автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Дюкер и гидравлические особенности его работы

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт те. В. В. Куйбышева

На правах рукописи

ЕЕРШМ ГА&АН

докер и гадравшешй особенности

ЕГО РАБОЙ '•.-'•.' м ,

06.23.07 - Гидротехническое и мелиоративное строительство

Автореферат,

диссертаций та соискание ученой степэнй , кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного .Знамени инженерно-строитзЯьшй институт им. В.В.Куйбьшева

Научные руководители: проф., ц.т.н. С.М.Сяисскид)

доц. ,к. т.н. В.В.Малаханов

Официальные оппоненты;

профессор, доктор технических наук А.Д. Альтшуль ^о^глАс^'цвцен?< кандидат технических наук; И.С. Румянцев

Ведущая организация - " Сойинхервод" . ,

;'■ Защита состоится " " ■ 1991 г. в > _час мин на заседании специализированного совета .

Д 053,11.04 при Москоэсюи инженерно-строительном институте ; им, В.В.Куйбышева по адресу: Москва, Спартаковская ул. , ц.2

ауд..к__: . •....•.'■'■ '"> .,'

С диссертацией мояшо ознакомиться в библиотеке института.

Просим. Вас ^ принять участив в защите и направить Ваш -отзыв, по адресу: 129337, Мосиза, Ярославскоо соссе, д.26, .МИСИ им. В.В.Куйбышева, .ученый совет.... • .. ,■■-„/.'.

Автореферат разослан"__" - ■ ■ -■ :■ /1991

■■' ученый секретарь

специализированного, совета

. Д 053. И. 04 , с/ ^--Ни.АршеНевскиЙ

. / ОВЦАЯ ХАРАКТШ'ЮТЖА РАБОТЫ 1

Актуальность рзботн. ¡За послодгаго тонн в Сарии большое вАй"'. мание уделяется использования) водкнх ресурсов, строительству я I, ■ эксплуатации тадрогехшпеских сооружений .и оросительных сетей'« ' мелиоративном работам,

В практике .гидротехнического строительства широкое раэпроат-' ранение получила водопроводяще сооружения в виде ¡тикеров. Дскеря отроят, на ыатаоративнюс каналах, на каналах питьевого водоснабжения, используют пропуска ливн&нх я кшализйцпоинтс вод под препятогнпшт в виде рен, жвиаясв, дорог. ■','■.:;

Обзор применения дюкера.в гидротехническом строительство ро-' казцзает, что наибтшее, распространений получили дщера'с-про- • -< пуокной способностью каждой трубу докера до 5-10 и^/о .ня мелйора-.'' тивннх каналах, тдо условия ия: применения неслоянч и ооноьноА проблемой является 0 заилением. Смеете с тем г.зе болыгее • •'

распространение получает дюкера,. иыеовде оригинальнее коко;>руктга - > с большой (до 25 й3/с и более)' пропускной огоообиоог^ (например,; на канале .Севергей Донец-Донбасо). - Такие дек ера имеет трашгачее-' кие условия р&Оот», оглкчнне от построенных на мвйиоратявянх каналах. Х&оростн движения воды а таких дюкерах пов«пенн»й (до 4,0 м/с), ; ■что приводят к образованию-условия истеченияиз-дюкера| отлцчтл 1 от прянятнх в гидравлическойрасчете,. излот?еяном я ляг врагу ре.' ( Также отличаются конструкций дюкеров, лрёдтазкаченных для прописка талнх и дйждеввх вод под каналвми ядорогами, я верхнем бьефе ког-.'1 горит имеется не подводяотй канал, а ёмкость - водооборяик,. что";/; создает условия» отличкне от нрйяятнх в-гидравлическом расчете ме'г • лиоративт/х дгкерсв. ';' ,!'

Соврешннве конструкции дгтеров о большой (более 5-ГО м3/с ■ каждую трубу) пропускной способность® являются сложными инженер- . пши сооруаегогяш, трабующиш тщагелт>но1 шдйввдуалыюП райработ- ' ки и отвечающими повышенным требованиям к их надежному Яуккпяонк- ' ровйшяо, что, как правило, внэяваёт необходимость впроведения нх '.модельных исследований. Однако,» наоголше врет теория модплярО-.-ваяяя ивпоркнх водопропускных систем о ыестнша сопротивлениями, к которнм относятся'дтера, основана в ооновном на классических- \ • Ьпнтах Шшурадзе по исследованию гидравлического сопротивления я , ярямых данных трубах с: рагнозвряастой щйховатоотьй, .что привЬ«* '

цит к необходимости создания крупных, а занчит и порогих моделей. . 4! . Цель работа. Указаншс тенденции изменения конструкция покеров .условий ик применения, несовершенство методов их гидравлического расчета и моделирования позволяют сформулировать основною цель совершенствование гидравлического расчета, теории и практики моделирования дюкеров как водопропускных систем со значительными ' местными сопротивлениями.

Методика исследований.Изучение обоих вопросов» изложенных выше, выполнялось экспериментальным путем с необходимая теоретическим анализом и обобщением.

Научная новизна.Предложен метод эквивалентной шероховатости для определения граничного числа Рейнольдса ЯеГр, отвечающего началу зоны квадратичного сопротивления и экспериментально обоснована фориула для определения Яегр» зависимости отэквивалент-ной шероховатости стенок труб цвкера. Выведена формула для расчета перепада восстановления в случае внезапного расширения напорного водопропускного сооружения в канал трапецеидального профиля ■ (пространственная задача). Обоснована необходимость решения задачи о пропускной способности дюкеров на основе формулы, не вкпвчая-,щей влияние сопротивления на выходе и включагадей влияние распределения пьезометрического давления"на выходе. . . •/ ,

Практическая ценность. Моделирование напорных водосбросов оо авачительшми местными сопротивлениями (типа дюкеров) с учетом ' влияния их на смещение границы зон» автомодельности в сторону ыень ших значений числа Рейнольдса по методу эквивалентной шерохова- . тостидает возможность, обоснованно уменьшить масштаб модели, й следовательно, и её стоимость. Усовершенствованный метод расчета пропускной способности современных оригинальных докеров (с расходом более 5-10 иэ/с через каждуо трубу) по формула с учетом пере-:пада восстановления дает более надежнна результаты, чем расчет по традиционной,схеме (без учета перепада восстановления) и во многи) случаях приводит к возможности уменьшения поперечного сечения труб дюкера. .

Экспериментальная установка дюкера. Исследования проводились на'модели однотрубного.(одноочкового) дюкера с беэшторпаы подводом и отводом воды каналами. Длина модели дюкера 2980 мм, длина : модели подводящего, и отводящего каналов по 1200 ьм. Модель дюкера 'выполнена из оргстекла, поперечное сечение докера квадратное,размером 100x100 мм (рис. 5). Вход й дюкер плавный, выход из докера ;

выполнен по схеме внезапного расширения в канал. Входной оголовок дюкера (забральная стенка) оборудована моделью плоского затвора с планообтакагацей нижней кромкой. ;

Экспериментальная установка была оборудована двумя мерными диафрагмами на напорных трубопроводах и мерным треугольным воцо сливом. Исследования на модели выполнялись в диапазоне чисел Рай-' нольдса ReeV:a/yoT 1,0>103 до 1,5-Ю5 и чисел Фруда р^.» vV^-C*. от 0,02 до 3,2, где о, -высота отверстия докера.

Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы i« 72 наименований и 5 приложений. Изложена на IB3 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка и 14 таблиц.

На защиту внносятся: > •

1. Усовершенствованшй метод эквивалентной шероховатости ■ для определения границы зоны квадратичного сопротивления для на-.. поршх потоков со значительными местными сопротивлениями и не-' равномерным течением воды. ;

2. Уравнение для расчета перепада восстановления для случая внезапного расширения потока (пространственная задача).

3. Обоснование расчета пропускной Способности дюкеров по ■ действуицему напору.

.. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведена классификация дюкеров но разным признакам в зависимости от конструкций и гидравлических условий течений воды. Также приведен обзор типовых проектных решений дюкеров и инцивкдуальщх проектов,разработанных разными институтами в ■ СССР применительно к разным условиям в зависимости от рельефа местности и требуемого расхода (от Q «0,1 мэ/с до Q * 25 м3/с через каядую трубу). , ->

Общепринятый расчет пропускной способности дюкеров основан на' приложении уравнения Бернулли прииэнитэльно it сечениям I-I в под- • водящем канале и П-П в отводящем (рис. I) и ведется по формуле;.

QaJ»cUJ\}23;Hü , (I)

где Не - статический гапор ]<е - статический

коэффициент расхода, который вычисляется по формуле:

a-'-jíes-

.. Здесь X¿ м - сушарннЛ Hosííimüour меогннх сопротивлений на вход,

пази, решетки, поворота.и вглсод; " сушчрный ков^шшнт

. сопротивления на трение по длине дчкера; и) - плопадь поперечного селения, дюкера.' В. главе приводится .критика- этого" традтоиоввого:,'.', вчвода формудн, .которая сводится к следушим замечаниям: , ' ,,' ■ ' I. 'Формула (I) тгоедена дяя случея, когда глубанн К.« и Uj потека к охороотя течения воды л)у а в йодводяшем и отводядем г ■ каналах сдинаковн.чго не отвечает условиям работы дтаеров-регуля-тсров при работе их в региме регулирования. . Г. i.'/ , 2í:-Формула (I) справедлива ляпа для случаев, когда уровень ^¿одк в. отводящей, канале либо совпадает с отметкой потолка (шелнгя) , выходного отверстиядаераj лк<Зо, вше ее на столько, что уровень еодн в выходном сечении и в отводящем канале практически одинаков.

3. Коэ(ЬТ,шдеНТ расхода йо ?юрыуле (2) дяя одного в того же : дпкера при различных глубинах воды в отводящем канале является величиной перекенясЯ, так как .вюгачаег в себя переменный коэффициент сопротивления на выход, что протгворечит определению коэффициента" расхода как ветчины постоянной, представлявшей собой отношение'" расхода реальной яидкости к расходу пдеальноЗ (без треняя) жпдкоо-- та- при рстечеш! .черев рассматриваемое вооружение. j,, -' .'.-'Л . ;В главе также дается обгор литературы по гидравлике дюкеров»-изобретений"к конструктивных реиенпй, как и типовых, так в построй ¿ИНЫХ ПО КВГЗЯЕДуаЛЫШМ проекта!/. ' . _

; во второй главе приводятся описание гидравлической; установки в модели дюкера. Подробно говорится о водомерных устройствах, ис-тюльэуешгх при вягслнеяии ■ опытов : ( одинарно! я Двойной' дие*рагках ■ ' к- трезтолъном водосливе). В связи с необходимость!» тпвтельното ■ . измерения расхода все ; три водомерных устройства были протйрярованы. объемным способом. 3 результате анализа погреяностзЯ измерения ■ было показано, что расход' измерялся/с погрешостьв не более ;

; Третья'глава диссертации посвящена моделировании' напорзис Водопропускных; сооружений (типа дюкера) -ti имеющих несколько, местных /составлений, в виде поворотов, nasos, стнкоэ и др. .7, л., • Чтсбн модель сооружения работала Как натурное в квадратичной .' зоне ccnjpÓTHBiieKÍsr, требуется достижение такого числа; РеЯяольдса, ; . меньше' которого- нарушается кинематическое подобие. Это. число Рей- нольдса называется гранична?.! ftepp Л ■ > t"'..'Нжурадзё на.основе обобщения своих опытов, проведённых на

длинных прямых трубах к;>утлого поперечного сечения с разнозерЙю-, той иероховатостью при равномерной движении воды предложил' ■о8ще'р&-1. • веотный график, показанный на рис.2. Для определения грапячяотЬ' ' числа РеПнольдса, отвечавшего началу квадратичной области,' Нику--;, , радзе вявея формулу:з следущем виде:. 4 "■ . '' ,

где Я. - гидравлический радиус; Л - шероховатость стенок тру-' . бопровода? X - Еоз'Мгтиент гидравлического трения; . - гра-

, ничное. число Рейнольдса отнйсителъБО гг^раилического диаметра-. ^ .

dy.il Ай • '■ ,' '.'. ' ' ' ' ■■ ;

И.И.Леви прадяояил со оошгкоХ на Нинурадяе арутуп Яохкзяу для' определение граяэтпого числа Рейнодьцюа:' ■ '., " ■•• •

Приведенные Яормули (3), (4) пршеноттся'для■ определения грр.^ яичного числаРейнольдса для равномерных потоков. ; Движение воды в ■' дтаерах относится к неравномерному,' так кед-наличие в дюкере мест-ню сопротивлений в виде поворотов, расположенных рядом, вызывает допоянительнуп местную турбулизащго потока вода и неравномерность ■движения по длине ссоруаешш. ■ ; • ■' ; •

Теория и практика моделировании неравномерных, течений, носят ' фрагиенткнй характер, ограничена рассмотрением чаотг&л:.случаев ' конструкций и реашзов движения воды в них,' так как ".. .для .нерав-. номерных потоков граничное число Рейнольдса гависит от форм границ потока и дать сколь либо обще рекомендации о границах ей' томодельных'областей очень трудно" (В.М.Лятхер). ■

'Для папоркггк водопропускных и водосбросных сооружений основ-. ! ной'гидравлической характеристикой язляатой коа^ищиенг'расхода".'.

соорудит, в равенство его на модели и в натуре является.основным-'/'доказательством подобия. . \ ". / ■ / ' '*

В квадратично.1 области сопротивления коэффициент расхода со-., еррения принимает постоянное значение на зависимо .от числа Рей-,'-нольдса. На основе втого по'дмда были определена' значений йа^р для девяти серий опытов о разными значениями суш местных сопро-,тквлений,.что обеспечивалось нуге» изменения полсг.снкя затвора на "входе в докер. • '■' <■' <■■"'IV'1-'-V'!

' Первая серия опытов бняа проведена без опускания'затвора}/

б

результаты опытов представлены в виде графика ^ в на

''рис.3. Точка перегиба на графике отвечает началу квадратичной, зоны с'опротпвяения. Она определяется с учетом погрешности измерений, т.е. после''Выполнения статистическая обработки результатов опытов.

Тем. же самым способом были определены значения мя "

остальных'серий опытов (от а'о/х > 0,05; до си/д = 0,5; где а • 'высота отверстия дюкера; а» -'"величина опускания; затвора). В результате обобщения лолучен график зависимости граничного числа : Гейнольдоа Я«гр от кбэМтхие'нта расхода в координатах ^»РС^Йе,,;) . д(Рио. 4)'; .График показывает отчетливую тевдениш -уменьшения НеГ(Г

ЯеР[» « 3.9.Ю4 при ^ "■« 0,741 до НёРр= Х,7г104 ври' ^ « . « 0',463. . , ■ .'."V":'. - ^ ,

V Для аналитического определения граничного числа РеЯнольдеа Я.ерр при неравномерных потоков был развит и щтгенен метод эквивалентной шероховатости, предтенннй К.К.Федяевскии. В внпол-. • ненных исследованиях предлагается влияние всех местных сопротивле-. нпй (входа, пазов, поворотов, частично опушенного затворе.и др.) О' внрезить' через такую эквивалентную "шероховатость А ^ , которая • ■обеспечивал^ бы равенство коа-Мжотентоврасхода реального дюкере ^ ''.а' ^ прямолинейной трубы,с равнозеркиетой шероховатоетьо й ; !''^имеющей:длину, равную,длине реального.докера (Рис.5). , ' : \ , ■

р ' 'у 1 7й ^"л '

, коэффициент, гидравлическоготрения,. отвечающий эквивалентной вере-, ясватоста, определяем пак • ' • ' : • '■• '. .•";. '

" ^ ^ -С^1-* >< - ^л- -

' . Тогда значение эквивалентной шероховатости. Лд можно вычислить' по одной яэ известных формул ЕравдтляЛикурадзе: л;' ; . : ' ;

или Б Л .Шифрянсояа -■ ; '.'. , - .'..:

, ; / Затей граничное число Рейнальдоа ыожяо определить по тем яе . Фстяулам Ншсурадзе: (3) яг (4) при пбегановке в них значений эквпва- ' " л?итной' шероховатобти и коэ^^йщиёнта эквивадентного гидравлиг ческого трения У,/т.е^'вирщетя'пряшшт сяедущяЯ вид:-

^•'Ш ■ ' '"'й-,:.

, На рнс.2 линия I и линия 2 отвечает результатам определения граничннх чисел Рейнольдса соответственно по Формулам (8) и (9), Точками показаны граничные числаД№.олъдса, лоиученкне экспоря-менталыто.

Для более точного определения f?erp скспериментпльнмз точкп . бвдпт аппрсксмшироват линейной ТункшеЗ (рис,2) методом наименьший квадратов: - ..'7 и',■

^ Rtrp—456 § |00ХЭ4.4л921» . ' (löi

После преобразования к приведения к удойному виду била .получена формула:- ■. 7 7-: ' - Wv'-' - ■ ■' 7''

Формула (II) экспериментально обоснована при иэмвноштп'относительной пероховагссгн от 2 до СО а ее следует яспольаовагь; для определения Rerp в тех случаях, когда величина wectftix сопротивлений превнтпэет 10-20?! от величина сопротавлетм по. длине.

. , Снещепло гртлгцн зоны авгомодельности в сторону меньших ряа^-чениЯ числа ГоЯиольдса для неравномерных потоков и возможность ее -определения по ^ориулйм (8), (9), (II) позволяет проводить исоледо* вания на моделях Mein,того масштаба, чем это принято при. обоснова- ,, mm масштаба модели по опытам Никурадзе. ■

Как показано в дпссергатцютгаЯ работе, учет для неравномерных потоков смещения грашич aoirn автомодельноотл в сторону меньших значений чисел Рейнольдов позволяет внпояяять модели дюкеров в ' : масштабах в 10-12 раз меньпих, чем без учета етого явления, [-,

. Четвертая глава диссертации г.оавящена анализу и совертекотво-вагаго метода расчета пропускной способности дшеров. Как йото по-,)., казано в первой главе, гидравлический расчет двкера принято веотя, по faptyne (I), тшетдеЯ ряд недостатков, о которых било сказано вше.- • ' 'г "'"'•-'' 7 ■.

От указактг* недостатков свободна ыетодика расчета, предло-. женняя П.М.Слпсоякм для расчета пропускной способности папорнмх водосбросов и которая может бнть использована для расчета лвбнх

.напорных водопропускных систем, тоьг числе и дскеров..-Основанная/ на использовании-уравнения Ееркулдзг применительно к сечениям потока в 'подводящем канале и в выходном отверстии дшера (Рис.6) эта ф^одака,'расчета ведется:по формулё■V' V;' У;Vv'.;-' Y:'v

/Йесмотряс на.внешнее' бовпадегаэ' с;¿идом формула (I) j' она ^обладает " ■ .' рядом!, прйщшшальных отшуШ. Едеоь jig « фfik+nL -"" Действительный коэффициент раохода, вычисляемый но нзвеотнш значениям воэффица-/ ■ , '.!ента, кинетической,анергия (Кориолиса) 'it ' Потока в.выходном сече--,',--;-нли' дюкера (его"можно вринимать рагнш единице) и сушы коэффици- '. 'егоой-о^

;все,те'же солротЕвлеяия,.;что н в • Jij ■ 4 .за Ескяочёвшем.перемецяотб.-, ' соиротивдегая щ выход" '¿g^ .V Поатойу, дейотвительнвй коэффициент. ; расхода J»g для каждой .к онотрукдгя дюкера является величиной л-.1-' • сгояняэй,' не зависящей от условий ко течения потока воды из дщера. .ь отеодяиЙ канал*; fv-'.V-':; ^ '

"^¡'"Дейотвующй'напор -:. 'опрвдёдяетоя йш разность.полной,.

: отЕосктельй.:дна "тру1Й1 в выходном огае'рбтяйй средней удельной Шт: ТенциальноЕ анергш Е - тв'створе выходного-отверстия, т.е.

■ ' Паяная- удельная, энергия потока воды в подводящем .канале -дюкера вычисляется как

% вТь iliiL , , (14)

< гз • '

где . Т - превышение уровня вода в подводящем канале относительно дна труйр в створе ваходного отверстия, ЗД? скоростной напор потока водц в подводшдем канале ,дри датаенжи. воды со .еред-..''ней'-'бкЬрббтьп ; Л-вС*i'коэйфициейг.йпнетчесхоа■тёржУ-.'-'г'-:' (Кt <а I). } <

' Средняя удельная потенциальная анергий Е потока вода в ¡'¿TBoW^H^ojtttoro,'.отверстия трубы дшера определяется как

г сю'

" . со <

г~ *" i ^ I. i

тде^ - координата струйки о пддйадьв duo и с пьезометрическим

панорам ; со - площадь вводного отверстия трубы дюкера. ■ . -. ' 'Определение полной удельной: энергии потока Т„ в верхнем бЬефе по формуле (14) затруднений не вызывает:' Ввиду многообразия форм' сопряжения потока в отводящем канале дакера сложнее , определить по формуле (15) средвтаз потенциальную энергию потока ■■£.,., в отворо выходного отверстия, тал как .необходимо знагь характер распределения гидростатического давления по глубине потока, в створе выходного отверстия. " : ' .. Для дюкера мшяо выделять четыре характерных случая распределения давления в потоке, в Створе виходного отверстия в зависимости от глубины воды в отводящем канала (Рис.7). • .

. .'I,. Реяим свободного растекания погона в отводящем каннле про-■ исходит при глубинах, потока ' Ка значительно меньше высоты выход» 'пого отверстия дпкера а (Рис.7а). ■ :

•, 2, Режим неподтопяенного истечения потока в створе выходного отверстия найлвдается при-глубинах Кг водив отводящем канале' 0*,Й5 О. (ьг^* Ка- (Ряс.76), где (»V" - глубина потока в отво-' дящем канале,, при прёвшейш' которой начинается затопление потока: ..навыходе из дякера.ч ■>':,

3. Гетем подтопленного истечения потока.' Наблюдается при глубинах воды в отводстем канале К'-» ^ & (Рис.7в).\Прй этом на-: . блпдается образование на певерхнюгг выходящего потока вал-ыта ВЫСОТОЙ § .::■ .>.•'. '.",','■'/ ;'-/-,'-

', 7. , 4. Режта затопленного истечения, дог'ока характеризуется- практически горизонтальной поверхностью йодного.потока.в отводящем кана- . ■:Лв[ (Рис,.7г)что позволяет' не учитывать перепада восстановления. . :!(о).V'.:■:р.-V-.;''. 'V'4:-.;

'. Режим свободного 'растекания и затопленного истечения для дв-■'.керсв не .характерны и-встречаются сравнительно редко.,- Режим непод-. топленного ястечешя не вызывает трудностей, при репешпт задачи о пропускной способности дакера. Наиболее сложным"для расчета явля- \ ется релии подтопленного истечения, где затруднение вызывает опря--деление веллншп перепада .восстановления. '*. V; '■■■' : '

• . . Вопрос С-перепаде восстановления в.условиях плоской задачи, рассматривали многие исследователи: Л..4.Сабанеей,':-Л.Н.7Сузигг^ „', У;Х.!3.%стаф1п,,:0.М.СЛисскнй-,- Скребков;; В^Б.Дульнев,' ИЛ.'Левя и ; ' ДРуГИе. .. • ' " .-..■•-•■.. , . ', .-. - .-'...

В диссертации решена задача об определении перепада восстановления в рашак пространственной задачи при выходе потока.воды из дюкера в трапецоидальтгё канал. Из уравнения количества движения для потока между сечениями в створе выгодного отверстия "П1-Т(\. и в створе на некотором удалении от него (Рис.6) , а также с

использованием ¡Дормульг (16), получено уравнение третей степени относительно искомой величины перепада восстановления

здесь тв . Ьк , -ь - характеристики отводящего на-

пала, соответственно? заложение откосов, ширина канала по дну, глубина води, .площадь живого речения« коэффициент количества дви-кения. Остальные обозначения указаны в тле. Определение величины перепада восстановления дЦ по формуле (Г7) ведется методом итераций. При подстановке в (I?) условий плоской задачи получаем известное уравнение И.И.Лева: ,

•иК(П-,&К) (10)

"Для зкспартшентальноВ;проверки полученного уравнения (17) били' внполне'нн три оерии опытов.

Первая серия опытов ставила целью определение влияния коэффициентов количества движения Ч«т к на точность решения к покапана, что экспериментальное значение. ~ Г,016 позволяет нр11Нлть в расчетах допуцеше^в^«^« 1,0. . . Вторая серия экспериментов в рамках плоской всдачи показала существенное (до 12-15$) влияние учета перепада воостановления на пропускную способность дщера и удовлетворительное совпадение результатов определения перепада восстановления по формуле (18) и опытш/х данных (Рнс.ва). <-

! ' . Третья серия экспериментов в .рашах пространственной задачи показала менее существенное (чем в условиях плоской задачи), но ..достаточно значимое (до 8—влияние учета перепада восстановления на пропускную способность дюкера и удовлетворительное совпадение результатов определения перепада восотановления по формуле (17) и оплэтш данных (Гис.бС). .... _ _

В диссертации подробно рассмотрев» различнее случаи влияния условий течения потока в подводящем я отводягаем каналах нп определение пропускной способности докера по Формуле (12), реаул-лат» обобщения яоторнх представлен« в тг^л .Д.- Показано, что учет по-"репада восстановления энэчтпло влияет на определение проп^ет.ноЯ спосббяботи декера при относительной величине •перепада восстяиой-лення АЧ/Ц более .8-10:», где цвтв-Ч-.

.: "-•'••! ; . -'Таблиг.а А

Формул» для расчета пропускной способности трекера при различных условиях течения в верхнем бье^е и в шгеяем бье^с

Условия нижнего 1

бье<Ти- . -. ■!

Формула

Дополнительные условия

о ^ * <о,В5 а

0 \|23СТ»-0,85£1)

(тв- л)

1 >ȣ

г

ЬД) > лта ■■

О«/.фз . н6

^ \/о,о5 Не -а) «0| .

о«,/}«

м, Г V,

Г2

ВЫВОДы

; X. Совреыенний этап гидротехнического строительства характе-'рязуетоя использованием ликеров значительной пропускной способ- • ности (до 20-30 м3/о через кааду» трубу) с размерами поперечного речения каждой трубы (нитки) до 8-Ю м2 не только на мелиоративных каналах, но и на каналах водоснабжения (Сев.Донец-Дон-• баос),. что предъявляет повышенные требования к точности их гид-.

равлического расчета я моделирования, основные принципы которых У бнзда сформулированы в основной ene в серодине века.

,2. Течений воды в дюкерах относится к неравномерному вслед- , ', ствие яскривленноогг труб датсера р гурбуяизирующего влияния мест; ннх сопротивлений в виде решеток, пазов, стыков к поворотов.. •;• Практика моделирования верашемерного двикешш ядаооти носит -фрашентный характер, а теория .моделирования базируется на классических опытах Никурадзе но определению границ зон автомодель- . ности во критерию Рейяольдсц для равномерных потоков в прядали- , нейных трубах, что приводит к неоправданному увеличении рагизров, а значит к стоимости. моделей водопропускных сооружений с меогнитг: сопротивлениями. .

3. Для определения,границы зоннавтомодельностз по критерию. РеЗнольдса даш неравномерных напорти потоков кидкостн разработан метод еквивалентной шероховатости, позволяющей турбуяизируа- ■ ^щее влияние местных сопротивлений (назову стыков, поворотов п др.) ■. выразить" через турбулиаирувщее влияние такой равномерной варохо-, ватости, которая для прямолинейных равной длины обеспечивает равный коэффициент расхода. Значение эквивалентной шероховатости ' позволяет по формулам. Някурадзе, Б.М.Лятхера или автора находить* t граница зоны автомодельнооти и обоснованно в 5-10 и более pas ' ; уменьшать модели водопропускшк сооружений (типа докера) о нерав-' ,Номершм,двияением зоды. . ' ' *

IÍF;'

• 4. "На основе хрптйкя принятого в проектной практике методе. . расчета пропускной способности.дукера по с^ятичесясму ,напору * V; ..(разности''уровней водя в, бьег?®х) и.по переменному хоо^шенту;.-.. • расхода предлагается веста гглра1Шчол<нЧ расчет дикеря по более ; совершенной формуле, используемой доя расчета напортгх водосбро». сов и "учкгшншей, влияние условий тёчения потока. води в верхнем ■ rmáétá;,бьефа*.\ г

' . 1. 5. С.^рмулироваш и решена задача определения,перепаяй воо-.бтапоаяейил S йроотрапствешшх условиях. Разработаны на основе , теории, погрешностей 'рекомендации по упрощенном методам глдряпт:г-.ческого расчета дюкера для различных случаев течения вода в sepx-шганег*' бьефах. ,; "

0 я

1

■ §3 Ю ц et Ф во сто й 'Я

У

1 \ \ ——~ -—— -- ы —^

\ \

V

au

12,

s;

Й«.

d1 «Г <P

w sr

о è

¿э «у 4

^_мл____ч

Рис. ; 5. Уетод эквивалентной пороховатости

Л I - озроховатостъ и коэффициент гицравлического трения реального докера;Л?, - з»шивал8нтная шероховатость и эквивалент^ коэффициент гицравлического трен:и.

. .1 'Да тп «

Рио* 3 Схема расчета пропуская йгасойности цюкера с учзтом перепада восстановления

Рис. 7 . Воэаожкаа режиш истечения потока на выходе . из дюкере '

а) реши свободного растекания; б) режим иопоцгопленного » чения; в) ртии подтопленного истечения; г) рехиы аятолле»

нсте-затопленного истечения . . ' . :

глубиет поды э отводящем канала; 1к - перепал восстановления; <? - величина подтопления; а - высота выходного отаор-стшгвдквра. ч »

-те-

■о, г& ÍÍ25 <120$

«Л?

Jt!»

<w2s

дод

А«5

ék а. А

б" 4/

ifa? ¡1,9 o¿¿

\ jt

Ь, i _

f

ik

¿Г

4,475 o,2Í5

о,i 15 Q975

* » /

/i

l /

<1* / »

f) /

— > г в

V

> / « <

/

< Л

4 a -.4

/ ж

o,i ол с,в о,4 ЛО; , М <Л

.'Fzc.6. Сравнение экспериментальных значения относительной I' í ;; величины перепада восстановления Дк/д орезультаташ 1 " расчета: а) по Формуле (18) - плоская вадйча, Л) по ■■формуле (17) - пространственная задача, ■ /'. ■ ■

о .» отсчегы изиервний перепада восстановления в отворд вы. ^ , хоцного смерсгия дакера (дК^) ; '■■'■ - ^ ^

' А - отсчет намерений перепада воссгаяовлеиия в сечении ' ' • ¥4 на расстоянии 6 - 1,76 о« выходного отаермкя двкара," •т.е. а селении rvn UW)|; ~"