Расход воды в отверстии сооружения определяется высотой подпора воды над входным оголовком.
По принятым расчётным расходам определяем вид трубы, её геометрические размеры, глубину перед трубой и скорость воды на выходе по [2].
Для трубы на ПК 1+70: Qрасч = 17,369 м3/с => труба прямоугольной формы, с размерами 2,5х2,0 м, глубина воды перед трубой 2,6380 м, скорость воды на выходе из трубы 4,6925 м/с.
Для трубы на ПК 3+51: Qрасч = 24,991 м3/с => труба прямоугольной формы, с размерами 4,0х2,5 м, глубина воды перед трубой 2,4756 м, скорость воды на выходе из трубы 4,6057 м/с.
Для трубы на ПК 6+85: Qрасч = 12,09 м3/с => труба прямоугольной формы, с размерами 2,5х2,0 м, глубина воды перед трубой 2,0641 м, скорость воды на выходе из трубы 4,1672 м/с.
Определение пропускной способности трубы
Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой трубы неполным сечением, что отвечает условию:
(22)
где H – подпор перед трубой, м;
hтр – высота трубы в свету, м.
Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы и скорость воды на выходе.
Критическая скорость определяется по формуле:
(23)
где Vкр – критическая скорость, м/с
Vс – скорость в сжатом сечении, м/с.
Критическую скорость определяем по формуле (23):
Для трубы на ПК 1+70: ;
Для трубы на ПК 3+51: ;
Для трубы на ПК 6+85: .
Критическая глубина определяется по формуле:
(24)
где hкр – критическая глубина, м;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Критическую глубину определяем по формуле (24):
Для трубы на ПК 1+70: ;
Для трубы на ПК 3+51: ;
Для трубы на ПК 6+85: .
Глубина воды в сжатом сечении определяется по формуле:
(25)
где hс – глубина воды в сжатом сечении, м;
Глубину воды в сжатом сечении определяем по формуле (25):
Для трубы на ПК 1+70: ;
Для трубы на ПК 3+51: ;
Для трубы на ПК 6+85: .
Подпор воды перед трубой определяется по формуле:
(26)
где Н – подпор воды перед трубой, м;
φ – коэффициент скорости, равный 0,97.
Подпор воды перед трубой определяем по формуле (26):
Для трубы на ПК 1+70: ;
Для трубы на ПК 3+51: ;
Для трубы на ПК 6+85: .
Производят проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле (22):
2,011 ≤ 1.2∙hтр1 = 1.2∙2.5 = 3.0, следовательно, режим течения воды в трубе
безнапорный.
1,936 ≤ 1.2∙hтр2 = 1.2∙2.5 = 3.0, следовательно, режим течения воды в трубе
безнапорный.
1,586 ≤ 1.2∙hтр3 = 1.2∙2.5 = 3.0, следовательно, режим течения воды в трубе
безнапорный.
Проверка удовлетворяет условию, исходя из этого, делаем вывод, что режим протекания во всех трубах безнапорный.
Рисунок 8 – Протекание воды в трубе при безнапорном режиме.
Пропускная способность труб прямоугольного сечения при безнапорном режиме определяется по формуле:
(27)
где b – ширина трубы, м.
Для трубы на ПК 17+10: ;
Для трубы на ПК 17+10: ;
Для трубы на ПК 23+42: .