6. Гидравлические расчеты

Гидравлические расчеты проводятся для определения размеров поперечных сечений, проверки их устойчивости против размыва и заиления. Для расчетов необходимы следующие данные:

а) расчетные и проверочные расходы воды;

б) уклоны дна каналов;

в) величины превышения бровки канала над расчетным горизонтом воды;

г) величина допустимых скоростей течения воды, не вызывающих размыва или заиления каналов (приложение И);

д) конструкция поперечного сечения русла;

е) шероховатость русла.

Расчетные и поверочные расходы воды принимаются на основе гидрологических расчетов, уклоны дна — из продольного профиля канала. Расчетная глубина наполнения каналов на рабочих участках принимается на 0,1 - 0,5 м ниже бровок каналов. Коэффициенты откосов каналов принимаются на основании проработки раздела.

Гидравлический расчет каналов проводится при площади водосбора более 5 км².

Для расчета размеров проводящих каналов применяется следующая формула равномерного движения:

Q = w V_СР = w С , (11)

где Q — расход воды, м³/сек;

w — площадь живого сечения, м²;

V_СР — средняя скорость потока, м/сек (v = С )

C — скоростной коэффициент;

R — гидравлический радиус, м;

i — уклон дна канала.

Скоростной коэффициент С определяется по формуле:

(12)

где n — коэффициент шероховатости;

y= 1,5 , при R < 1,0

y =1,3 , при R > 1,0

Коэффициент шероховатости для свежевырытых каналов находится в пределах 0,025 - 0,030.

При принятой в лесоосушении трапецевидной форме земляных каналов гидравлический расчет рекомендуется вести по схеме:

w_пр ®l_пр ®R_пр ®С_пр ® К_ПР = К_Д (1±0,05),

где К_ПР и К_Д проектные и действительные модули расхода. Модуль расхода представляет собой расход воды канала, приходящийся на единицу уклона:

К_Д = , (13)

К_ПР = w_пр С , (14)

Суть гидравлического расчета состоит в подборе поперечного сечения канала, обеспечивающего безопасный пропуск заданного расчетного расхода. В связи с тем, что глубина канала является в данном случае заданной, подбирается необходимая ширина канала. При ручном расчете вычисления желательно представить в табличной форме (табл. 14).

Таблица 14 - Гидравлический расчет канала Мк-2 на пикете Пк_о

Рабочая глубина канала, м (hР)	Шири на канала по дну, м (b)	Площадь живого сечения, м2 (w)	Смоченный периметр, м (c)	Гидравлический радиус (R), м	С	С Ö R	v, м/сек	К ПР, м3/с	К Д , м3/с,
0,8	0,4	1,28	3,28	0,39	26,09	16,29	0,51	20,85	25,30
0,8	0,5	1,36	3,38	0,40	26,30	16,67	0,53	22,67	25,30
0,8	0,6	1,44	3,48	0,41	26,49	17,03	0,54	24,52	25,30
0,8	0,8	1,60	3,68	0,43	26,83	17,68	0,56	28,29	25,30

Примечание: Уклон дна канала принят равным 0,001; n = 0,030;

Q = 0,8 м³/с; m =1,5.

При заполнении таблицы используем следующие формулы расчета:

w = (b + mh_p)h_p , (15)

c = b + 2h_p , (16)

R = , (17)

где m — коэффициент откоса;

b — ширина канала по дну, м.

Расчет считается законченным если различие между К_ПР и К_Д не превышает 5 %.

Для автоматизации гидрологических и гидравлических расчетов необходимо воспользоваться пакетом прикладных компьютерных программ (exe), имеющейся на кафедре лесных культур и почвоведения.

Проверка русла канала на размыв проводится только в том случае, если поверочный расход воды выше расчетного. При необходимости поверки русла канала на устойчивость к размыву рекомендуется поверку выполнять в виде гидравлического расчета. Только ширина канала принимается установленная ранее гидрологическим расчетом, а задаются глубиной воды в канале. Расчет также ведут в табличной форме (табл. 15).

Таблица 15 - Проверка устойчивости канала на размыв

Глубина канала, м	Ширина канала по дну, м	w, м2	l, м	R, м	С	СÖ R	Расход воды	v, м/с	vдоп , м/с
0,8	0,6	1,44	3,48	0,41	26,49	17,03	0,77	0,54	0,60
0,9	0,6	1,75	3,84	0,46	27,18	18,37	1,02	0,58	0,60
1,0	0,6	2,10	4,21	0,50	27,83	19,66	1,31	0,62	0,60

Примечание: Максимально допустимая скорость течения взята по песку.

В случае если скорость течения воды в канале превышает максимально допустимую, то намечают крепление дна канала или применение других сооружений (перепады, быстротоки и т.п.).