобою точки 4 за формулою
,
де n – коефіцієнт запасу, для IV класу капітальності споруд приймається n = 0,8;
g – об'ємна маса води g = 9,81 кН/м3;
Н2 = 0, так як води в нижньому б’єфі немає;
g1 = об'ємна маса матеріалу водобою;
g1 = gв = _____ кН/м3;
hx – повний тиск, м.
Для початкової точки водобою (точка 5 на рис. 1 ):
h5 = ___________ = _____ м
Для кінцевої точки водобою (точка 4 на рис. 1):
h4 = ___________ = _____ м;
Відповідно товщина дорівнює
t5 = ________________ = _____ м;
t4 = ________________ = _____ м.
Розрахунок показує, що отримані дані t5 = ________ t4 = _________, вони перевищують / менше за попередні дані (підкреслити необхідне)
в точці 5 t5 = ____ м.
в точні 4 t4 = ____ м.
6.Виконати креслення бетонного шлюзу-регулятора в масштабі згідно свого варіанту.
Величина протитиску для побудови п’єзометричної лінії:
Номер точки | |||||||||
Величина протитиску |
Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Які причини фільтрації води?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.Які основні характеристики фільтраційного потоку?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Які частини має флютбет та їх призначення?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.Охарактеризуйте підземний контур флютбету.
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
5.Які види навантажень діють на гідротехнічні споруди?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота№2
Тема:Регулюючі споруди на каналах.
Мета:Набути вміння і навичок з виконання гідравлічних розрахунків і схематичного проектування відкритих регуляторів
Опрацювати теми:
- Канали.
- Регулюючі споруди на каналах.
Необхідно знати:
- Статичний і гідравлічний розрахунок регулюючих споруд.
- Призначення і класифікація регулювальних споруд.
- Вузли регуляторів.
- Збірні регулювальні споруди.
- Уніфікацію регулювальних споруд.
Необхідно вміти:
- Визначити ширину у стисненому перерізі шлюзу-регулятора.
- Визначити коефіцієнт бічного стиснення.
- Визначити загальну ширину водовипуску.
- Проектувати схему відкритого шлюзу-регулятора.
Завдання:
Визначити розміри і кількість отворів відкритого шлюзу-регулятора на зрошувальному каналі.
Вихідні дані:
1. Ширина дна каналу (b) ________ м.
2. Коефіцієнт закладання укосів (m) ________.
3. Кут між віссю зрошувального каналу і магістрального (α) ________.
4. Глибина води в зрошувальному каналі (h) ________ м.
5. Розрахункова витрата води, (згідно варіанту) (Q) ________ м3/с.
Рисунок 2 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Приймається різниця рівнів води в б'єфах z = ________
припускається що z = z0 , приймається z =________.
2.Визначається ширина у стисненому перерізі шлюзу-регулятора за
формулою:
,
де ε – коефіцієнт бічного стиснення;
В – загальна ширина водовипуску;
δ – коефіцієнт, значення якого залежить від кута α між віссю зрошувального і магістрального каналів.
α | ||||||
δ | 0,97 | 0,95 | 0,93 | 0,90 | 0,86 |
У даному випадку при a = ____ маємо d =_____;
j – коефіцієнт швидкості, значення якого можна приймати рівним
j =_______.
Підставляючи числові значення знаходиться:
Вст = _____________________________________________ = _____ м.
3.Визначається коефіцієнт бічного стиснення, за формулою:
,
де аст – коефіцієнт, значення якого залежить від форми оголовків биків (для прямокутної форми аст = 0,1; для криволінійної – аст = 0,05), у даному випадку приймаємо бики півциркульної форми; тому аст = 0,10;
Н – напір на порозі водовипуску.
Н = h + z,
H =______________=___м.
Отже:
e =__________________________=______.
4.Визначається загальна ширина водовипуску, за формулою:
,
В =___________ = ______м.
5.Приймаються два отвори стандартної ширини bст = __________ м. кожний і бичок товщиною 0,5м. Тоді загальна будівельна ширина водовипуску буде:
Вб =__________________ = _____м.
Таку ж ширину має дно зрошувального каналу. Це спрощує з’єднання з ними водовипуску. З’єднання водовипуску з зрошувальним каналом проектується за допомогою зворотних стінок.
6.Виконується схематичне проектування водовипуску (рисунок 1).
Стандартні розміри прогонів і висот створів (СНиП 2.06.01 – 86)
Прогін, м | 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,25; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 4,5; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 10,0; 12,0; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,0; 24,0; 27,0; 30,0 |
Висота, м | 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,50; 1,75; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0; 13,0; 14.0; 15,0; 16,0; 17,0; 18,0; 19,0; 20,0 |
Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Як класифікуються споруди зрошувальної і осушувальної систем та регулювальні споруди іригаційної системи?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.Що таке аварійний водоскид? Вказати його конструкцію.
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.У чому переваги і недоліки збірних шлюзів-регуляторів?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.Як виконуються розрахунки шлюзів – регуляторів? Яка їх конструкція?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.Що таке вузол шлюзів?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота №3
Тема:Водопровідні споруди на каналах.
Мета:Набути вміння і навичок з гідравлічного розрахунку дюкеру.
Опрацювати теми:
- Канали.
- Водопровідні споруди на каналах.
Необхідно знати:
- Призначення і класифікація водопровідних споруд.
- Розрахунки водопровідних споруд.
- Методи розрахунків пропускної здатності, стійкості, водопровідних споруд.
Необхідно вміти:
- Визначати відмітку рівня води перед та за дюкером.
- Визначати різницю рівнів води.
- Визначати коефіцієнт опору системи.
- Визначати діаметр труби дюкеру.
- Проектувати схематичні конструкції водопровідних споруд.
Завдання:
Виконати гідравлічний розрахунок дюкеру, який перетинає зрошувальний канал.
Вихідні дані:
1. Відмітка дна каналу: перед дюкером – ______м;
за дюкером – ______ м.
2. Глибина води у підвідному каналі Н = ____ м.
3. Глибина води у відвідному каналі Н1 = ____ м.
4. Витрата Q = ____ м3/с.
5. l1 = ___ м, l2 =___ м, l3 = ___ м.
6. Коефіцієнт опору закруглення zзак = ___.
Рисунок 3 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Визначається відмітка рівня води перед дюкером:
НРВП =_______________________________________________м.
2.Визначається відмітка рівня води за дюкером
НРВЗ =________________________________________________м.
3.Визначається різниця рівнів води:
4.Визначається коефіцієнт опору системи за формулою:
Sz = zвх + zзак.n + zт + zвих,
де zвх – коефіцієнт опору входу, дорівнює 0,05…0,5; для труб з добре закругленим плавним входом z = 0,1;
zзак – коефіцієнт опору закруглення;
n – кількість закруглень; у даному випадку n = 2;
zт – коефіцієнт опору тертя;
zвих – коефіцієнт опору виходу, дорівнює 1.
Коефіцієнт опору тертя визначають за формулою:
,
де l – коефіцієнт гідравлічного тертя. Для бетонних і залізобетонних труб, l = 1/45;
d – діаметр труби, м;
l – довжина труби, м;
l = l1 + l2 + l3 = _________________ = _____ м.
Тоді:
.
Sz=____________________________________.
5.Методом підбору визначається діаметр труби дюкеру,
користуючись формулою:
,
де Q – витрата, м3/с;
w – площа живого перерізу труби, м2; для круглої труби w = 0,785 d2;
g – прискорення сили тяжіння, м/с2;
Z – різниця рівнів води, м;
z – коефіцієнт опору системи.
Тоді:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Взявши значення діаметру труби d, досягається рівність обох частин. Рівняння задовольняється, коли d = м. Приймається d = м.
Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Яку класифікацію мають водопровідні споруди, та яке їх призначення?
Відповідь__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.Що таке акведук, вказати його конструкцію?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Що таке збірні водопровідні споруди?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.Яку класифікацію мають канали?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
5.Які методи боротьби з фільтрацією види із каналів?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота № 4
Тема:Водопровідні споруди на каналах.
Мета:Набути вміння і навичок щодо визначення величини гірського тиску і розмірів облицювань тунелів.
Опрацювати теми:
- Канали.
- Водопровідні споруди на каналах.
- Гідротехнічні тунелі.
Необхідно знати:
- Призначення гідротехнічних тунелів.
- Поперечні перерізи гідротехнічних тунелів.
- Гірський тиск.
- Облицювання тунелів, призначення, конструкції.
- Способи проходки тунелів.
Необхідно вміти:
- Визначати проліт оболонки тиску.
- Визначати висоту оболонки тиску.
- Визначати величину от вісного тиску.
- Визначати величину горизонтального тиску.
- Проектувати облицювання окремих конструктивних деталей тунелів.
Завдання:
Визначити величину гірського типу.
Вихідні дані:
1. Рід породи ____________________________.
2. Коефіцієнт міцності, (ƒкр)________________.
3. Щільність породи (γп)___________________т/м.
4. Ширина отвору (В0)____________________м.
5. Висота отвору, (Н0)__________________м.
Рисунок 4 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Визначається проліт оболонки тиску:
де φ – кут внутрішнього тертя породи.
.
Отже:
L = ____________________________ = _____.
2.Визначається висота оболонки тиску:
де β – коефіцієнт, значення якого приймається рівним:
при В0 < 6 м, β = 0,7;
при В0 ≥ 6 м, β = 1;
У даному випадку β =
Отже, h = _________________ = ______ м.
3.Визначається величина відвісного тиску.
4.Визначається величина горизонтального тиску:
__
___________________________________ = _______ т/м2 = _____кН/м2
Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Яке призначення мають гідротехнічні тунелі?
Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.Назвіть основні типи тунелів
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Що таке гірський тиск?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.Як проводять облицювання тунелів? Вказати їх призначення і конструкції.
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.Охарактеризуйте умови застосування тунелів.
Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота №5
Тема:Розрахунки і проектування спрягаючих споруд на каналах.
Мета:Набути вміння і навичок з виконання гідравлічних розрахунків і схематичного проектування окремих частин спряжу вальних споруд.
Опрацювати теми:
- Канали.
- Спрягаючі споруди на каналах.
Необхідно знати:
- Класифікацію спрягаючих споруд та їх застосування.
- Конструкції спрягаючи споруд.
- Гідравлічні і статичні розрахунки спрягаючи споруд.
Необхідно вміти:
- Визначити горизонтальну складову швидкість входу падаючої струмини у воронку розмиву.
- Визначити довжину конуса розтікання падаючої струмини.
- Визначити глибину води у воронці розмиву.
- Визначити дальність відлітання струмини.
- Визначити розміри воронки розмиву консольного перепаду.
Завдання:
Визначити розміри воронки розмиву консольного перепаду.
Вихідні дані:
1. Розрахункова витрата Q = ___ м /с.
2. Швидкість в кінці лотока бистротоку v = ____ м/с.
3. Глибина води в кінці лотока бистротоку h = ____ м.
4. Ширина лотока бистротоку b = ____ м.
5. Швидкість води у відвідному каналі v1 = ____ м/с.
6. Глибина води у відвідному каналі h1 = _____м.
7. Коефіцієнт закладання укосів воронки розмиву m =____.
8. Ґрунт по трасі водоскидного тракту — ______.
9. Висота падіння Р =___ м.
Рисунок 5 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Визначається горизонтальна складова швидкість входу падаючої струмини у воронку розмиву:
Vx = φu,
де φ – коефіцієнт швидкості, який беруть залежно від висоти; додаток А, табл. 12;
u – швидкість води в кінці консолі, яка дорівнює швидкості в кінці лотка бистротоку, м/с; u = v = 6,07 м/с.
Тоді:
Vx = ________________ = ____ м/с.
2.Визначається вертикальна складова швидкість входу падаючої струмини у воронку розмиву:
де φ – коефіцієнт швидкості;
g – прискорення сили тяжіння;
h – глибина води в кінці консолі, яка дорівнює глибині води в кінці лотка бистрооку;
Р – висота падіння струмини із консолі, м.
Тоді:
Vy =_________________________________________ = _______.
3.Визначається рівнодіюча швидкість входу струмини в воду:
________________________________ = _______.
4.Визначається довжина конуса розтікання падаючої струмини:
де N – коефіцієнт, який беруть залежно від висоти падіння Р; додаток А, табл. 3;
q – питома витрата, яка визначають за формулою:
__________________ = _____ м3/с;
V0 – рівнодійна швидкість входу струмини в воду, м/с;
V1 – швидкість води у відвідному каналі, м/с;
Підставляючи числові значення, знаходиться:
L = ________________________ = ____ м.
5.Визначається кут нахилу струмини до горизонту:
6.Визначається глибина води у воронці розмиву:
7.Визначається глибина розмиву:
,
де h1 – глибина води у відвідному каналі, м.
у = ________________ = ____ м.
8.Визначається дальність відлітання струмини:
де uср – середня горизонтальна швидкість, м/с, яка визначається за формулою:
у´ – висота падіння, м;
у´ = h + P + D =
l =
9.Визначається ширина воронки:
де V1 – швидкість води у відвідному каналі, м/с.
10.Визначається довжина розширення воронки в напрямку консолі:
де с – ширина воронки, м;
m – коефіцієнт закладання укосів воронки;
D – глибина води у воронці розмиву, м.
= ______________м.
Довжина розширення воронки в напрямку консолі не повинна перевищувати дальність відлітання струмини l. Поставлена задача розв’язана вірно, якщо ця вимога забезпечується:
= _____м < l = ____.
Висновок:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Яку класифікацію мають спрягаючі споруди та яке їх застосування?
Відповідь__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2.Яку конструкцію мають бистротоки, яке їх призначення?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Яку класифікацію мають перепади, які умови їх застосування?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
4.Яка конструкція входу і виходу спрягаючих споруд?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
5.Яке призначення застінного дренажу спрягаючих споруд та яка його
конструкція?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота №6
Тема:Розрахунок і схематичне конструювання плоского затвору.
Мета: Набути вміння і навичок з виконання розрахунків плоских металевих затворів.
Опрацювати теми:
- Загальні відомості про затвори.
- Затвори водозливних отворів.
- Затвори глибинних отворів.
Необхідно знати:
- Класифікацію затворів.
- Конструкцію затворів.
- Склад механічного обладнання та його призначення.
- Навантаження на затвори.
- Особливості гідравлічного режиму роботи затворів.
Необхідно вміти:
- Будувати епюру гідростатичного тиску води на затвор.
- Розраховувати обшивку.
- Визначати вагу зусиль підйому посадки плоских затворів.
- Підбирати переріз швелера.
Завдання:
Розмістити два ригеля однакового поперечного перерізу, підібрати переріз швелера, визначити товщину металевої обшивки і підйому зусилля плоского затвора.
Вихідні дані:
1. Матеріал затвору _____________________________________________.
2. Спосіб з’єднання обшивки з контуром ___________________________.
3. Допустима напруга на згинання матеріалу обшивки і швелерів (δ) ___.
4. Матеріал закладних частин ____________________________________.
5. Матеріал полозу _____________________________________________.
6. Ширина отвору (b) ___________________________________________.
7. Напір перед затвором (Н) ______________________________________.
Рисунок 6 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Будується епюра гідростатичного тиску води на затвор.
2.Визначається відстань по вертикалі від рівня води до ліній ділення епюри на частини рівного тиску за формулою:
де Н – напір перед затвором, м ;
k – порядковий номер ригеля, рахуючи зверху;
h – число ригелів. Підставляючи числові значення, знаходиться:
hг = _____________ м.
3.Визначається відстань
y1 = м.
y2 = м.
4.Визначається сила тиску води на один метр довжини ригеля:
.
5.Визначається максимальний згинаючий момент за формулою:
,
де l – розрахункова довжина ригеля:
м.
Тоді:
M = __________________ = ______ кНм.
6.Визначається необхідний момент опору:
.
7.За необхідним моментом опору Wн, підбирається переріз швелера відповідно ГОСТ 8240-72, додаток Б, табл. 5, і для нього виписується відповідне значення моменту опору Wx і моменту інерції Іх.
Беремо швелер № ____, для якого:
Wx = _____ см3 =__________________ м3; Іх =______ см4.
8.Визначається напруга на згин, яка буде виникати в ригелі:
.
Значення вірне якщо менше допустимого [σ].
Допускається перенапруження 1-5%.
9.Визначається прогин ригеля:
,
де Р – сила тиску води на весь ригель кН;
l – розрахункова довжина ригеля, см;
Е – модуль пружності; Е = ___________.
Сила тиску на весь ригель, кН:
P = ql = _________ = _______ кН.
Тоді :
f = ________________________________ = ______ см.
10.Визначається відносний прогин:
_______________ = _____.
Значення вірне, якщо менше допустимого .
11.Проектується конструкція балочної клітки затвору.
Рисунок 7 – Схема балочної клітки
12.Визначається товщина металевої обшивки за формулою Баха:
Якщо відношення а1/b1<3, то:
.
Якщо відношення а1/b1>3, то:
,
де а1 – довший бік балочної панелі, м;
b1 – коротший бік балочної панелі, м;
φ1 – коефіцієнт, який враховує характер кріплення обшивки; якщо обшивка прикріплюється по всьому контуру, то φ = 0,75; якщо обшивка прикріплюється тільки по обох боках, то φ = 1;
Р – тиск води в центрі балочної панелі, кН/м2;
[σ] – допустима напруга матеріалу обшивки на згинання, кН/м2;
k – коефіцієнт, k = b1/a1.
Розрахунок проводиться для найбільш навантаженої ділянки, розміщеної між ригелями. Згідно зі схемою балочної клітки мається:
a1 = ___ м; b1 = y2 – y1= __________ = _____ м.
Тоді: (порівняти).
Тиск води в центрі балочної панелі визначається за формулою:
де γ – об’ємна маса води; γ = 9,81 кН/м3;
hц – відстань по вертикалі від рівня води до центру балочної панелі, м;
Тоді: Р = .
.
Отже:
.
Товщина металевої обшивки повинна бути не менше 6 мм, береться
σ =___мм. Така сама товщина обшивки береться (з запасом) для всього затвора.
13.Визначаються зусилля, які потрібно затратити для підняття затвора.
S = 1,1 G + 1,2 T,
де G – сила ваги затвора, кН;
Т – сила тертя в опорно-ходових частинах, кН;
Сила ваги затвору визначається за формулою:
G = qHb,
де q – середня сила ваги затвора на 1 м2 площі отвору, Н;
Н – напір перед затвором, м;
b – ширина отвору, м.
Середня сила ваги затвора визначається за формулою:
де Нц – розрахунковий напір у центрі отвору:
______ Н =_____ кН.
Тоді:
G = ____________ = ____ кН.
Сила тертя в опорно-ходових частинах визначається за формулою:
Т = f P,
де f – коефіцієнт тертя-ковзання, значення якого наведені у додатку А, табл. 4;
Р – сила гідротехнічного тиску води на затвор:
Тоді: Т = ______________________=____ кН.
Отже: S = ______________________________ = _____ кН.
Висновок:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Контрольні питання
1.Який склад має механічне обладнання?
Відповідь__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.Яку класифікацію мають затвори?
Відповідь__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Які стандартні прогони і висоти мають водозливні отвори?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.Яке застосування та умови роботи мають плоскі затвори?
Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.Описати конструкції ущільнюючих і напрямлених пристроїв затворів?
Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6.Описати опорно-ходові і загальні частини плоских затворів?
Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
7.Описати спосіб підбору ригелів для плоских затворів?
Відповідь____________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Оцінка_______ Дата ___ ____________ 20___р. Викладач_____________
Практична робота №7
Тема: Розрахунки і схематичне конструювання затвора-автомата.
Мета: Набути вміння і навичок з розрахунків і конструювання плоских затворів-автоматів.
Опрацювати теми:
- Затвори автомати меліоративних споруд.
- Експлуатація і монтаж затворів. Маневрування затворами.
Необхідно знати:
- Основні вимоги до автоматичних затворів меліоративних споруд.
- Класифікацію автоматичних затворів меліоративних споруд.
- Регулятори рівнів верхнього і нижнього б’єфів.
- Пропорціональні розподільники.
- Схеми маневрування затворами.
Необхідно вміти:
- Визначити ширину полотна затвора.
- Визначити довжини ричагів коректорів тяг.
- Визначити площу змоченої частини полотнища затвора.
- Визначити силу тиску води на обшивку затвора, вагу затвора.
- Виконати схему конструкції затвора.
Вихідні дані:
1. Витрата води в каналі в зоні дії затвора – автомата Q = ____ м3/с.
2. Глибина води в каналі за затвором hб =_____ м.
3. Уклон води дна канала i = _______ .
Рисунок 8 – Розрахункова схема
Послідовність розрахунку
1.Приймається розрахунковий напір hр.
Для каналів з уклоном дна і = 0 ÷ 0,02 hp = 2 hб.
Для каналів з уклоном дна і > 0,02 hp ≥ 3 hб.
У даному випадку приймається hp = ___________=_____м.
2.Приймається висота затвора hз:
hз = 1,36 hр = ___________________.
3.Визначається ширина полотна затвора за формулою:
,
де m – коефіцієнт витрати при витіканні води із – під затвору, значення якого приймається рівним m = 0,52;
a – висота відкриття затвора:
а = 0,5hp = ____________ = _____ м.
Отже:
b =_______________________________ = ______ м.