Politechnika Wrocławska

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Zakład Budownictwa Wodnego i Geodezji

Projekt z przedmiotu:

BUDOWNICTWO WODNE - PODSTAWY

Prowadzący: dr inż.. Stanisław Kostecki

Student: Wojciech Biedroń

Wrocław 2009

1. Na podstawie profilu poprzecznego i podłużnego rzeki km 1+550 obliczyć i narysować krzywą wydatku przekroju Q=f(h) ze wzoru Manninga

Wyznaczenie współczynników szorstkości dla koryta głównego i terenów zalewowych:

	n0	n1	n2	n3	n4	n5	n
dla koryta głównego	0,025	0,010	0,000	0,015	0,005	1,150	0,060
dla terenów zalewowych	0,040						0,040
Isw
0,0004436

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.	rzedna wysokości wody	pole przekroju poprzecznego	dlugość obwodu zwilzonego	promień hydrauliczny	prędkość przepływu wody w przekroju	wydatek (dla koryta głównego)
	m n.p.m.	m2	m	m	m/s	m3/s
1.	38,658	0,000	1,000	0,000	0,000	0,000
2.	39,500	10,484	18,988	0,552	0,238	2,498
3.	40,000	20,849	23,119	0,902	0,330	6,889
4.	40,500	33,019	27,085	1,219	0,404	13,338
5.	41,000	47,609	31,158	1,528	0,470	22,357
6.	41,135	51,702	32,364	1,598	0,484	25,010
7.	42,000	78,848	32,364	2,436	0,641	50,535
8.	43,500	126,845	32,364	3,919	0,880	111,616
9.	45,000	174,254	32,364	5,384	1,087	189,485
10.	46,452	220,353	32,364	6,809	1,272	280,201

pole przekroju poprzecznego	dlugość obwodu zwilzonego	promień hydrauliczny	prędkość przepływu wody w przekroju	wydatek (dla terenów zalewowych z lewej strony)
m2	m	m	m/s	m3/s
2,057	4,840	0,425	0,298	0,612
14,354	12,884	1,114	0,566	8,123
47,895	33,958	1,410	0,662	31,717
116,776	57,037	2,047	0,849	99,141

pole przekroju poprzecznego	dlugość obwodu zwilzonego	promień hydrauliczny	prędkość przepływu wody w przekroju	wydatek (dla terenów zalewowych z prawej strony)
m2	m	m	m/s	m3/s
2,122	4,656	0,456	0,312	0,662
42,064	32,753	1,284	0,622	26,169
93,307	36,433	2,561	0,986	91,966
147,950	39,919	3,706	1,261	186,570

Dane do sporządzenia wykresu:

Wydatek wody w rzece	rzedna wysokości wody
m3/s	m
0,000	38,658
2,498	39,500
6,889	40,000
13,338	40,500
22,357	41,000
25,010	41,135
51,809	42,000
145,907	43,500
313,169	45,000
565,911	46,452

Krzywa wydatku przekroju Q = f (H):

2. Obliczenie światła jazu ruchomego

Dane:

Qm=	134,56
Współrzędna dna:	38,658
Współrzędna wody średniej:	41,135
Współrzędna wielkiej wody miarowej:	43,000

Wysokość progu:
wysokości średniej wody

0,5*(41,135-38,658)=0,5*2,477=1,240

Pg=

1,240 m

Wyznaczenie wysokość hz: wysokość wody miarodajnej pomniejszona o wysokość progu

h_z = 43,000 - 38,658 - 1,240 = 3,102 m

Założona wysokość piętrzenia wody z:

z = 0,2 m

Wysokość wody spiętrzonej:

H = hz + z

H = 3,302 + 0,2 = 3,302 m

Rzędna wysokości wody miarowej spiętrzonej: WMsp = WM + z

WM_sp = 43,000 + 0,2 = 43,200 m

Odczytane z przekroju pole powierzchni dla poziomu wody spiętrzonej:

A_sp = 144.84 m2

Ilość przęseł w projektowanym jazie:

n = 4

Prędkość przepływu wody:

v = 134,56/144,84 = 0,929 m/s

Wysokość linii energii:

H0 = 3,302 + (0,929)^2/(2*9,81) = 3,35m

Szerokość wody miarodajnej:

Brz = 73,95 m

Szerokość przęsła jazu: od 0,4 do 0,7 *(Brz/n) dla wartości 0,5

B = 0,5*(73,95/4) = 9m

Szerokość filara:

d = 2m

Przyjęto współczynniki:

Współczynnik wydatku: m = 0,460

(długość wstawki L=2 m L/H = 0,6 Ho/pg = 2,702;

Stąd: dla wartości 2,702 m = 0,460)

Współczynnik kształtu progu:

Wartość odczytana z tabeli dla:

Współczynnik zatopienia:

(hz/Ho) = 0,925

Stąd: dla wartości 0,936
= 0,499)

Współczynnik dla kształtu filara:

Sprawdzenie warunku 1.:

n * B + (n - 1)*d =< Brz

4 * 9 + (4 - 1)* 2 = 42 m

42m < 76,95m

Warunek 1. jest spełniony

Sprawdzenie warunku 2.:

= 0,925

0,925 >

Warunek 2. nie jest spełniony

Warunek 2. nie został spełniony współczynnik kontrakcji bocznej wyznaczamy ze wzoru:

Wyznaczenie przepływu przez jaz:

Q = 140,99 m3/s

140,99 > 134,56

Q > Qm

Q=105% Qm

-warunek spełniony

3. Krzywa wydatku jazu ruchomego.

Do obliczeń przyjęto:

- promień krzywizny R = 6m

- σ_z = 1

Obliczanie przepływu metodą iteracji:

α = 34º

H = 0,2m

y = 4,14m

Wyznaczenie współczynnika m:

Wyznaczenie współczynnika ε:

Obliczenie przepływu pozornego:

Obliczenie prędkości właściwej:

Obliczenie wysokości właściwej linii energii:

Obliczenie prawdziwego współczynnika ε:

Obliczenie prawdziwego przepływu Q:

Sprawdzenie warunku na różnicę przepływu pozornego a prawdziwego:

Wyznaczenie wysokości wody dolnej dla obliczonego przepływu Q:

h_d = 40m

wypływ nie zatopiony

Zestawienie wartości obliczeń dla różnych wysokości klapy:

położenie	α	H	y	m	v0	H0	Q	ΔQ/Q	hd	rzędna czubka
klapy	[º]	[m]	[m]	[-]	[m/s]	[m]	[m^3/s]	[%]	[m]	klapy
1	34	0,2	4,14	0,4642	0,03	0,2	7,552	0	40	43,98
2	33	0,4	3,94	0,4643	0,08	0,4	21,345	0,5	41	43,87
3	32	0,6	3,74	0,4646	0,16	0,6	39,213	0,4	41,6	43,84
4	30	0,8	3,54	0,4639	0,25	0,8	60,372	0,6	42,4	43,79
5	29	1	3,34	0,4637	0,35	1	84,373	0,9	42,5	43,64
6	26	1,2	3,14	0,4643	0,46	1,2	110,91	1,1	42,9	43,54

Wykres natężenia przepływu dla jazu

4. Wymiarowanie niecki wypadowej.

Przyjęte wartości:

d = 0,5m

α = 1,1

β = 1,05

p_g = 1,24m

Obliczenia dla pierwszej pozycji otwarcia klapy:

q jednostkowe:

wartość E₁:

pierwsza głębokość sprzężona:

druga głębokość sprzężona:

zatopienie odskoku:

długość niecki:

wysokość spadania wody:

czas spadania wody z wysokości H_k:

obliczenie długości całkowitej niecki:

Zestawienie wartości obliczeń dla różnych wysokości klapy:

(długość X została odczytana z rysunku za pomocą programu AUTOCAD)

położenie	hd	q	E1	h1	h2	η	L0	Ls	x
klapy	[m]	[m^2/s]	[m]	[m]	[m]	[-]	[m]	[m]	[m]
1	3,10	0,212	6,08	0,047	1,015	2,409	7,58	1,098	2,64
2	3,60	0,486	6,0804	0,086	1,369	2,266	9,05	1,091	2,72
3	3,60	0,894	6,0813	0,134	1,58	2,168	9,44	1,089	2,81
4	4,10	1,380	6,0832	0,189	1,763	2,108	10,13	1,086	2,93
5	4,30	1,935	6,0862	0,199	1,968	1,905	12,14	1,077	3,06
6	4,60	2,554	6,0908	0,254	2,25	1,775	13,76	1,071	3,20

L
[m]
11,32
12,86
13,34
14,15
16,28
18,03

14

---