OBLICZENIA HYDRAULICZNE BUDOWLI NP.JAZU:

Obliczenia te pozwalają ustalić:

• Wymiary otworów (światła jazu) przeznaczonych do przepuszczania wód, które stanowią podstawę dla określenia przekroju poprzecznego jazu

• Objętość przepływu wody przy opuszczonych lub podniesionych zamknięciach

Większość budowli pracuje jako przelewy zupełne lub zatopione

JAZY RUCHOME PROJEKTUJEMY ZAZWYCZAJ JAKO PRZELEWY O SZEROKIEJ KORONIE

Celem obliczeń hydraulicznych dla przelewów jest określenie światła całkowitego tzn. sumy odległości między filarami i przyczółkami

Obliczenie światła przelewu wykonuje się przez:

1. Bezpośrednie wyliczenie z odpowiednich wzorów

2. Bądź sprawdzenie warunków przejścia danej objętości przepływu wody przez otwór o założonych wymiarach

Dla określenie całkowitego światła potrzebne są następujące dane:

• Obliczeniowa objętość wody przepływu, który powinien być przepuszczony przez jaz (Qm i Qk wg Rozporządzenia z 2007r. – klasa budowli – prawdopodobieństwo wystąpienia przepływu – wartość natężenia przepływu wody Qm-k)

• Dopuszczalna wysokość spiętrzenia tzn. różnica rzędnych zw.wody górnej i dolnej przy przejściu obliczeniowego przepływu. Określa się ją na podstawie rozważenia możliwości zatopienia lub podtopienia terenów wyżej położonych

• Rzędna dolnej wody hd przy przepływie obliczeniowym Qm (wg Krzywej Natężenia Przepływu KNP)

• Rzędna progu (ustalona na podstawie możliwości pogłębienia lub zamulenia dna, konieczności przepuszczania rumowiska, sposobu wykonania robót i rodzaju zamknięć)

• Warunki zlodzenia i pochodu lodów (w projekcie przyjmujemy, że lodu nie ma!)

ŚWIATŁO JAZU NALEŻY USTALIĆ W OPARCIU O:

• Warunki dopuszczalnych prędkości przepływu, przepuszczaniu lodów

• Dopuszczalne piętrzenie

• Podział światła na przęsła itp. (patrz Rozporządzenie 2007)

PRZELEW O SZEROKIEJ KORONIE W PRAKTYCE INŻYNIERSKIEJ UWAŻA SIĘ ZA NIEZATOPIONY, GDY JEST SPEŁNIONY WARUNEK:

Hd < nHo

n=0,73-0,87, średnio n= n=0,80, bezpiecznie n=0,73

Q = m*b₀* $\sqrt{\mathbf{2}\mathbf{g}}$ * Ho^3/2

m- współczynnik wydatku przelewu

b- światło jazu

Ho = H+$\frac{\mathbf{\text{Vo}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}\mathbf{g}}$ [m]

H- wys. Wody górnej pod progiem w m

Vo – prędkość wody dopływającej, w m/sek

G = 9,81m/sek2

b₀= epsilon * b – światło po uwzględnieniu dławienia, w m

Epsilon = 1-a*$\frac{\mathbf{\text{Ho}}}{\mathbf{b}\mathbf{+}\mathbf{\text{Ho}}}$

Gdzie:

1. Współczynnik uwzględniający kształt filaru

2. Światło jednego przęsła w m

$$b_{przesla} = \frac{Qm/3}{m*\sqrt{2g*H^{3}}}$$

$$b_{1przesla\ rz} = \frac{bprzesla}{\text{epsilon}}$$

Współczynnik wydatku m:

Korona z wejściem prostokątnym:

Przy Pg/Ho =

1. 1,5 – m=0,32

2. 1,5-1,0 - m=0,33

3. 1-1,5 – m=0,35

4. <0,5 – 0,37

• Różne kształty filarów – rys., do tego współczynnik a (do wzoru na współczynnik dławienia poziomego epsilon) dla różnych kształtów filara – np. a=0,11

• Współczynnik fi dla przelewu zatopionego o szerokim progu

m= 0,31 -> fi = 0,81

m= 0,32 -> fi = 0,84

m= 0,33 -> fi = 0,87

m= 0,34 -> fi = 0,90

m= 0,35 -> fi = 0,93

m= 0,36 -> fi = 0,96

m= 0,37 -> fi = 0,98

m= 0,38 -> fi = 0,99

Jeśli przelew zatopiony:

Q = fi * bo * h $\sqrt{2g(Ho - h1)}$

Fi – współczynnik w zależności od wielkości m

h1-głębokość wody dolnej nad progiem

reszta – jak dla niezatopionego

Q - miarodajne

8.11

PROJEKTOWANIE NIECKI WYPADOWEJ

Tok obliczeniowy:

1. Głębokość niecki

Etap 1. Wyznaczenie strefy przepływów, dla których należy wykonać nieckę, aby zatopić odskok hydrauliczny (hd<h2)

Etap 2. Obliczenie głębokości niecki dla współczynnika zatopienia n=1 dla różnych przepływów Q w postaci tabelarycznej oraz wykresu zależności d(Q). Odczytanie z w/w wykresu maksymalnej głębokości niecki dmax i przepływu Qdmax korespondującego

Jeżeli z obliczeń wyjdzie ze niecka jest niepotrzebna, to przyjmujemy nieckę konstrukcyjną o głębokości 30cm.

Etap 3. Obliczenie głębokości niecki dla współczynnika zatopienia n=1,1 (tok obliczeń taki sam jak w etapie 1 i 2)

Etap 4. Sprawdzenie zatopienia niecki dla głębokości obliczonej w etapie 3 (współczynnik zatopienia n>1, tok obliczeń jak w w/w etapach)

1. Długość wypadu – suma długości spadania strugi, długości odskoku zatopionego i długości ubezpieczenia dodatkowego

TOK OBLICZEŃ:

1. Obliczenie przepływu jednostkowego

q=Q/b

1. Obliczenie prędkości dopływowej:

Vg=Q/Fg

Gdzie Fg jest polem powierzchni przekroju poprzecznego wody górnej. W przypadku jazu ruchomego w warunkach eksploatacyjnych głębokość wody na górnym stanowisku jest stała, zatem Fg=const.

1. Obliczenie wysokości prędkości dla górnej wody

Kg =( alfa*Vg²)/2g

1. Obliczenie wysokości energii przed przelewem (jazem)

Eo=Hp + kg

1. Obliczenie pierwszej głębokości sprzężonej h1 (najlepiej metodą kolejnych prób)

Eo = h1+ $\frac{q^{2}}{2g*\text{fi}^{2}*{h1}^{2}}$

1. Obliczenie II głębokości sprzężonej

. h2= 0,5h1 ($\sqrt{1 + \frac{8*alfa*q^{2}}{g*{h1}^{3}} - 1)}$

1. Wyznaczenie strefy przepływów dla których należy wykonać nieckę.

Tok obliczeń od punktu 1 do 6 należy powtó®zyć dla kilku, kilkunastu przepływów, aby sporządzić wykres zależności II głębokości sprzężonej h2 od natężenia przepływów Q i nanieść go na wykres z krzywą konsumpcyjną hd=f(Q)

1. Obliczenie przepływów jednostkowych:

. q=Q1/b

1. Obliczenie prędkości dopływowych (poziom piętrzenia stały Hp=hg=const)

Vq=Q/Fg

1. Obliczenie wysokości energii przed jazem:

Eo = Hp + $\frac{alfa*\ \text{Vg}^{2}}{2g}$

1. Obliczenie wartości funkcji F(tau)

F(tau) = $\frac{q}{fi*\ \text{Eo}^{3/2}}$

Wartość współczynnika

1. Tablice agroskina

2. Obliczenie wartości głębokości sprzężonych

. h1= tau1 * Eo

h2=tau2 * Eo

1. Obliczenie przewyższenia linii energii na wyjściu z niecki ponad poziom dolnej wody

Delta zo (w zeszycie!)

1. Obliczenie głębokości niecki dla przypadku n=1

$$d_{0} = h2 - hd - delta\ z0 + \ \frac{alfa*\ q^{2}}{2g*\ {h2}^{2}}$$

1. Wyznaczneie głębokości niecki wypadowej

Na podstawie obliczeń wg pktów 8-15 dla przepływów Q1,Q2…Qi sporządzamy wykres d0=f(Q) z którego odczytujemy maksymalną wartość głębokości niecki przy założonym współczynniku zatopienia n=1

W przypadku gdy przyjmujemy współczynnik zatopienia n>1, głębokość niecki wyznaczamy w związku

. d=n*d0max + (n-1)(hd+deltaz)

I sprawdzamy poprawnosc przyjęcia głębokości niecki wg punktów 17-21.

1. Obliczenie wysokości energii przed przelewem (jazem) względem dna niecki

E0’ = E0 + d

1. Obliczenie funkcji F’(tau)

2. Obliczenie głębokości sprzężonych odskoku hydraulicznego powstającego w niecce:

3. Obliczenie przewyższenia poziomu wody w niecce ponad poziom dolnej wody

4. Obliczenie współczynnika zatopienia odskoku n

( n musi być większe od 1!)