Определение критической глубины и критического уклона .

Для определения критической глубины будем использовать графический метод, так как можем найти только значение отношения величин, от нее зависящих, по формуле:

,     (2.1)

где - коэффициент Кориолиса,  ; - расход воды в канале,  (из задания ); - ускорение свободного падения, (); - площадь поперечного сечения канала при критической глубине наполнения, ; - ширина потока по верху при критической глубине наполнения, .

.

Найдем значения отношения куба площади поперечного сечения канала к ширине потока по верху для различных значений глубины наполнения канала. Вычисления сведены в таблицу 1.1., по результатам которой строится график зависимости отношения куба площади поперечного сечения канала к ширине канала по верху от глубины наполнения.

Таблица 1.1.

№п/п	h, м	w, м2	B, м	м5	Примечания
1.	0,5	6,9	15,3	21,9
2.	1,0	15,3	18,1	197,9	m = 2.8 n = 0.022
3.	1,5	25,0	20,9	752,1	b = 12.5 м
4.	2,0	36,2	23,7	2001,6

 Пример расчета для  :

а). площадь живого поперечного сечения канала ищется по формуле (1.5):

w ;

б). ширину потока по верху определяем по формуле (1.10):

;

в). отношение куба площади поперечного сечения канала к ширине потока по верху ищем по ниже следующей формуле:

.

По данным таблицы 1.1 строим график зависимости  , (смотри рис. 2.1).

Параметры поперечного сечения канала при глубине наполнения, равной критической глубине рассчитаны ниже:

а). по графику определяем критическую глубину канала, соответствующую значению отношения куба площади поперечного сечения канала к ширине потока по верху  :  ;

б). ширину потока по верху определяем по формуле (1.10):

;

в). площадь поперечного сечения канала рассчитывается по формуле (1.5):

;

г). смоченный периметр поперечного сечения канала ищется по формуле (1.6):

;

д). гидравлический радиус поперечного сечения канала рассчитывается по формуле (1.7):

м;

е). коэффициент Шези ищется по формуле (1.8):

.

Критический уклон определяем по формуле:

. (2.2)

Рассмотрим уклоны рассчитываемого канала на отдельных участках:

а). на подводящем участке канала  (из п.1.5), i1 < iK, следовательно состояние потока на подводящем участке спокойное;

б). на отводящем участке канала  (из задания), i2 < iK, следовательно состояние потока на отводящем участке спокойное.

Построение графика удельной энергии.

Для нахождения значений удельной энергии сечения используем следующее уравнение:

,    (2.3)

где  - средняя скорость течения воды в канале, .

Для построения графика удельной энергии сечения проводятся расчеты удельной энергии для разных значений глубины наполнения, расчеты сведены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

№п/п	h, м	w, м2	v, м/с	Э, м	Примечания
1.	0,25	3,30	28,80	46,71
2.	0,50	6,95	13,66	10,98
3.	0,75	10,95	8,68	4,97
4.	1,00	15,30	6,21	3,16
5.	1,25	20,00	4,75	2,51
6.	1,50	25,05	3,79	2,31
7.	1,64	28,03	3,39	2,28
8.	2,64	52,51	1,81	2,82
9.	3,64	82,60	1,15	3,71
10.	4,64	118,28	0,80	4,68

 Пример расчета для  :

а). площадь живого поперечного сечения канала ищется по формуле (1.5):

w ;

б). средняя скорость течения воды в канале ищется по формуле (1.12.):

;

в). удельная энергия сечения ищется по формуле (2.3):

.

По данным таблицы 2.2 строится график (смотри рис.2.2).