3.1 Распределине скоростей по сечению потока в жидкости в открытых руслах(ф-ла базена)

В открытых руслах скорость возрастает от дна к поверхности и от берегов к оси потока.максимальная скорость обычно наблюдается на поверхности (Uпов). Распределние скоростей в широких открытых руслах удовлетворительно описывается эмпиричсеской формулой Базена:

Где u-местная скорость на расстоянии y от дна, v- средняя скорость в сечении потока, С-коэффициент Шези, Н-глубина потока.

Из формулы следует ряд взаимосвязей, важных для практических целей (определив Uпов и Uд, можно найти v):

где- Uд- скорость у дна русла(донная скорость).

В каналах недопустимы скорости движения, при которых происходит заиление или размыв русел.В связи с этим для них устанавливают минимально допустимые скорости Vmin (незаиляющие)(неразмывающие).Незаиляющую скорость можео определить по эмпирической формуле: где альфа-коэфф., зависящий от характера переносимых взвешенных наносов; значения альфа колеблется от 0.77 до 0.37. Неразмывающая скорость зависит от грунта или материала, слагающего ложе потока.

3.2.Гидравлически наивыгоднейшее сечение канала

Гидравлически наивыгоднейшим сечением канала называется такое, которое при одинаковых с другими сечениями площади живого сечения потока, шероховатости и уклоне дна имеет наибольшую пропускную способность. Очевидно, что гидравлически наивыгоднейшее сечение при заданном уклоне пропустит данный расход при наименьшей площади живого сечения. Следовательно, для строительства канала потребуется выполнение наименьшего объема земляных работ и канал будет наиболее дешёвым. Рассмотрим формулу расхода в следующей записи:

При постоянных значениях w,i,n и, следовательно, C (в квадратичной области сопротивления) расход зависит только от смоченного периметра х. Таким образом, гидравлически наивыгоднейшее сечение канала должно иметь наименьший смоченный периметр.Из рисунка выше форм поперечного сечения наименьшим периметром при одинаковой площади живого сечения обладает полукруглое сечение, которое и является гидравлически наивыгоднейшим. Однако полукруглое сечение в грунте неосуществимо. Неосуществимо в грунте и прямоугольное. Поэтому на практике сечению канала придают обычно трапецеидальную форму.

3.3 Виды движения воды в грунтах

Движение воды в пористой среде называется фильтрацией.Различают естественные и искуственные фильтрационные потоки. Естественный фильтрационный поток, или поток грунтовых вод, образуется в результате инфильтрации в грунт части атмосферныхосадков. Искуственный фильтрационный поток создаётся при решении некоторых технических задач, например при откачке воды из строительных котлованов, при осушении земляного полотна, при очистке воды на водопроводных фильтрах, при фильтрации воды через земляные плотины и т.д.

Грунтовые воды подразделяются на неподвижные и подвижные.Неподвижные грунтовые воды образуются в результате скопления воды в подземных котловинах. Подвижные грунтовые воды, или потоки грунтовых вод, образуются в результате постоянной инфильтрации атмосферных осадков при наличии падения рельефа подстилающих и водоносных пластов. Различают напорные и безнапорные грунтовые потоки. Грунтовый поток будет напорным, если водопроницаемый слой заключён между двумя водонепроницаемыми слоями, и безнапорным, если водопроницаемый слой только подстилается водонепроницаемыми породами.

3.9 Допустимые скорости движения жидкости в открытых руслах

Вычисленная по формуле шези средняя скорость v движения воды в проектируемом канале должна находиться в пределах где vmin- минимально допускаемая скорость, принимаемая из условия незаиляемости канала (так называемая минимальная незаиляющая скорость), vmax-максимально допускаемая скорость, принимаемая из условий неразрываемости канала (так называемая максимальная неразмывающая скорость). Допускаемые минимальные незаиляющие скорости vmin (м/с) в зависимости от крупности наносов и глубины потока приведены в таблице Гончарова. Допускаемые максимальные неразмывающие скорости vmax (м/с), согласно ТУ и Н проектирования гидротехнических сооружений в зависимости от рода грунта и вида крепления так же приведены в таблице.