Расход воды в русле постоянен (Q = Const), Русло призматическое, у которого параметры (за исключением глубин), характеризующие форму поперечного сечения, по всей длине остаются постоянными; Глубина потока H Постоянна по всей длине; Линия дна не имеет перелома, т. е. I = Const; Шероховатость дна и стенок русла по длине постоянна (п = Const);Местные сопротивления отсутствуют (Hтр = Hдл)

Для равномерного движения воды основной формулой является формула Шези:

ω = (B + M * H) * H

С = + 17,72 * lg R

R =

χ = ,

Типы задач:

1. Известны все элементы живого сечения, требуется определить Q и V или i и V

2. Известны m, n, Q, i и один из элементов живого сечения b или h. Найти b или h, V.

3. Заданы Q и i. Определить все элементы живого сечения и среднюю скорость.

При решении задач трех типов по окончании расчета необходимо проверить неравенство

Vнз<V<Vmax

Скорость движения воды в канале должна быть меньше предельно допускаемой скорости на размыв Vmax. Данная скорость зависит от грунта, в котором проложен канал или от вида крепления ложа канала. Определяется по таблицам.

При расчете необходимо также учитывать возможное заиление канала за счет выпадания наносов. Значение наименьшей допускаемой скорости Vнз зависит от содержания взвешенных частиц в потоке (мутность потока), от их гидравлической крупности. Фактическая скорость движения воды должна быть выше Vнз.

1) постепенное закрытие задвижки, остановка насоса и т. д.;

2) установка предохранительных клапанов и спецгасителей, ориентированных на повышение и понижение давления;

3) Установка компенсаторов на трубах – бандажей;

4) впуск воздуха в место образования разрыва сплошного потока;

5) сброс воды через насосы в обратном направлении;

6) устройство уравнительных камер

Графическое изображение изменения давления и скорости при гидроударе

Каналы.

Каналом называется сооружение, предназначенное для транспортирования воды в народнохозяйственных целях. Каналы относятся к группе водопроводящих гидротехнических сооружений.

Конструктивно канал представляет собой искусственное русло, обеспечивающее подачу воды для различных целей или отвод ее при осушении и сброс паводковых и других лишних вод из водохранилищ.

Каналы строят в выемке (рис. 1), насыпи (рис. 2), полувыемке-полунасыпи (рис. 3), с искусственным креплением или без него.

Рис. 1 Рис.2. Рис 3

По хозяйственному назначению каналы подразделяются на оросительные, осушительные, водопроводные, обводнительные, судоходные, энергетические, рыбоводные, лесосплавные, комплексного использования.

По Геологическим условиям Трассы каналов делятся на проходящие в нескальных и скальных грунтах.

По Форме поперечного сечения Различают каналы трапецеидальные , прямоугольные , полигональные , параболические , полукруглые .

По Характеру уклона каналы бывают с прямым, обратным и нулевым уклоном. Большинство каналов строят с прямым уклоном. С обратным уклоном устраивают каналы в местах, где требуется погасить скорости.

M – коэффициент заложения откосов;

B – ширина канала по дну;

B — ширина канала по урезу воды;

В=b+2mh

Н – глубина выемки грунта

H = h+∆

∆ — запас на дамбы (чтобы не было перелива воды);

2) Расчет гидроудара при постоянном закрытии задвижки .

— фаза ударной волны – время прохождения ударной волны со скоростью С от задвижки к резервуару и обратно.

.

А) если — возникает прямой гидравлический удар в трубе.

.

Б) — непрямой гидравлический удар.

,

, Па.

Частным случаем неустановившегося движения является Гидроудар в трубе. Он возникает, когда скорость жидкости резко меняется в результате быстрого закрытия или открытия задвижки, внезапной остановки насоса из-за прекращения электропитания.

Возникающее в момент удара дополнительное давление значительно, что приводит к повреждению труб, разрыву трубопровода, а значит аварии на система. При гидроударе возможно образование глубокого вакуума.

Положительный гидроудар – повышение давления выше допустимого. Отрицательный гидроудар – понижение давления ниже допустимого.

В связи с этим при проектировании напорной системы требуется рассчитать величину гидроудара и предусмотреть мероприятия по защите трубопроводов от гидроудара.

Рассмотрим гидроудар в трубе.

— расход жидкости в трубе, м3/c;

— начальная скорость до удара, м/с;

— внутренний диаметр трубы, м;

— начальное давление до удара ( );

— напор на системе, м;

— толщина стенки трубопровода, м;

— плотность жидкости, кг/м2;

— длина трубы, м;

— модуль упругости жидкости, кПа;

— модуль упругости стенки трубопровода, кПа;

Т – время закрытия задвижки, с.

1) Т = 0 (мгновенное закрытие задвижки).

— формула Жуковского.

— скорость ударной волны при гидроударе, кПа, Па, МПа.

, м/с.

, м/с

Введением разбиения на отрезке , фиксацией соответствующих сечений и вычисление объемов полученных цилиндрических тел получается приблизительное равенство

В предельном переходе такая сумма дает объем тела в виде определенного интеграла

Теперь применение формулы Ньютона – Лейбница позволяет в практической деятельности вычислять объемы тел, включая пирамиду, шар и т. д.

Частным случаем такой формулы является тело, полученное вращением графика функции вокруг оси ОХ. Площадь сечения есть площадь круга радиуса , т. е.

Тогда объем тела вращения может быть вычислен через

В целом сложившуюся методическую систему реализации темы «Первообразная. Интеграл» следует оценивать как несовершенную:

ü Опора на формальные операторные преобразования дифференцирования, интегрирования в математическом плане выглядит весьма ограниченной.

ü Развитие прикладной направленности первообразной, интеграла в виде вычисления площадей, объемов выступает в виде системы задач ограниченного спектра и с крайне малым спектром мыслительных операций.