Inžinerinės hidrologijos ir hidraulikos kursinis projektas

VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS Hidraulikos katedra Inžinerinės hidrologijos ir hidraulikos kursinis projektas Atliko: AAtn-07 gr. stud. L. Bacvinka Tikrino: prof. dr. A. Lukianas Vilnius 2009 I dalis. HIDROLOGINIAI SKAIČIAVIMAI UŽDUOTIS: Apskaičiuoti 3% tikimybės liūčių debitą iš mažo baseino, kuriame ežerų nėra. Baseino morfometriniai ir klimatiniai duomenys tokie: Baseino plotas A=1,8 km2; Baseino vidutinis nuolydis i=50‰; Baseine vyrauja moliai; Baseino paviršiaus šiurkštumo koeficientas mbp=0,30; Pagrindinės vandentakos vidutinis nuolydis i=30‰ ; Pagrindinės vandentakos ilgis L=1,05 km, šoninių vandentakių bendras ilgis yra ∑l=0,105 L km; Pagrindinės vandentakos hidraulinis parametras, apibūdinantis vagos būklę, mv=7; Teritorijoje, kurioje projektuojama vamzdinė vandens pralaida per kelią, maksimalus 1% tikimybės paros kritulių kiekis h1%= 80 mm. SKAIČIAVIMAI: Maksimalus 3% tikimybės debitas skaičiuojamas pagal formulę: čia: q1% – maksimalus 1% tikimybės debito modulis; φ – liūčių vandens nuotėkio koeficientas; h1% - maksimalus paros kritulių kiekis, mm δ koeficientas, įvertinantis baseine esančių pratakinių ežerų įtaką. Kadangi duotu atveju baseine ežerų nėra tai δ=1,0; A – baseino plotas.; λp – 1% tikimybės debito perskaičiavimo į bet kurią p% tikimybę koeficientas. Skaičiuoju nuotėkio koeficientą φ pagal formulę: čia ib – vidutinis baseino paviršiaus nuolydis, promilėmis (ib=50‰). Iš 1 lentelės pasirenku parametrus φ0 ir n, kurie įvertina baseino dirvožemius. 1. lentelė. Parametrai φ0 ir n. Baseino dirvožemiai Moliai Priemoliai, priesmėliai Smėliai φ0 n φ0 n φ0 n 0,56 0,50 0,38 0,65 0,30 0,80 φ0 = 0,56 ir n = 0,50 Vandens pritekėjimo į vagą baseino paviršiumi laikas (τbp) nustatytas iš grafiko (1 pav.), kuris pateiktas žemiau, atsižvelgiant į baseino hidromorfometrinę charakteristiką Фbp, kuri skaičiuojama pagal formulę: , Lvid – vidutinis bevagiais baseino paviršiais tekančio vandens kelio ilgis, km, jis skaičiuojamas pagal formulę: L – pagrindinės vandentakos ilgis, km; (duota L=1,05km) ∑l – šoninių intakų (upelių, kanalų) ilgių suma, km; (duota ∑l=0,1L km) mbp –baseino paviršiaus šiurkštumo koeficientas; (duota mbp=0,30) ib – vidutinis baseino paviršiaus nuolydis, promilėmis. (duota ib=50 ‰) km tuomet: Pagal, vandens pritekėjimo į vagą baseino paviršiumi laiko (τbp) priklausomybės nuo baseino hidromorfometrinės charakteristikos Фbp, grafike randu jog τbp=50 min. 1 pav. Vandens pritekėjimo į vagą baseino paviršiumi laiko (τbp) priklausomybės nuo baseino hidromorfometrinės charakteristikos Фbp grafikas Vagos hidromorfometrinė charakteristika skaičiuojama pagal formulę: L – pagrindinės vandentakos vagos ilgis, km. (duota L=1,05 km) ; iv – vidutinis vagos nuolydis, promilėmis (duota iv=30 ‰) ; mv – hidraulinis parametras, priklausantis nuo vagos būklės (duota mv=7). Iš maksimalaus 1% tikimybės liūties nuotėkio modulio q1% priklausomybės nuo Фv ir τbp grafiko, pagal τbp=50 min. ir Фv=15,85 randu q1%. 2 pav. Maksimalus 1% tikimybės liūties nuotėkio modulio q1% priklausomybės nuo Фv ir τbp grafikas q1% = 0,12 Maksimalių 1% tikimybės debitų perskaičiavimo į bet kurią p1% tikimybę λp koeficientas nustatomas pagal 2 lentelę. 2 lentelė. Maksimalių 1% tikimybės debitų perskaičiavimo į kitų tikimybių debitus λp koeficientai. Baseino plotas Tikimybė p, procentais A, km2 1 2 3 5 10 Aiv; 0,41>0,20, tai vandens pralaidos nuolydį ip priimu 0,36%. ip=0,36% 2.1.4. Pralaidos ilgio lp skaičiavimas Pralaidos ilgis lp (m) skaičiuojamas pagal formulę: lp = bsan + 2msan (Hsan-Dg) čia: lp – pralaidos ilgis, m; bsan – kelio sankasos viršaus plotis, m; jis lygus 6,5 m, kadangi duota V kelio kategorija; msan – kelio sankasos šlaito koeficientas; jis lygus 2,0 pagal sankasos gruntą (molis); Dg – pralaidos vamzdžio vandens įtekėjimo vietoje skersmuo, m; jis lygus 1,60 (vamzdžio skersmeniui d); Hsan – sankasos aukštis m; skaičiuojamas pagal sankasos viršaus ir vagos dugno altitudžių skirtumą (26,30-21,30=5m). lp =6,5+ 2∙2(5-1,60)=20,1 m 2.1.5. Vandens gylio ištekėjimo iš pralaidos vamzdžio pabaigoje skaičiavimas Neskaičiuodamas vandens laisvojo paviršiaus padėties pralaidos vamzdyje apytiksliai priimu, kad ištekančio iš pralaidos vamzdžio vandens gylis yra toks: hišt=0,8·hk čia: hk – kritinis gylis vamzdyje, m 2.1.6. Skerspjūvio ploto Aišt ir hidraulinio spindulio Rišt nustatymas Parametras Aišt ir Rišt randamas pagal santykį . Projektuojamas pralaidos skersmuo d=1,60m. Santykis , tada pagal grafiką, kuris skirtas Aišt ir Rišt reikšmėms nustatyti nustatau, kad santykis , o santykis . Iš turimų reikšmių surandu Aišt ir Rišt Aišt =0,345∙1,602=0,8832m2 Rišt =0,23∙1,60=0,368m 2.1.7. Vandens greičio višt pralaidos pabaigoje nustatymas Žinodama Aišt skaičiuoju tekėjimo greitį ištekant vandeniui iš pralaidos vamzdžio. Vandens greitis višt skaičiuojamas pagal formulę: višt= višt= 3. Normaliojo gylio h0 ir kritiškojo gylio hk žemutiniame pralaidos bjefe skaičiavimas 3.1. Normaliojo gylio h0 žemutiniame pralaidos bjefe skaičiavimas Siekiant greičiau nuslopinti vandens srauto energiją, vagos dugnas stiprinamame ruože dažnai praplatinamas iki Bžb=2∙bp čia: Bžb – kanalo dugno plotis žemutiniame bjefe; bp - pralaidos plotis, m. δ - vamzdžio sienelės storis, m. ∆u – vamzdžių užpildo storis, m(paprastai ∆u≥1,0m); bp – pralaidos plotis, m; Pralaidos plotis apsakaičiuojamas pagal formulę: čia: n- pralaidos eilių skaičius; d- pralaidos vamzdžio vidaus skersmuo; δ- vamzdžio sienelės storis, m. Bžb=2∙6,04= 12,08m Normalųjį gylį h0 radame iš debitų kreivės Q=f(h), kurią sudarome pagal debito formulę tolygniam tekėjimui. čia: A- tėkmės skerspjūvio plotas; C- šeži koeficientas; R- hidraulinis spindulys; iv- vagos dugno nuolydis. Priimu h0 =1,0 m, tada: A=(Bzb+m∙h0)∙h0=12,08+2∙1,0=14,08m2 χ=Bzb+2∙h0∙=12,08+2 ∙1,0=16,55m m3/s m3/s Parenku keletą gylio h reikšmių, skaičiuoju jas atitinkančias debito modulio reikšmes. Skaičiavimo rezultatus surašau į 2 lentelę. 2 lentelė. Duomenys ryšio grafikui Q=f(h) sudaryti h, m A, m2 χ, m R, m C, m0,5/s Q, m3/s 0,6 7,97 14,76 0,54 36,10 3,66 0,8 10,94 15,66 0,70 37,69 5,98 1,0 14,08 16,55 0,85 38,93 8,75 Pagal skaičiavimų duomenis braižome ryšio Q=f(h) grafiką. Iš grafiko randame, kad Q, m3/s 2 pav. Ryšio Q=f(h) grafikas Iš grafiko, kai Q=7,45m3/s, tai h0=0,91 m ir atlieku patikrinimą: m Paklaida: Išvada: normalusis gylis žemutiniame bjefe yra h0=0,91 m. 3.2. Kritinio gylio hk žemutiniame bjefe skaičiavimas Trapecinės formos vagos kritinį gylį skaičiuojame pagal šią lygtį: čia: Ak ir Bk – atitinkamai tėkmės skerspjūvio plotas ir tėkmės viršaus plotis, apskaičiuoti, kai h=hk . Skaičiuojamos reikšmės, kai pasirinktos 5 skirtingos hk reikšmės. Skaičiavimo rezultatai pateikti 3 lentelėje. 3 lentelė. Kritinio gylio hk žemutiniame bjefe nustatymas Eil.Nr. hk, m 1 0,2 2,50 12,88 1,21 2 0,25 3,15 13,08 2,39 3 0,30 3,80 13,28 4,13 4 0,35 4,47 13,48 6,63 Braižoma ryšio kreivė hk, m Ak3/Bk, m5 3 pav. Ryšio kreivė Iš grafiko kai , tai nustatau, kad hk=0,348 m ir atlieku patikrinimą: m Paklaida: Išvada: kritinis gylis žemutiniame bjefe yra hk=0,348m 4. Srauto tekėjimo sąlygų nustatymas žemutiniame bjefe (hidraulinio šuolio tipas) Vandens gylis hpl visiško tėkmės išskleidimo pjūvyje, kuris yra atstumu lpl nuo pralaidos vamzdžio pabaigos, yra duotas sąlygoje : Atstumui nuo pralaidos pabaigos iki visiško tėkmės išsiskleidimo pjūvio skaičiuoti taikoma formulė: m Portaliniams antgaliams – tėkmės, ištekančios iš pralaidos, pasiskleidimo kampas β = 30º=0,577. Gylis hpl šiuo atveju yra pirmasis susietas hidraulinio šuolio gylis. Antrąjį susietąjį gylį trapecinio skerspjūvio atveju skaičiuoju pagal Rachmanovo formulę: hpl=h‘pl=0,34m m Priklausomai nuo normaliojo gylio žemutiniame bjefe h0 ir atrojo susieto gylio nustatau hidraulinės tėkmės sąlygą: kai: =0,14 0,25·Qk =0,25·20,432=5,108 m3/s. 5.2. Žemutinio bjefo stiprinimo konstrukcijų parametrų parinkimas. Skaičiuoju stiprinamo ruožo ilgį Lst: m Čia: bp – pralaidos plotis. Stiprinamojo ruožo gale maksimalų išplovimų dydį apytiksliai galima suskaičiuoti pagal šią formulę: m čia: η – koeficientas, įvertinantis plovimo trukmę, (molio gruntams η = 0,98); dp – pralaidos vamzdžio skersmuo; bp – pralaidos plotis. d – skaičiuojamasis grunto dalelių skersmuo, kuris lygus 0,02 (moliui). Parinkau stiprinimo konstrukciją su užkarpa sutvirtinto ruožo gale, kadangi maksimalaus išplovimo gylis . 5 pav. Žemutinio bjefo stiprinimo konstrukcijos schema: 1 – sutvirtintas ruožas, 2 – užkarpa. 5.3. Skaičiuoju patikslintą stiprinimo konstrukcijos ilgį: m čia, k – parametras, priklausantis nuo stiprinimo konstrukcijos tipo, jis lygus 0,6 (stiprinimo konstrukcija su užkarpa sutvirtinto ruožo gale). Skaičiuoju pereinamojo ruožo – nuo praplatintos vagos dalies pabaigos iki normaliojo vagos pločio – ilgį: m Skaičiuoju stiprinamo ruožo storį t nuo žemutinio bjefo pradžios iki visiško tėkmės išsiskleidimo pjūvio, atsižvelgiant į ištekančio iš pralaidos vamzdžio vandens gylį hišt ir parenku: m Užkarpa įgilinama iki hst=∆hmax=0,9746m. Užkarpos plotis hst=0,5·∆hmax=0,5·0,974=0,487 m. 5. 4. Aukštutinio bjefo stiprinimo konstrukcijų parametrų parinkimas: Skaičiuoju stiprinamo ruožo ilgį Lab: m Papildomai tikrinu, koks būtų stiprinamo ruožo ilgis aukštutiniame bjefe skaičiuojant jį pagal tokią formulę: m čia: msan – kelio sankasos šlaito koeficientas, lygus 2,0; Dg – pralaidos vamzdžio galo skersmuo, lygus 1,60 (vamzdžio skersmeniui d). Iš dviejų apskaičiuotų reikšmių pasirenku didesnę stiprinamo ruožo ilgio reikšmę: Lvb = 7,482 Stiprinamo ruožo aukštutiniame bjefe dugno plotį Bab parenku pagal pralaidos antgalio tipą. Kadangi mano pralaidos antgalis yra portalinis – Bab = bp = 6,04 m. Skaičiuoju pereinamojo ruožo ilgį: m čia: l – pereinamojo ruožo ilgis: m IŠVADA: Pagal gautus hidrologinius duomenis Q=7,45 m3/s ir pagal duotus duomenis užduotyje suprojektavau 3 eilės gelžbetoninę pralaidą iš 1,60 m diametro vamzdžio. Pralaidos ilgis – 20,10 m. Taip pat pagal molio gruntą ir pagal srauto tekėjimo sąlygas parinkau stiprinimo konstrukciją su užkarpa sutvirtinto ruožo gale, nes išplovų gylis siekia 0,974 m t.y. yra didesnis nei 0,50 m. Žemutiniame bjefe stiprinimo konstrukcijos ilgis – 18,704 m, o aukštutiniame bjefe – 7,482 m. Visi kiti parametrai nurodyti išilginiame pjūvyje ir plane. Naudota literatūra 1. A. Lukianas. Inžinerinė hidraulika. Vilnius „Technika“ 2001 2. A. Lukianas. Hidrologiniai skaičiavimai. Vilnius “Technika” 1998 3. „Statybos taisyklės ST 887 1063.01:2002“ 4. Prieiga per internetą: http://estud.vgtu.lt/users/files/dest/2722/papildomi%20nurodymai%20hidrauliniams%20skaiciavimams%20atlikti.doc

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!