Введение
При использовании методом гидравлического мелиоративных каналов кроме расчетного расхода в каналах трапецеидального поперечного сечения определяются минимальные и максимальные расходы (форсированный). При гидравлических расчетах каналов и их эксплуатации часто пользуются графическим методом построения кривой связи - графиком зависимости расхода от любого геометрического параметра поперечного сечения канала. При формировании кривой связи по оси абсцисс откладываются глубины воды в канале (или другой параметр), а по оси ординат соответствующие им расходы. По построенной кривой связи можно графически определить расход канала или его глубину при различных условиях. Обычно в каналах с трапецеидальным поперечным сечением при расчете гидротехнических сооружений строятся кривые зависимостей Q=f(h) и Q=f(b). Для построения кривой связи в каналах трапецеидального поперечного сечения задаются рядом значений геометрического параметра (глубины или ширины канала по дну) и по формуле Шези вычисляют соответствующие им расходы. Данные могут быть представлены в табличной или графической форме. Ниже приведены основные этапы построения кривой связи расхода канала от глубины воды в нем Q=f(h). Расчетной формулой будет уравнение Шези. Математическое описание задачи или очередность вычислений следующая: вводится коэффициент заложения откосов m, ширина канала по дну b, уклон дна трассы канала i по справочным таблицам выбирается коэффициент шероховатости n в зависимости от вида грунта трассы канала или материала крепления откосов и также вводится в качестве исходных данных, выбираются начальная hn и конечная hk глубины, которые будут границами построения графика по оси абсцисс, их значения также вводятся в программу; назначается шаг изменения глубины hh или тот интервал, через который будут просчитываться значения функции, значение шага тоже вводится в исходных данных; для первой точки, абсцисса которой h=hn вычисляется площадь живого сечения ω, смоченный периметр χ, гидравлический радиус сечения R, коэффициент Шези С, перечисленные величины подставляются в уравнение Шези и вычисляете первое значение расчетного расхода; полученные величины Q и h выводятся на экран диалогового окна, значение глубины увеличивается на величину шага hh и вычисления повторяются; процесс заканчивается при переходе значения h через конечную точку интервала hk. Алгоритм решения задачи приведен на рисунке 1, это пример алгоритма циклической структуры. Рисунок 1— Разработка блок-схемы алгоритма кривой связи Q=f(h) и Q=f(b) в среде drawio
Методология
Рассмотрим канал, имеющий следующие характеристики: ширина канала по дну b 5м грунт трассы канала глина крепление откосов бетон begin m, n, h, i, bn, bk, hb b=bn ω= (b+m·h)·h χ=b+2·h R=ω/χ C=1/n+17,72·lgR Q=ω·C· Q, b b=b+hb While b<=bk end. True False 48 коэффициент заложения откосов m= 1 уклон дна канала i =0,0058 начальная глубина hn =0м конечная глубина hk =10м шаг изменения глубины 0,1м требуется построить таблицу значений функции Q=f(h) и кривую связи. Вначале определяется коэффициент шероховатости, для крепления бетонными плитами по справочным таблицам - n=0,014. В окне вносятся исходные величины i, n , m, b, начальное и конечное значения глубины в канале, а также шаг ее изменения вводятся в диалоговых окнах После запуска модуля программы на расчёт в диалоговых окнах вводятся значения глубины h, интервал изменения ширины bn, bk и шаг hb, в результате расчёта на экран выводится графики функций Q=f(b) или Q=f(h) представленные на рисунке 2.
Результаты
Рисунок 2— Кривая связи Q=f(b) или Q=f(h) Заключение. Обычно в каналах с трапецеидальным поперечным сечением при расчете гидротехнических сооружений строятся кривые Q=f(h) и Q=f(b).
Результаты
Благодарность. Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту Палиивец Максиму Сергеевичу за оказанную помощь и ценные советы при подготовке статьи.
Обсуждение
С помощью кривой связи графически определили расход канала или его глубину при различных условиях.
Обсуждение
Для построения кривой связи Q=f(h) и Q=f(b) задались рядом значений геометрического параметра (глубины или ширины канала по дну) и по формуле Шези вычислили соответствующие им расходы, данные результатов расчёта представлены в графической форме.
Выводы
Вид кривой связи приведен на рисунке 2.