POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA ROK AKADEMICKI 2004/05

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA STUDIA DZIENNE

I INŻYNIERII ŚRODOWISKA SEM.VI

KIERUNEK: INŻYNIERIA ŚRODOWISKA

KATEDRA INŻYNIERII WODNEJ

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU

„INŻYNIERIA WODNA”

PROJEKT JAZU

WYKONALI:

NORBERT ROGOWSKI

KATARZYNA SIEDLAK

Gr. 302 L_04

I. Obliczenie wstępne.

1. Obliczenie wysokości energii strumienia wody dopływającej do jazu.

Gdzie:

H- wzniesienie wody górnej ponad wzniesienie jazu, H=1,59 [m]

α- współczynnik Saint-Venta, α=1,1

V₀- prędkość dopływu wody do jazu, V₀=1m/s

g- przyspieszenie ziemskie

H=hz+z=1,32+0,27=1,59 [m]

Gdzie:

hz- wzniesienie wody dolnej WD (Q_m) ponad wzniesienie jazu, hz=1,32m

z- dopuszczalne piętrzenie przy przejściu przepływu Q_m, z=0,27m

2. Wstępne określenie zatopienia przelewu.

Warunek:

hz>0,8*H₀ - przelew zatopiony,

hz ≤0,8*H₀ - przelew niezatopiony,

1,32=0,8*1,65 - warunek na przelew niezatopiony jest spełniony

3. Obliczenie szerokości otworów B:

Gdzie:

Q_m- przepływ miarodajny, Q_m=33 m³/s

m- współczynnik wydatku przelewu, m=0,38

ξ- współczynnik dławienia bocznego, ξ=1,0

hz- jak wyżej

H₀- jak wyżej

4. Dobór zamknięć:

Rodzaj zamknięcia: zasuwowe, klapowe

Obliczenie wysokości zamknięcia:

Hz=Δh+h=1,6+0,2=1,8m

Gdzie: Δh -przyjęta wysokość ,Δh=0,2m

h=NPP-Rz.p.j.=90,50-88,90=1,60m

Przyjęto zamknięcie z katalogu zamknięć o numerze katalogowym 461

Liczna potrzebnych zamknięć:

n=B/bz=9,25/3= 3,08 ≈3,0

bz- szerokość pojedynczego otworu, przyjęto bz=3m

Światło jazu: 3otwory*3,0m=9,0m

Przyjęto trójkątny kształt głowicy filaru:

bz=3,0m → 2 ≤bz ≤3m → kształt trójkątny

d=0,6m

Przyjęty kształt progu jazu:

dla 0,2 m<Pg≤0,4m

Pg=88,90-88,50=0,40m

α=45˚

II. Obliczenia położenia wody górnej przy przepływie miarodajnym.

1. Obliczenie współczynnika wydatku m dla danego otworu.

a). Obliczenie wartości współczynnika md:

Dla a:H= 0,007 i Pg/H=
z tabeli nr 24 odczytano md= 0,353

b). Obliczenie współczynnika mb:

Z tabeli nr 25 dla skrzydeł ukośnych i dla B/B₁=0,0 odczytano mb= 0,352

c). Obliczenie wartości Fd i Fb:

- Dla otworu środkowego:

Gdzie:

B- szerokość pojedynczego otworu w świetle B=3m

B₁- szerokość pojedynczego otworu w osiach B=3,6m

- Dla otworów skrajnych

Ponieważ mb<md → obliczamy współczynnik wydatku m ze wzoru:

- Dla otworów środkowych:

m₁=mb+(md-mb)Fb+(0,385-md)FdFb₁

m₁=0,352+(0,353-0,352)0,588+(0,385-0,353)0,418*0,588=0,360

-Dla otworów skrajnych:

m₁^s= mb+(md-mb)Fb+(0,385-md)FdFb₁^s

m₁^s=0,352+(0,353-0,352)0,219+(0,385-0,353)0,418*0,219=0,355

2. Sprawdzenie warunku zatopienia przelewu:

Przelew o szerokiej koronie jest zatopiony gdy: hz≥n*H₀

Gdzie:

hz=1,32m, H₀=1,65m

n- współczynnik odczytany z wykresu na podstawie współczynnika m i k=

Fd=(t*m₁+b)*t=(1,92*1,75+9)*1,92=23,73m²

Gdzie:

t=tm

m₁- nachylenie skarp przy jazie równe 1,75

b- szerokość dna rzeki równa 9m

k=

- Dla otworów środkowych (m₁ i k ) odczytano n=0,865

- Dla otworów skrajnych (m₁^s i k ) odczytano n=0,860

- Dla otworów środkowych:

hz≥n*H₀

1,32 0,865*1,65

1,32<1,427

Wniosek : przelewy środkowe są niezatopione

- Dla otworów skrajnych:

hz≥n*H₀

1,32 0,860*1,65

1,32<1,419

Wniosek : przelewy skrajne są niezatopione

3. Obliczenie przepustowości dla danego otworu:

Przelew niezatopiony:

Gdzie:

B- szer. pojedynczego otworu w świetle, B=3m

H₀=2,186m

Przepustowość otworu środkowego jest równa:

Przepustowość otworu skrajnego jest równa:

Przepustowość całego jazu jest zatem równa:

Q_c=Q+2*Q_skr.=10,139+2*9,998=30,14m³/s

Q_m=33m³/s

Różnica między Q_m a Q_c jest równa 2,86 m³/s, czyli w granicach błędu.

Obliczenie rzędnej maksymalnego piętrzenia przy Q_m:

MaxPP(Q_m)=Rz.p.j. +H=88,90+1,59=90,49 m n.p.m

Obliczenie rzędnej góry budowli:

NPP- 90,50 m n.p.m.

MaxPP(Q_m)-90,49 m n.p.m

Większą wartość ma NPP=90,50m n.p.m.

Rzędna góry budowli = 90,50m n.p.m+1m=91,50m n.p.m.

III. Obliczenie położenia wody górnej przy przepływie kontrolnym.

1. Obliczenie wysokości energii strumienia wody na dopływie do jazu:

Przelew niezatopiony:

Gdzie:

Q_k- przepływ kontrolny równy 45 m³/s

B- szerokość wszystkich otworów w świetle równa 9m

m- średnia wartość współczynnika wydatku m=

2. Obliczenie prędkości wody dopływającej do jazu:

Gdzie:

F=(tm*m₁+b)*tm=(1,92*1,75+9)1,92=58,06m²

3. Obliczenie wysokości prędkości:

4. Obliczenie maksymalnego poziomu piętrzenia:

MaxPP(Q_k)= Rz.p.j.+H_k=88,90-1,62=90,52m n.p.m

Gdzie:

H_k=

IV. Obliczenia niecki wypadowej:

1. Obliczenie wydatku jednostkowego maksymalnego:

2. Obliczenie wysokości strumienia energii:

E₀=NPP-Rz.d.st.d+

3. Obliczenie przepustowości w zależności od liczby otworów:

wydatek jedn. q [m^2/s]	hkr [m]	ξ0	ξC	ξC"	h1 [m]	h2 [m]	√Fr1 [-]	Liczba czynnych otworów									Fr1
																I			II			III
																Q1	t	d	Q2	t	d	Q3	t	d
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
0,5	0,295	7,559	0,264	2,620	0,078	0,773	7,4	1,5	0,29	0,483	3	0,52	0,253	4,5	0,71	0,063	54,760
1,0	0,467	4,775	0,338	2,270	0,158	1,06	5,08	3	0,52	0,54	6	0,87	0,19	9	1,16	-0,1	25,806
1,5	0,612	3,644	0,395	2,060	0,242	1,261	4,02	4,5	0,71	0,551	9	1,16	0,101	13,5	1,47	-0,209	16,160
2,0	0,742	3,005	0,445	1,907	0,33	1,415	3,37	6	0,87	0,545	12	1,38	0,035	18	1,68	-0,265	11,357
2,5	0,861	2,590	0,503	1,784	0,433	1,536	2,8	7,5	1,01	0,526	15	1,55	-0,014	22,5	1,81	-0,274	7,840
3,0	0,972	2,294	0,538	1,677	0,523	1,63	2,53	9	1,16	0,47	18	1,68	-0,05	27	1,88	-0,25	6,401
3,5	1,077	2,071	0,586	1,578	0,631	1,699	2,23	10,5	1,25	0,449	21	1,77	-0,071	31,5	1,91	-0,211	4,973

• Głębokość niecki wypadowej:

d= h₂ - t= 1,261-0,715=0,551 [m]

gdzie:

h₂- druga głębokość sprzężona h₂=1,261[m]

t- głębokość w dolnym stanowisku odczytana z krzywej przepływu t=f(Q)=0,715[m]

Założenia:

Dąży się do tego aby odskok był jak najbliżej i aby zwierciadło wody za odskokiem było niższe od zwierciadła wody w korycie, obniża się więc dno i oblicza nieckę wypadową.

1. Gdy h₂ > t wykonujemy nieckę wypadową

2. Gdy h₂ ≤ t niecka nie jest potrzebna a odskok jest zatopiony

3. 
   

4. szukamy największej potrzebnej głębokości niecki wypadowej dla różnych przypadków przepływu

Obliczenie nowej głębokości niecki:
Z uwagi, że dno niecki jest poniżej dna rzeki w dolnym stanowisku wartość E₀ zmieni się na E`.

q_max, d_max - odczytujemy z tabeli

Obliczenie nowej głębokości niecki:

1. dla q_max i d_max z tabeli h₂ i t

d`=1,15h₂-t =1,15*1,261-0,71=0,74[m]

2. dla E₀ i h₂ obliczamy E`

E`=E<sub>0</sub>+d`=2,23+0,74=2,97[m]

c) dla E` i q<sub>max</sub> odczytujemy z tabeli h`₁= 0,203 [m] i h`₂=1,407[m]

Obliczamy n`

n`=

n`=

Warunek spełniony.

d) Obliczenie długości niecki.

• Obliczenie odległości spadowej L_s:

Gdzie:

h=Ho-0,5hp=0,034[m]

y=p+0,5hp=2,94+2,94*0,5=4,41 [m]

hp=0,64Ho=0,032[m]

p=NPP-Rz.dna niecki=90,50-87,56=2,94[m]

H₀=0,05[m]

h=Ho-0,5*0,64Ho=Ho*(1-0,32)=0,68Ho=0,034[m]

• Obliczenie rzędnej dna niecki:

Rz.d.n= Rz.d.st.d-d'=88,30-0,74=87,56 m n.p.m

• Wyznaczenie drugiej głębokości sprzężonej.

Em=H₀+(Rz.p.j.-Rz.d.n.)=1,65+(88,90-87,56)=1,65+1,34=2,99m

Odliczenie odległości walca wodnego:

L₀=3*h₂=3*1,978=5,934[m]

Gdzie:

h₂-odczytano z tabel dla Em=2,99 (przyjęto 3,0) i q_max=3,35 (przyjęto 3,4 m²/s), h₂=1,978

• Obliczenie całkowitej długości niecki.

Lm= Ls + Lo= 0,66+5,934=6,594 ≈ 6,60[m]

V. Obliczenie warunku filtracji

Na podstawie metody Bligh`a - Lane`a:

1. Obliczenie długości najkrótszej drogi filtracji

L₀=α*C*H

Klasa ważności bodowy-III; α=0,8

Współczynnik dla piasku gruboziarnistego; C=5

H=NPP-WD; H=90,50-88,90=1,60m

L₀=0,8*5*1,6=6,4m

2. Obliczenie długości rzeczywistej drogi filtracji.

ΣL₁=L_2-3+L_4-5+L_6-7

ΣL₁=0,5+0,58+8,10=9,18m

ΣL₂=L_1-2+L_3-4+L_5-6+L_7-8

ΣL₂=1,1+0,81+1,2+1,24=4,35m

LRz>L0-WARUNEK SPEŁNIONY

3. Rozkład ciśnienia hydraulicznego

Obliczenie wyporu, momentu obrotowego, wyznaczenie promienia zastępczego

Pole		Wypór	Promień	Moment
figury Fi [m2]		jednostkowy Wi[N]	obrotu Ri [m]	obrotowy [Nm]
F1=	9,04	1046452,3	10,5	10987749,2
F2=	8,38	970052	3,97	3851106,4
F3=	9,02	1044137,2	5,59	5836726,9
F4=	0,64	74085,1	8,43	624537,4
F5=	0,28	32412,2	10,47	339355,7
F6=	0,35	40515,3	10,94	443237,4
suma	27,71	3207654,1		22082713

Promień zastępczy

---