Контрольная работа: Водные ресурсы Земли
Задача № 1
По исходным данным построить эпюру скоростей и определить среднюю скорость движения воды в расчётном створе.
Исходные данные для расчётов
| Расстояние от базиса до промерной вертикали, м | Глубина промерной вертикали, м | Расстояние от базиса до скоростной вертикали, м | Скорость между скоростными вертикалями, м/с |
| 16 | 0 | 30 | 0,38 |
| 30 | 1,1 | 50 | 0,41 |
| 50 | 1,6 | 70 | 0,43 |
| 75 | 2,4 | 90 | 0,56 |
| 90 | 3,8 | 120 | 0,70 |
| 150 | 4,4 | 150 | 0,75 |
| 190 | 2,7 | 190 | 0,68 |
| 210 | 2,3 | 210 | 0,50 |
| 240 | 1,5 | 240 | 0,41 |
| 270 | 0 | 260 | 0,30 |
Решение:
Эпюра скоростей приведена в Приложении № 1. Для расчёта средней скорости движения воды следует вычислить площадь эпюры скоростей суммированием площадей между скоростными вертикалями, и поделить на ширину створа (см. Табл. 1)
Таблица 1 Подсчёт площади эпюры скоростей
| Номер скоростной вертикали | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Расстояние между скоростными вертикалями, м | 14,0 | 20,0 | 20,0 | 20,0 | 30,0 | 30,0 | 40,0 | 20,0 | 30,0 | 20,0 | 10,0 |
| Скорость на скоростной вертикали, м/с | 0,00 | 0,38 | 0,41 | 0,43 | 0,56 | 0,70 | 0,75 | 0,68 | 0,50 | 0,41 | 0,30 |
| Площадь эпюры скоростей между скоростными вертикалями, м2 /с | 2,66 | 7,90 | 8,40 | 9,90 | 18,90 | 21,75 | 28,60 | 11,80 | 13,65 | 7,10 | 1,50 |
| Суммарная площадь эпюры скоростей, м2 /с | 132,16 | ||||||||||
Ширина створа равна 254 м, тогда средняя скорость движения воды:
Vср =Sэп /В=132,16/254=0,520 м/с
Задача № 2
По тем же исходным данным построить поперечный профиль расчётного створа и определить в нём расход любым методом.
Решение:
Поперечный профиль расчётного створа приведён в Приложении №1. Для определения расхода в поперечном створе следует найти площадь живого сечения суммированием площадей, заключенных между промерными вертикалями (см. Табл. 2)
Таблица 2 Расчёт площади живого сечения
| Номер промерной вертикали | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Расстояние между промерными вертикалями, м | 14,0 | 20,0 | 25,0 | 15,0 | 60,0 | 40,0 | 20,0 | 30,0 | 30,0 | --- |
| Глубина на промерной вертикали, м | 0,0 | 1,1 | 1,6 | 2,4 | 3,8 | 4,4 | 2,7 | 2,3 | 1,5 | 0,0 |
| Площадь сечения между промерными вертикалями, м2 | 8,8 | 27,0 | 50,0 | 46,5 | 246,0 | 142,0 | 50,0 | 57,0 | 22,5 | |
| Площадь сечения, м2 | 649,8 | |||||||||
Расход в расчётном створе равен:
Q=Vcp ·щ=0,52·649,8=337,9 м3 /с
Задача № 3
Используя результаты решения задач №№ 1 и 2 определить коэффициент шероховатости русла с уклоном i=0,00009. По числовому значению коэффициента шероховатости описать поверхность русла (использовать при описании «Справочник по гидравлическим расчётам»).
Решение:
Для вычисления коэффициента шероховатости следует вычислить гидравлический радиус, который будет равен:
R=щ/ч , где ч – смоченный периметр канала. Для русла, в котором ширина во много раз больше глубины, можно принять приближённо
ч=В=254 м, тогда R=649,8/254=2,56 м.
Определим коэффициент Шези из формулы Шези:
Vcp =C·√R·i ; отсюда С= Vcp /√R·i=0,52/√2,56·0,00009=34,26 м0,5 /с
Выразим коэффициент Шези через формулу Маннинга:
С=1/n·R1/6 ; отсюда n=R1/6 / С=0,03414.
Согласно данным «Справочника по гидравлическим расчётам», такой коэффициент шероховатости характеризует русло как большой земляной канал, в условиях содержания ниже среднего.
Список использованной литературы
1. Гидрология и гидротехнические сооружения: Учебн. для ВУЗов/ Под ред. Г.Н. Смирнова. – М.: Высш. школа, 1988. -472 с.
2. Дорожно-мостовая гидрология: Справочник/ Под ред. Б.Ф. Перевозникова. – М.: Транспорт, 1983. -200 с.