CVIČENÍ 8: HYDRAULICKÝ VÝPOČET OBJEKTŮ

CVIČENÍ 8: HYDRAULICKÝ VÝPOČET OBJEKTŮ
Hydraulické výpočty spádových objektů (stupeň) zahrnují při známých geometrických
parametrech přelivného tělesa stanovení měrné křivky objektu (Q-h křivky) a určení
charakteristik koryta bezprostředně pod stupněm. Způsob výpočtu byl probrán v předmětu
HYDRAULIKA 20.
Lichoběžníkový přepad (obr. 2)
Obr. 2 – Lichoběžníkový přepad
1
1
3
5
3 
1
2

4

2
2
2
(
)
Q = σ Z mb ( 2g) h + k + m cot gα ( 2g)  ( h + k ) 2 − ( h ⋅ k ) 2  
3
3
15


m – součinitel přepadu v závislosti na výšce přepadu
A – šířka koruny obdélníkového přepadu
h /A
m
0,1
0,3
0,33
0,32
Tab.1 Součinitel přepadu
0,5
1
0,33
0,37
1,5
0,41
1,5 až 2,0
0,41 až 0,42
b - délka přelivné hrany (m)
g - tíhové zrychlení (m s-2)
h - přepadová výška (m)
v 2h
k - rychlostní výška = , kde vh je rychlost vody v korytě nad stupněm ( ve vzdálenosti min.
2g
3h nad přelivem)
σ Z - součinitel zatopení, který se určí v závislosti na poměru převýšení hladiny dolní vody
nad korunou přelivu hσ k přepadové výšce h
α- úhel sklonu bočního svahu na přelivu
hσ
h
0,1
0,3
σZ
0,999 0,994 0,98
Tab. 2 Součinitel zatopení
0,6
0,65 0,7
0,75
0,5
0,96
0,94
0,8
0,85
0,906 0,856 0,79
0,9
0,95
0,669 0,575 0,412
*/ Pokud bude použito některého z proudnicových tvarů nízkých jezů, např. Jamborův práh,
lze použít součinitele m a σ Z z grafických pomůcek odvozených pro tato přelivná tělesa (viz.
skripta Hydraulika II)
Dimenzování vývaru (obr. 3)
za předpokladu, že proudění v dolním korytě je říční; v tom případě se navrhuje vývařiště
např. podle Čertousova.
Obr. 3 – Dimenzování vývaru
Pro řadu průtoků až po návrhový průtok spočítáme
2 -1
1. specifický průtok na 1 m přelivu q ( m s )
2. stanovíme kritickou hloubku h k = 0,467q
3. vypočítáme hodnoty
ξ0 =
Ed
hk
2
3
a k nim z tab. X
h1
h
a ξ2 = 2
hk
hk
kde Ed - energetická výška průřezu nade dnem vývaru (m)
t - hloubka vody v dolním korytě (m)
d - hloubka vývaru (m)
h1, h2 - vzájemné hloubky
p - převýšení stupně nad horním dnem (m).
Z hodnot ξ1 a ξ2 spočítáme h1 a h2, pro max. hodnotu h2 dimenzujeme hloubku vývaru tak,
aby 1,05h2 ≤ t + d
a podle potřeby upravujeme hloubku d.
ξ1 =
Tab. 3 Vztah mezi ξ0, ξ1 a ξ2
ξ0
ξ1
ξ2
2,0
0,593
1,56
2,4
0,513
1,73
3,0
0,44
1,92
4,0
0,369
2,14
5,0
0,326
2,32
6,0
0,296
2,45
Po navržení hloubky vývaru znovu přepočítáme rovnici **
1,05h2 ≤ t + d
Pro maximální rozdíl h2-h1 ( v řadě průtoků, jež počítáme) stanovíme délku vývaru:
1
L1 (dopad paprsku ) =1,64[h0 (s + 0,29h0 )]2
kde
s - výška přelivu (m)
U přelivů s proudnicovým tvarem L1 odpadá
y
L2 = K ( y2 − y1 )K = 5,5 pro3 < 2 < 4
y1
K=5
pro 4 <
y2
<6
y1
Délka vývaru L = L1 + L2
Délka opevnění za vývarem podle Kumina
L3 ≅ 6(h2 − h1 )
Pokud výpočtem dle rovnice ** není nutno navrhovat vývar, volí se konstrukční vývar o
hloubce min. 0,3 m a délce L rovnající se šířce vývaru, zvětšené o doskok paprsku.