Politechnika Wrocławska
Instytut Geotechniki i Hydrotechniki
Zakład Budownictwa Wodnego i Geodezji
Projekt z przedmiotu:
BUDOWNICTWO WODNE - PODSTAWY
Prowadzący: dr inż.. Stanisław Kostecki
Student: Lidia Piotrowiak
Wrocław 2009
1. Na podstawie profilu poprzecznego i podłużnego rzeki km 5+200 obliczyć i narysować krzywą wydatku przekroju Q=f(h) ze wzoru Manninga
a) wyznaczenie współczynników szorstkości dla koryta głównego i terenów zalewowych:
|
n0 |
n1 |
n2 |
n3 |
n4 |
n5 |
n |
dla koryta głównego |
0,025
Materiał dna - okruchy skalne |
0,005
Stopień nieregularności przekroju - mały |
0,01
Zmienność przekroju - naprzemian często |
0,01
Względny wpływ przeszkód w korycie - mały |
0,005
Roślinność - niska |
1
Stopień meandrowania - mały |
0,055 |
dla terenów zalewowych |
0,04 |
|
|
|
|
|
0,04 |
b) wyznaczenie średniego spadku linii zwierciadła wody:
H1 |
H2 |
L1-2 |
Isw |
42,94 |
42,78 |
200 |
0,0008 |
37,54 |
37,48 |
100 |
0,0006 |
37,71 |
37,54 |
200 |
0,00085 |
|
|
|
0,00075 |
c) wyznaczenie wydatku wody w rzece dla 10 różnych poziomów wody:
Dane odczytane z przekroju koryta rzecznego:
- rzędna wysokości wody
- pole przekroju dla danych poziomów
- długość obwodu zwilżonego
Wzory:
Oznaczenia:
- Rh - promień hydrauliczny
- A - pole powierzchni przekroju
- u - długość obwodu zwilżonego
- n - współczynnik szorstkości koryta
- I - spadek poziomu zwierciadła wody w rzece
- Q - wydatek przekroju
Wydatek przekroju jest sumą wydatków wyznaczonych dla koryta głównego i terenów zalewowych.
L.p. |
rzędna wysokości wody |
pole przekroju poprzecznego |
długość obwodu zwilżonego |
promień hydrauliczny |
prędkość przepływu wody w przekroju |
wydatek (dla koryta głównego) |
|
m n.p.m. |
m2 |
m |
m |
m/s |
m3/s |
1. |
35,613 |
0,000 |
1,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
2. |
36,340 |
11,556 |
26,534 |
0,436 |
0,286 |
3,306 |
3. |
37,060 |
33,424 |
33,774 |
0,990 |
0,494 |
16,527 |
4. |
37,626 |
54,198 |
38,394 |
1,412 |
0,627 |
33,960 |
5. |
38,510 |
88,314 |
39,976 |
2,209 |
0,845 |
74,590 |
6. |
39,240 |
117,525 |
41,371 |
2,841 |
0,999 |
117,377 |
7. |
39,960 |
147,239 |
42,265 |
3,484 |
1,144 |
168,482 |
8. |
40,690 |
177,360 |
42,265 |
4,196 |
1,295 |
229,760 |
9. |
41,420 |
207,307 |
42,265 |
4,905 |
1,437 |
297,993 |
10. |
42,142 |
237,424 |
42,265 |
5,618 |
1,574 |
373,587 |
rzędna wysokości wody |
pole przekroju poprzecznego |
długość obwodu zwilżonego |
promień hydrauliczny |
prędkość przepływu wody w przekroju |
wydatek (dla terenów zalewowych z lewej strony) |
m n.p.m. |
m2 |
m |
m |
m/s |
m3/s |
35,613 |
|
|
|
|
|
36,340 |
|
|
|
|
|
37,060 |
|
|
|
|
|
37,626 |
|
|
|
|
|
38,510 |
|
|
|
|
|
39,240 |
|
|
|
|
|
39,960 |
0,332 |
2,637 |
0,126 |
0,172 |
0,057 |
40,690 |
5,188 |
10,592 |
0,490 |
0,425 |
2,207 |
41,420 |
15,666 |
18,763 |
0,835 |
0,607 |
9,511 |
42,142 |
47,214 |
60,113 |
0,785 |
0,583 |
27,518 |
rzędna wysokości wody |
pole przekroju poprzecznego |
długość obwodu zwilżonego |
promień hydrauliczny |
prędkość przepływu wody w przekroju |
wydatek (dla terenów zalewowych z prawej strony) |
m n.p.m. |
m2 |
m |
m |
m/s |
m3/s |
35,613 |
|
|
|
|
|
36,340 |
|
|
|
|
|
37,060 |
|
|
|
|
|
37,626 |
|
|
|
|
|
38,510 |
3,408 |
7,751 |
0,440 |
0,396 |
1,349 |
39,240 |
11,703 |
16,611 |
0,705 |
0,542 |
6,344 |
39,960 |
28,677 |
26,736 |
1,073 |
0,717 |
20,573 |
40,690 |
52,081 |
34,044 |
1,530 |
0,909 |
47,341 |
41,420 |
83,542 |
51,292 |
1,629 |
0,948 |
79,180 |
42,142 |
125,492 |
57,562 |
2,180 |
1,151 |
144,457 |
Dane do sporządzenia wykresu:
|
Wydatek wody w rzece |
rzędna wysokości wody |
|
|
m3/s |
m3/s |
|
|
0,000 |
35,613 |
|
|
3,306 |
36,340 |
|
|
16,527 |
37,060 |
|
|
33,960 |
37,626 |
|
|
75,939 |
38,510 |
|
|
123,722 |
39,240 |
|
|
189,112 |
39,960 |
|
Qm |
279,308 |
40,690 |
WM |
|
386,683 |
41,420 |
|
|
545,562 |
42,142 |
|
d) krzywa wydatku przekroju Q = f (H):
2. Obliczyć światło jazu ruchomego.
Dane:
Qm= |
260,02 |
Współrzędna dna: |
35,61 |
Współrzędna wody średniej: |
37,63 |
Współrzędna wielkiej wody miarowej: |
40,69 |
Wysokość progu:
wysokości średniej wody
0,5*(37,626-35,613)=0,5*2,013=1,00645 |
Pg= |
1,01 m |
Wyznaczenie wysokość hz: wysokość wody miarodajnej pomniejszona o wysokość progu
hz = 40,690 - 35,613 - 1,006 = 4,07 m
Założona wysokość piętrzenia wody z:
z = 0,3 m
Wysokość wody spiętrzonej:
H = hz + z
H = 4,07 + 0,3 = 4,37 m
Rzędna wysokości wody miarowej spiętrzonej: WMsp = WM + z
WMsp = 40,69 + 0,3 = 40,99 m
Odczytane z przekroju pole powierzchni dla poziomu wody spiętrzonej:
Asp = 262,10 m2
Ilość przęseł w projektowanym jazie:
n = 4
Prędkość przepływu wody:
v = 260,02/262,10 = 0,99 m/s
Wysokość linii energii:
H0 = 4,37 + (0,99)^2/(2*9,81) = 4,42 m
Szerokość wody miarodajnej:
Brz = 95,18 m
Szerokość przęsła jazu: od 0,4 do 0,7 *(Brz/n) dla wartości 0,5
B = 0,5*(95,18/4) = 11,00 m
Szerokość filara:
d = 2m
Przyjęto współczynniki:
Współczynnik wydatku: m = 0,439
(długość wstawki L=2,62m L/H = 0,6 Ho/pg = 4,392;
dla wartości 4 m = 0,445
dla wartości 5 m = 0,435
Stąd: dla wartości 4,392 m = 0,439)
Współczynnik kształtu progu:
Wartość odczytana z tabeli dla:
Współczynnik zatopienia:
(hz/Ho = 0,92
dla wartości 0,9
= 0,590
dla wartości 0,95
= 0,410
Stąd: dla wartości 0,92
= 0,485)
Współczynnik dla kształtu filara:
Sprawdzenie warunku 1.:
n * B + (n - 1)*d =< Brz
4 * 11 + (4 - 1)* 2 = 50 m
50 m < 95,18 m
Warunek 1. jest spełniony
Sprawdzenie warunku 2.:
4,07: 4,42 = 0,92
0,92 > 0,9
Warunek 2. nie jest spełniony
Warunek 2. nie został spełniony współczynnik kontrakcji bocznej wyznaczamy ze wzoru:
Wyznaczenie przepływu przez jaz:
Q = 262 m3/s
262 > 260,02
Q > Qm
Q=101% Qm
3. Wykonać obliczenia hydrauliczne i wyznaczyć krzywą wydatku jazu ruchomego oraz obliczyć potrzebną głębokość i długość niecki wypadowej.
8