Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Wrocław, 18.01.2014r.
Politechnika Wrocławska
Budownictwo Wodne – Podstawy
„ Projekt jazu stałego i ujęcia wody dla celów hydroenergetyki, które umożliwi pobór wody w ilości Qu przy przepływie średnim rocznym Qśr”
Student: Przemysław Różycki
Nr indeksu: 186216
1.Wstęp
1.1 Cel ćwiczenia
| Projekt jazu stałego i ujęcia wody dla celów hydroenergetyki, które umożliwi pobór wody w ilości Qu, przy przepływie średnim rocznym Qśr. |
Projekt jest wykonywany dla rzeki Nysa Kłodzka
Wartości A oraz Oz zostały odczytane z programu AutoCAD.
Współczynnik szorstkości n przyjęto do obliczeń 0,03
Spadek dna J przyjęto w obliczeniach 0,0032
$$\mathbf{Rh =}\frac{\mathbf{A}}{\mathbf{O}_{\mathbf{z}}}\mathbf{\ }\mathbf{=}\frac{3,66}{20,31} = 0,18021$$
$\mathbf{V =}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{n}}\mathbf{\times}{\mathbf{R}_{\mathbf{h}}}^{\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{3}}}\mathbf{\times}\mathbf{J}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{1}{0,03} \times {0,201029}^{\frac{2}{3}} \times {0,00320}^{\frac{1}{2}} =$0,64708
Q = V × A=0,64708×2,3767=1,5379
| Lp. | H | h | A | Oz | Rh | I | V | Q | n |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 331,66 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,0032 | 0 | 0,0000 | 0,03 |
| 2 | 331,96 | 0,3 | 2,3767 | 11,8227 | 0,201029 | 0,0032 | 0,64708 | 1,5379 | 0,03 |
| 3 | 332,26 | 0,6 | 5,9767 | 12,7238 | 0,469726 | 0,0032 | 1,13942 | 6,8100 | 0,03 |
| 4 | 332,56 | 0,9 | 9,7693 | 14,0006 | 0,697777 | 0,0032 | 1,48342 | 14,4920 | 0,03 |
| 5 | 332,86 | 1,2 | 13,9959 | 15,7348 | 0,889487 | 0,0032 | 1,74400 | 24,4089 | 0,03 |
| 6 | 333,16 | 1,5 | 18,6613 | 17,1128 | 1,090488 | 0,0032 | 1,99772 | 37,2800 | 0,03 |
| 7 | 333,46 | 1,8 | 23,6810 | 18,4687 | 1,282223 | 0,0032 | 2,22551 | 52,7023 | 0,03 |
| 8 | 333,76 | 2,1 | 29,0581 | 19,8094 | 1,466884 | 0,0032 | 2,43436 | 70,7378 | 0,03 |
| 9 | 334,06 | 2,4 | 35,1200 | 24,758 | 1,418531 | 0,0032 | 2,38056 | 83,6054 | 0,03 |
| 10 | 334,36 | 2,7 | 42,6703 | 28,411 | 1,501894 | 0,0032 | 2,47294 | 105,5210 | 0,03 |
| 11 | 334,66 | 3 | 51,2943 | 32,064 | 1,599747 | 0,0032 | 2,57922 | 132,2992 | 0,03 |
Krzywa przepływu
Obliczenie światła jazu
z=0,35m
hz=WM-ŚW= 334,0-332,6= 1,4m
H=hz+z=0,35+1,4=1,75m
Qm=83,61
AWMsp=43,26m2
V0=$\frac{Q_{m}}{A_{\text{WMsp}}}$=$\frac{83,61\ \ }{43026}$=1,93
α= 1,1, g=9,81$\frac{m,}{s^{2}}$
H0=H+$\frac{\alpha \times V_{0}^{2}}{2 \times g}$=1,96 m
ε=0,95
$\frac{\mathbf{H}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{p}}$=$\frac{1,94}{0,94}$=2,06
m=0,471
σk = 1
$\frac{\mathbf{h}\mathbf{z}}{\mathbf{H}_{\mathbf{0}}}$=$\frac{1,4}{1,96}$=0,71
σz=0,931
$\mathbf{B}\mathbf{=}\frac{Qm}{m\sqrt{2g}H_{0}^{\frac{3}{2}}\sigma_{k}\sigma_{z}\varepsilon}$=$\frac{83,61\ }{0,471\sqrt{2*9,81*}{1,96}_{w}^{\frac{3}{2}}*1*0,931*0,95}$=16,5m
Brzeki= 21,6m
B< Brzeki , B> 0,5 Brzeki , warunek spełniony
ξp=1
ε=1-0,2* ξp*$\frac{H_{0}}{B}$= 0,98
Q=B $m\sqrt{2g}H_{0}^{\frac{3}{2}}\sigma_{k}\sigma_{z}\varepsilon =$86,23
Q>Qm warunek spełniony; 86,23>83,61
Zakładamy H’=0,05 m
$\frac{\mathbf{H'}}{\mathbf{p}}$=$\frac{0,05}{0,94}$=0,053
m=0, 494
ε=1-0,2* ξp*$\frac{H'}{B}$= 0,99939
σz=1
Q1=B $m\sqrt{2g}H_{.}^{\frac{3}{2}}\sigma_{k}\sigma_{z}\varepsilon$= 0,4034
A(H’)=(p+H’)*B= 16,335
V0=$\frac{Q_{1}}{A(H^{'})}$=$\frac{0,4034}{16,335}$= 0,024695
H0=H’+$\frac{V_{0}^{2}}{2g}$= 0,05+$\frac{{0,024695}^{2}}{2g}$= 0,0500311
$\frac{\mathbf{H}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{p}}$=$\frac{0,05}{0,94}$=0,05319
m=0, 494
ε=1-0,2* ξp*$\frac{H'}{B}$= 0,99967
Q2=B $m\sqrt{2g}H_{.}^{\frac{3}{2}}\sigma_{k}\sigma_{z}\varepsilon$= 0,4039
Sprawdzamy $\left| \frac{Q_{2} - Q_{1}}{Q_{2}} \right|$≤2% => warunek spełniony czyli H’=Q2
Zakładamy d=0,4m
E0=E1=d+p+H’+$\frac{V_{0}^{2}}{2g}$=0,4+0,94+0,05+$\frac{V_{0}^{2}}{2g}$= 1,39
Przyjmujemy α=β=1,05
q=$\frac{Q_{2}}{B}$=0,024479
Warunek zatopienia: η=$\frac{h_{d} + d}{h_{2}} = \frac{0,04 + 0,4}{0,17} =$ 2,59 ≥1,05 warunek spełniony
Krzywa wydatku jazu stałego
Krzywa Creager’a
| x | y |
|---|---|
| 0 | -0,02394 |
| 0,019 | -0,00684 |
| 0,038 | -0,00133 |
| 0,057 | 0 |
| 0,076 | -0,00114 |
| 0,095 | -0,00513 |
| 0,114 | -0,0114 |
| 0,133 | -0,019 |
| 0,171 | -0,03762 |
| 0,228 | -0,07486 |
| 0,285 | -0,12559 |
| 0,342 | -0,18753 |
| 0,399 | -0,26011 |
Obliczenie długości niecki wypadowej
$$L_{N} = max\left\{ \begin{matrix}
(8 - 0,05*\left( \frac{h_{2}}{h_{1}} \right))*\left( h_{2} - h_{1} \right) = 3,6\text{\ m\ } \\
2,5*\left( 1,9*h_{2} - h_{1} \right) = 2,5\text{\ m} \\
6*h_{1}*\left( \frac{h_{2}}{h_{1}} - 1 \right) = 2,8\text{\ m} \\
\end{matrix} \right.\ $$
LN = 3, 6 m