BIUH – Ćwiczenie 2: Wymiarowanie niecki wypadowej

Głębokość niecki wypadowej d

Odbywa się metodą kolejnych przybliżeń w oparciu o równania:

$$1:\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{\beta{q_{m}}^{2}}{gh_{1}} + \frac{h_{1}}{2} = \frac{\beta{q_{m}}^{2}}{gh_{2}} + \frac{h_{2}}{2};\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2:\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ h_{1}^{2} - E_{0}h_{1}^{2} + \frac{\alpha q^{2}}{2g} = 0$$

Wzniesienie linii energii wody w stanowisku górnym:

E₀ = P_g + H = 10, 26 + 1, 74 = 12, 0 [m]

Przepływ jednostkowy przez przelew:

$$q = \frac{Q_{m}}{b \bullet n} = 3,83\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack\ $$

Q_m – przepływ miarodajny, $Q_{m} = 199\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

n – liczba przęseł jazu

b – szerokość jednego przęsła

Początkowa wartość głębokości h1:

$$\mathbf{h}_{\mathbf{1}} = \sqrt{\frac{\alpha \bullet q^{2}}{2g \bullet E_{0}}} = \sqrt{\frac{1,1 \bullet {3,83}^{2}}{2 \bullet 9,81 \bullet 12,0}} = \mathbf{0,26\ \lbrack m\rbrack}$$

Skorygowanie h1 w oparciu o równanie 2.

$$h_{1}^{2} - E_{0}h_{1}^{2} + \frac{\alpha q^{2}}{2g} = 0,017\ \left\lbrack m \right\rbrack \leq 0,02\lbrack m\rbrack$$

Wyznaczenie głębokości h₂:

Skorzystano z tablic inżynierskich zawierających zależności pomiędzy głębokościami sprzężonymi w funkcji głębokości krytycznej (h_kr) i stablicowanymi zależnościami η’ i η’’.

Głębokość krytyczna:

$$h_{\text{kr}} = \sqrt[3]{\frac{\alpha \bullet q^{2}}{g}} = 1,18\ \lbrack m\rbrack$$

$$\eta^{'} = \frac{h_{1}}{h_{\text{kr}}} = \frac{0,26}{1,18} = 0,222 \rightarrow \eta^{''} = 2,890 \rightarrow \mathbf{h}_{\mathbf{2}} = \eta^{''} \bullet h_{\text{kr}} = \mathbf{3,41\ \lbrack m\rbrack}$$

Odskok nastąpi gdy:

h₂ = t + d [m]

gdzie:

d- szukana głębokość niecki wypadowej [m]

t – napełnienie koryta odpływowego [m]

Głębokość niecki:

d = h₂ • −t [m]

gdzie:

- współczynnik bezpieczeństwa

$t = t\ \left( \frac{1}{2}Q_{m} \right)$ - odczytane z krzywej przepływu

d = 3, 41 • 1, 1 − 3, 42 = 0, 33 [m]

Przyjęto głębokość niecki d = 0, 5 [m]

Kolejne przybliżenie energii wody w stanowisku górnym

E₁ = P_g + H + d₁ = 10, 26 + 1, 74 + 0, 5 = 12, 5 [m]

Zakończono iterację, ponieważ w obliczeniach uzyskano głębokość niecki wypadowej mniejszą niż zalecana wartość minimalna i przyjęto głębokość niecki d = 0, 5 [m]

Długość niecki wypadowej

l = 5 • (h₂−h₁) = 15, 80[m]

Umocnienie dna koryta odpływowego za niecką wypadową

Umocnienie za niecką wypadową (w strefie pasywnej) na długości:

0, 6 l = 9, 5 [m]

Umocnienie za strefą pasywną na długości:

0, 4 l = 6, 3 [m]

Grubość płyty dennej niecki wypadowej

Przyjęto 1, 0 [m]