Исследование влияния на речной поток центробежных сил инерции на поворотах русла - Анализ русловых переформирований и исследование скоростного режима

При изменении направления потока возникают центробежные силы инерции, направленные по нормали к криволинейным линиям тока в плане (см. рис.4.5) в сторону вогнутого берега. Они приводят к образованию поперечного уклона Iпоп. и поперечных составляющих скорости, перпендикулярных основному направлению течения воды.

Величину центробежной силы определяют как

Fцб = mV2/r,

Где m - масса, кг-с2/м;

V - средняя продольная скорость, м/с;

R - радиус закругления, м (измеряется на плане).

Поперечный уклон определяется по формуле

Iпоп. С2Ih/r-g

Превышение уровня воды у вогнутого берега над выпуклым определяется произведением поперечного уклона на ширину русла:

?Н = Iпоп-В

Для определения величины поперечной составляющей скорости Vпоп. на вертикали, находящейся на повороте русла, предложено несколько формул (В. М. Маккавеевым, М. В. Потаповым, К. И. Россинским, И. А. Кузьминым и др.). Приведем формулу К. И. Россинского и И. А. Кузьмина:

Vпоп. = 1,53V(Iпоп /I) (y1/h)0,15 [(y1/h)0,3 - 0,80], м/с

Где у1 - высота точки над дном, м;

H - глубина потока на вертикали, м.

Порядок расчета:

Исходные данные:

Исходные данные

№ варианта

1

R, м

500

H, м

3.0

C

40

I=7*10-5

7

B, м

200

Формула Шези

V = СvRI = 40v3*7*10-5 = 0,58 м/с

Вычисляются поперечный уклон

Iпоп. =402 *7*10-5*3 /500-9,8 = 0,07-10-5

Превышение уровня воды у вогнутого берега

?H =0,07-10-5-200 = 0,14 м;

Определяются на вертикали величины скоростей поперечной циркуляции (4.16)

Vпоп. 0 = 1,53*0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (0/3)0,15 [(0/3)0,3 - 0,80]= 0,116 м/с

Vпоп. 0,1 = 1,53*0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (0,1/3)0,15 [(0,1/3)0,3 - 0,80]= - 0,399 м/с

Vпоп. 0,5 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (0,5/3)0,15 [(0,5/3)0,3 - 0,80]= - 0,156 м/с

Vпоп. 1,0 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (1,0/3)0,15 [(1/3)0,3 - 0,80]= - 0,069 м/с

Vпоп. 1,4 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (1,4/3)0,15 [(1,4/3)0,3 - 0,80]= 0,119 м/с

Vпоп. 2,0 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (2,0/3)0,15 [(2/3)0,3 - 0,80]= 0,172 м/с

Vпоп. 2,5 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (2,5/3)0,15 [(2,5/3)0,3 - 0,80]= 0,208 м/с

Vпоп. 3 =1,53-0,6(0,07*10-5 /7*10-5 ) (3/3)0,15 [(3/3 )0,3 - 0,80]= 0,241 м/с

По этим значениям строится эпюра скорости поперечной циркуляции.

Эпюра скорости поперечной циркуляции

Похожие статьи




Исследование влияния на речной поток центробежных сил инерции на поворотах русла - Анализ русловых переформирований и исследование скоростного режима

Предыдущая | Следующая