Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.6 Допустимые скорости движения воды в каналах
Проектируя канал, необходимо выбрать расчетную скорость потока такой, чтобы не было размыва и заиления, то есть
где υ – средняя расчетная скорость в канале;
υmin –минимально допустимая скорость при равномерном движении потока; эту скорость называют также минимальной незаиляющей скоростью.
Если υ < υmin, русло будет заиляться отлагающимися в нем твердыми частицами, который несет водный поток.
υmax – максимальная допустимая скорость при равномерном движении потока; эту скорость называют максимально незаиляющей скоростью. Если υ > υmax, русло будет размываться водным потоком.
В таблице 2.1 приведены значения неразмывающей скорости в зависимости от материала, из которого сложены стенки канала, глубины.
Таблица 2.1 Неразмывающие скорости υmax (м/с) в зависимости от различных грунтов и глубин
| Средние глубины h, м | ||||
| Глины и суглинки | 0,4 | 1,0 | 2,0 | 1,0 |
| Малоплотные | 0,33 | 0,40 | 0,46 | 0,50 |
| Среднеплотные | 0,70 | 0,85 | 0,35 | 1,1 |
| Плотные | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,5 |
| Очень плотные | 1,4 | 1,7 | 1,9 | 2,1 |
можно применять формулу Студенчикова
(2.29)
где h – глубина потока, м;
d – средний диаметр частиц грунта.
Формула применима при значениях h/d ≤ 600; при значениях h/d > 600 можно использовать формулу Латышенкова
(2.30)
Ниже приведены неразмывающие скорости в зависимости от материала стенок, м/с:
Пыль, ил........................................................ 0,15–0,20
Песок............................................................. 0,20–0,60
Гравий........................................................... 0,60–1,20
Супесь и суглинок......................................... 0,6–1,8
Глина............................................................. 1,0–1,8
Скальные породы......................................... 2,5–4,5
Бетонная облицовка...................................... 5,0–10,0
Дерево........................................................... 1,5–2,5
Незаиляющие минимальные скорости υmin зависят от размеров взвешенных частиц. Ниже по опытным данным приводятся некоторые зависимости для определения υmin. Если насыщенность потока наносами диаметром частиц более 0,25 мм не превышает 0,01%, то можно использовать зависимость
(2.31)
где R – гидравлический радиус, м;
a – множитель, зависящий от среднего диаметра частиц, преобладающей массы взвешенных наносов.
Ниже приведены его значения:
| dcp, мм | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2 | 3 |
| а, м0,5/с | 0,2 | 0,45 | 0,67 | 0,82 | 0,9 | 0,95 | 1 | 1,02 | 1,05 | 1,07 | 1,1 | 1,11 |
Приближенное значение незаиляющей скорости может быть определено по зависимости
(2.32)
где h – глубина потока, м;
Q – коэффициент, зависящий от крупности песчанно–глинистых наносов:
Крупные............................................. 0,6–0,71
Средние.............................................. 0,54–0,57
Мелкие................................................ 0,39–0,41
Очень мелкие..................................... 0,34–0,37
Значение незаиляющей скорости может быть определено по зависимости Гиршкана
(2.33)
где Q – расход воды, м /с;
A – коэффициент, зависящий от гидравлической крупности ω.
Гидравлической крупностью называется скорость равномерного падения частиц различного диаметра в неподвижной воде.
Ниже приведены значения A в зависимости от гидравлической крупности и ω [46]
ω, мм/с 1,5 1,5
3,5 3,5
А 0,33 0,44 0,55
Значение ω в зависимости от d можно определить по следующим данным, полученным опытным путем:
dcp, мм 0,01 0,03 0,05 0,08 0,10 0,13 0,50 1,0 1,50
ω, мм/с 0,07 0,62 1,78 4,43 6,92 11,6 54,0 94,4 125,6
Формула (2.33) применима для естественных, незаросших русел и каналов при следующих значениях: Q от 0,2 до 150 м3/с; υ – не более 0,3 м/с; ω до 10 мм/с.
При расчете осушительных каналов принимают υmin = 0,2 м/с, если надо предотвратить осаждение сила, υmin = 0,4 м/с, если надо предотвратить осаждение песка. Во всех случаях, если возможно зарастание каналов, υmin должна быть не менее 0,5 0,6 м/с [12].