Dane:

Rz_wobl=119,4 m n.p.m.

Rz_dna=117,41 m n.p.m.

Rz_ww=119,4 m n.p.m.

Rs_sw=118,11 m n.p.m.

z=0,3 m

Q_u=3,5 m³/s

Grunt podłoża: Pr – piasek gruby

Rz_wnprzep.=7m

1. Obliczenie krzywej wydatku przekroju Q=f(h)

h	A	Adod	U	Udod	Rh	Rhdod	I	n1	n2	v	Q
[m]	[m^2]	[m^2]	[m]	[m]	[-]	[-]	[-]	[-]	[-]	[m/s]	[m^3/s]
0,2	0,3462	-	2,716	-	0,1275	-	0,001203	0,025	-	0,3514	0,1217
0,4	1,0356	-	4,801	-	0,2157	-	0,001203	0,025	-	0,4990	0,5167
0,6	2,0339	-	5,647	-	0,3602	-	0,001203	0,025	-	0,7023	1,4284
0,8	3,2531	-	7,063	-	0,4606	-	0,001203	0,025	-	0,8275	2,6918
1	4,653	-	7,839	-	0,5936	-	0,001203	0,025	-	0,9799	4,5595
1,2	6,1809	-	8,598	-	0,7189	-	0,001203	0,025	-	1,1134	6,8817
1,4	7,8148	-	9,334	-	0,8372	-	0,001203	0,025	-	1,2324	9,6312
1,6	9,5892	-	10,026	-	0,9564	-	0,001203	0,025	-	1,3468	12,9143
1,8	11,4632	-	10,636	-	1,0778	-	0,001203	0,025	-	1,4584	16,7178
2	13,4324	-	11,339	-	1,1846	-	0,001203	0,025	-	1,5532	20,8638
2,2	15,6046	2,4423	12,713	14,371	1,2275	0,1699	0,001227	0,025	0,04	1,8750	29,2582
2,4	17,9046	5,2212	12,713	15,260	1,4084	0,3422	0,001251	0,025	0,04	2,2102	39,5726
2,6	20,2046	8,0851	12,713	15,797	1,5893	0,5118	0,001275	0,025	0,04	2,5163	50,8417

$$v = \frac{1}{n} \bullet R_{h}^{2/3} \bullet I^{1/2} = \frac{1}{0,025} \bullet {0,1275}^{2/3} \bullet {0,001203}^{1/2} = 0,3514\ m/s$$

Q = A • v = 0, 3462 • 0, 3514 = 0, 1217m³/s

1. Obliczenie światła jazu

Rz_dna=117,41 m n.p.m.

Rz_ww=119,4 m n.p.m.

Rs_sw=118,11 m n.p.m.

z=0,3 m

Dla wielkiej wody z krzywej konsumpcyjnej:

Q_ww=20,85 m³/s

H_max=119,4-117,41=1,99 m

P_g=1 m

v_o=Q_ww/A_ww=20,85/13,42=1,5537 m/s

H_o=H_max-P_g+α v_o²/2g=1,99-1+1,15*1,5537²/2*9,81=1,1315 m

Dla celów projektowych wybrano przyczółki o kształcie zaokrąglonym, sam jaz jest o kształcie praktycznym, więc:

m=0,482

σ_k=0,954

σ_z=0,957

E=0,954

Zatem światło jazu wynosi:

$$B = \frac{Q}{m \bullet \sqrt{2g} \bullet H_{o}^{3/2} \bullet \sigma_{k} \bullet \rho_{z} \bullet \varepsilon} = \frac{20,85}{0,482 \bullet \sqrt{2 \bullet 9,81} \bullet {1,1315}^{3/2} \bullet 0,954 \bullet 0,957 \bullet 0,954} = 12,70\text{\ m}$$

1. Parametry niecki wypadowej

H(A):

B = 12,7 m; α=1,15; β=1,05; a/p_g=0,35; Δ=1,05; z=0,3 m

$$Q = m \bullet B \bullet \sqrt{2g} \bullet H_{o}^{3/2} \bullet \sigma_{k} \bullet \rho_{z} \bullet \varepsilon = 0,491 \bullet 12,7 \bullet \sqrt{2 \bullet 9,81} \bullet {0,050101}^{3/2} \bullet 0,954 \bullet 1 \bullet 0,7 = 0,206845\ m^{3}/s$$

h_z=h_d-z=0,2-0,3=-0,1m

L=3*E_o=3*1,150101=3,450302 m

h	A	vo'	Ho	m	σk	σz	ε	Q	vo=Q/A	<3%?	hd	hz	hz/Ho
[m]	[m^2]	[m/s]	[m]	[-]	[-]	[-]	[-]	[m^3/s]	[m/s]	[-]	[m]	[m]	[-]
0,05	5	0,041414	0,050101	0,491	0,954	1	0,7	0,206845	0,041369	0,109523	0,2	-0,1	-1,99599
0,1	5,3	0,045617	0,100122	0,491	0,954	0,41	0,7	0,239585	0,045205	0,912664	0,4	0,1	0,998782
0,15	5,8	0,189254	0,152099	0,490	0,954	1	0,7	1,09191	0,18826	0,527569	0,52	0,22	1,446423
0,2	6,1	0,281692	0,204651	0,490	0,954	1	0,7	1,704184	0,279374	0,829388	0,65	0,35	1,710229
0,25	6,7	0,362041	0,257683	0,489	0,954	1	0,7	2,402904	0,358642	0,947558	0,76	0,46	1,785141
0,3	7	0,464264	0,312634	0,489	0,954	1	0,7	3,211161	0,458737	1,20486	0,85	0,55	1,759247
0,35	7,5	0,552415	0,367887	0,488	0,954	1	0,7	4,090633	0,545418	1,282872	0,96	0,66	1,794031
0,4	7,9	0,651553	0,424883	0,488	0,954	1	0,7	5,077186	0,642682	1,380302	1,05	0,75	1,765193
0,45	8,2	0,762422	0,484071	0,487	0,954	1	0,7	6,161589	0,751413	1,46507	1,15	0,85	1,755939
0,5	8,7	0,852131	0,542561	0,487	0,954	1	0,7	7,311415	0,840393	1,396812	1,22	0,92	1,695662
0,55	9,1	0,952175	0,603141	0,486	0,954	1	0,7	8,551939	0,939774	1,319674	1,31	1,01	1,674566
0,6	9,7	0,371488	0,608089	0,486	0,954	0,41	0,7	3,549526	0,36593	1,518635	0,9	0,6	0,986698
0,65	10,1	1,078908	0,718229	0,485	0,954	1	0,7	11,0901	1,09803	1,741477	1,21	0,91	1,267006
0,7	10,7	1,148127	0,777264	0,485	0,954	1	0,7	12,48517	1,166838	1,603566	1,33	1,03	1,325161
0,75	11	1,257095	0,842626	0,484	0,954	1	0,7	14,06364	1,278512	1,675181	1,45	1,15	1,36478
0,8	11,5	1,334923	0,904451	0,484	0,954	1	0,7	15,63948	1,359955	1,840647	1,51	1,21	1,337829
0,85	11,9	1,427027	0,969361	0,483	0,954	1	0,7	17,3171	1,455219	1,937278	1,75	1,45	1,49583
0,9	12,2	1,557744	1,04223	0,483	0,954	1	0,7	19,30599	1,582458	1,561771	1,88	1,58	1,51598
0,95	12,8	1,613104	1,102519	0,482	0,954	1	0,7	20,96166	1,63763	1,497628	1,95	1,65	1,496573
1	13,4	1,686432	1,1667	0,482	0,954	1	0,7	22,81842	1,702868	0,96517	2,01	1,71	1,465672
1,05	14,3	1,64339	1,2083	0,481	0,954	1	0,7	23,99975	1,678304	2,080312	2,05	1,75	1,448316
1,1	15,5	1,612592	1,252422	0,481	0,954	1	0,7	25,32624	1,633951	1,307217	2,09	1,79	1,429231
1,15	16,9	1,553651	1,291484	0,480	0,954	1	0,7	26,46514	1,565985	0,787576	2,12	1,82	1,409232
1,2	18	1,553651	1,341484	0,480	0,954	1	0,7	28,01682	1,55649	0,182394	2,16	1,86	1,386525
1,25	19,3	1,487515	1,379694	0,479	0,954	1	0,7	29,16148	1,510957	1,55152	2,18	1,88	1,362621
1,3	20,6	1,4785	1,428127	0,479	0,954	1	0,7	30,7104	1,490796	0,824812	2,21	1,91	1,337416
1,35	21,9	1,460663	1,475054	0,478	0,954	1	0,7	32,16915	1,468911	0,56151	2,24	1,94	1,315206
1,4	23,1	1,454999	1,524086	0,478	0,954	1	0,7	33,7864	1,462615	0,520683	2,28	1,98	1,299139
q=Q/B	Eo'	h1=/a*q^2/2gEo	h1	h1^3-Eoh1^2+αq*q/2g	hkryt	η1	η2	h2	h2-hd	h2-hd<0?	Eo=Eo'+d	L
[m^2/s]	[m]	[m]	[m]	[-]	[m]	[-]	[-]	[m]	[m]	[-]	[m]	[m]
0,016287	1,050101	0,00384791	0,023777	-0,000564687	0,031446	0,76	1,248	0,039245	-0,16075	0	1,150101	3,450302
0,018865	1,100122	0,00435446	0,02513	-0,000658004	0,034683	0,72	1,345	0,046648	-0,35335	0	1,200122	3,600366
0,085977	1,152099	0,019392666	0,028462	-0,000476978	0,095338	0,30	2,445	0,233101	-0,2869	0	1,252099	3,756298
0,134188	1,204651	0,029599311	0,034466	-0,00033465	0,128278	0,27	2,592	0,332496	-0,3175	0	1,304651	3,913953
0,189205	1,257683	0,040845718	0,049204	-0,000827539	0,161299	0,31	2,381	0,384053	-0,37595	0	1,357683	4,073048
0,252847	1,312634	0,053430109	0,057473	-0,000398716	0,195696	0,29	2,488	0,486892	-0,36311	0	1,412634	4,237901
0,322097	1,367887	0,066674715	0,071443	-0,00053627	0,229968	0,31	2,381	0,547554	-0,41245	0	1,467887	4,40366
0,399778	1,424883	0,081082888	0,083971	-8,71385E-05	0,265597	0,32	2,336	0,620434	-0,42957	0	1,524883	4,574648
0,485164	1,484071	0,096418641	0,099524	8,28749E-05	0,302182	0,33	2,300	0,695019	-0,45498	0	1,584071	4,752214
0,575702	1,542561	0,112221478	0,116587	4,39759E-05	0,338694	0,34	2,271	0,769175	-0,45082	0	1,642561	4,927683
0,673381	1,603141	0,128758046	0,132717	0,000677948	0,375996	0,35	2,218	0,83396	-0,47604	0	1,703141	5,109424
0,27949	1,608089	0,05335941	0,05593	-0,000276816	0,209212	0,27	2,592	0,542278	-0,35772	0	1,708089	5,124267
0,873237	1,718229	0,161283821	0,169638	0,000131293	0,447127	0,38	2,112	0,944332	-0,26567	0	1,818229	5,454686
0,983084	1,777264	0,178531212	0,188771	4,25159E-05	0,483879	0,39	2,078	1,005501	-0,3245	0	1,877264	5,631793
1,107373	1,842626	0,197503448	0,210365	-0,000357021	0,523848	0,40	2,045	1,07127	-0,37873	0	1,942626	5,827879
1,231455	1,904451	0,216039493	0,231224	-0,000571583	0,562283	0,41	2,013	1,131877	-0,37812	0	2,004451	6,013352
1,363551	1,969361	0,235238413	0,252625	-0,000581957	0,601807	0,42	1,982	1,192782	-0,55722	0	2,069361	6,208084
1,520157	2,04223	0,257534512	0,277541	-0,00048303	0,647046	0,43	1,954	1,264328	-0,61567	0	2,14223	6,42669
1,650525	2,102519	0,275582421	0,297926	-0,000498697	0,68353	0,44	1,925	1,315795	-0,6342	0	2,202519	6,607557
1,796726	2,1667	0,295516636	0,320733	-0,000676403	0,723321	0,44	1,925	1,392392	-0,61761	0	2,2667	6,800101
1,889744	2,2083	0,307874305	0,334647	-0,000510695	0,748075	0,45	1,895	1,417602	-0,6324	0	2,3083	6,924899
1,994192	2,252422	0,321692977	0,350294	-0,000307009	0,775391	0,45	1,895	1,469367	-0,62063	0	2,352422	7,057266
2,083869	2,291484	0,333281736	0,363476	-0,000187616	0,798466	0,46	1,870	1,493132	-0,62687	0	2,391484	7,174451
2,206049	2,341484	0,34903505	0,381585	-0,000123162	0,829379	0,46	1,870	1,550939	-0,60906	0	2,441484	7,324451
2,296179	2,379694	0,360366666	0,394649	-0,000129783	0,851818	0,46	1,870	1,5929	-0,5871	0	2,479694	7,439083
2,418142	2,428127	0,375703709	0,412394	-7,48034E-05	0,88172	0,47	1,838	1,620602	-0,5894	0	2,528127	7,584382
2,533004	2,475054	0,38980095	0,428742	-8,12559E-05	0,909425	0,47	1,838	1,671523	-0,56848	0	2,575054	7,725163
2,660347	2,524086	0,405401657	0,446943	-9,05609E-05	0,939655	0,48	1,820	1,710172	-0,56983	0	2,624086	7,872259

Z powyższych obliczeń wynika, że nie potrzebna jest niecka wypadowa, jednakże przyjęto w celach bezpieczeństwa 10 cm niecki wypadowej o długości 3 m.

1. Długość ścianek szczelnych

h₁=0,188771 m

h₂=1,005501 m

h_kryt=0,483879

A=13,79055 m

B=8,951762 m

C=4,83879 m

L=C_BH=12*1=12

Długość ścianek poziomych:

L₂= 1,697+3 = 4,697 m

Zatem długość ścianek pionowych musi wynosić:

L₁=L-L₂=12-4,697=7,303 m

L_0-1=0,5 m

L_4-3=4,303 m

L_6-7=2,5 m

1. Wypłynięcie

h_c5=h₅+h₅’=2,73 m

W₅= h_c5*ϒ_w=2,73*10=27,3

I stan eksploatacyjny

G₅=t_s* ϒ_bet+h_w* ϒ_w=1,2*24+0,1*10=29,8

G₅> W₅

Z powyższego warunku wynika, że jaz w stanie eksploatacyjnym „nie wypłynie”.

II stan remontowy

G₅=t_s* ϒ_bet =1,2*24=28,8

G₅> W₅

Z powyższego warunku wynika, że jaz w stanie remontowym „nie wypłynie”.

1. Stateczność

ϕ=34^o

K_a=tg²(45^o- ϕ/2)= tg²(45^o- 34^o/2)=0,2827

K_p=tg²(45^o+ ϕ/2)= tg²(45^o+ 34^o/2)=3,5371

f=0,35

h=1,4 m

ϒ_g=18

A=14,3558

ϒ_bet=24

ϒ_w=10

H= 2,3 m

E_cg=E_cg=0,5*( ϒ_g*h*K_a)*h=0,5*(18*1,4*0,2827)*1,4=4,987091

E_p=0,5*( ϒ_g*h*K_p)*h=0,5*(18*1,4*3,5371)*1,4=62,39501

G=1*A* ϒ_bet=1*14,3558*24=358,895

W=1*A* ϒ_w=1*14,3558*10=143,558

P_wg=(H+0,01)²* ϒ_w/2=34,0605

P_wd=(h+0,02)²* ϒ_w/2=13,122

$$n = \frac{\left( G - W \right) \bullet f + E_{p}}{\left( P_{\text{wg}} + E_{\text{cg}} \right) - \left( P_{\text{wd}} + E_{\text{cd}} \right)} = \frac{\left( 358,895 - 143,558 \right) \bullet 0,35 + 62,39501}{\left( 34,0605 + 4,987091 \right) - (13,122 + 4,987091)} = 6,339443\ $$

Z powyższego równania wynika, że warunek stateczności został spełniony (6,339443>1,1).

1. Ujęcie brzegowe wody

Q_u=3,5 m³/s

Q_nn=10%*Q_śr=0,1*2=0,2 m³/s

Q= Q_u+ Q_nn=3,7 m³/s

h= 0,92 m

v = 0,9*1,48 = 1,33 m/s

F=Q/v=3,7/1,33=2,78 m²

B_ujęcia=F/h=2,78/0,92=3,02m

η₁=0,8

η₂=60/(10+60)=0,8571

η₃=0,65

F_{kr, brutto}=Q_u/v_l*η₁* η₂* η₃=3,5/(1,33*0,8*0,8571*0,65)=5,90 m²

B=F/h=5,90/0,92=6,41 m

v_wl=Q_u/ F_{kr, rzecz}*η₁* η₂* η₃=3,5/(5,98*0,8*0,8571*0,65)=1,31m/s

ξ₁=β_k*sinα_krat*(s/b)^4/3=2,43*sin 75^o * (0,01/0,06)^4/3=0,215

h_strat= ξ₁*v_wl²/2g=0,215*1,31²/2*9,81=0,01892 m