1141 HYA (Hydraulika)

ČVUT v Praze, fakulta stavební katedra hydrauliky a hydrologie (K141)

Přednáškové slidy předmětu

1141 HYA (Hydraulika) verze: 12/2011 © K141 FSv ČVUT Tato webová stránka nabízí k nahlédnutí/stažení řadu pdf souborů složených z přednáškových slidů předmětu 1141HYA (Hydraulika) vyučovaného na fakultě stavební ČVUT v Praze studentům bakalářského směru Stavební inženýrství. Nabízené slidy jsou dílem kolektivu autorů, zaměstnanců katedry hydrauliky a hydrologie (K141) FSv ČVUT v Praze. Soubor slidů je základní učební pomůckou předmětu 1141HYA a je volně přístupný pro učební potřeby studentů předmětu. Jiné použití slidů nebo jejich částí bez přesné citace online zdroje (nejlépe dle ČSN ISO 690-2) považuje autorský kolektiv za plagiátorství. K141 HYA

Hydraulika objektů na vodních tocích


K141 HYA


1

Objekty na vodních tocích: - jezy a přehrady (vzdouvací objekty) - mosty a propustky (křížení vodního toku s komunikací)

- ostatní objekty (podélné ochranné hráze, vodní elektrárny, plavební komory, ...)

K141 HYA


2

PŘELIVY přeliv – stavební konstrukce, přes kterou přepadá voda přepad – jev („voda“)

Dle tvaru příčného profilu přelivu: ostrohranný přeliv

K141 HYA

jezový přeliv


široká koruna

3

PŘELIV S VODOROVNOU PŘELIVNOU HRANOU princip řešení: výtok velkým otvorem s horní hranou nad vodní hladinou v02

hE1

ČE 2g

Q   v 2g  bhE dhE hE 2

12



2 32 32   vb 2g hE 2  hE1 3 v0 h = ČE E1 2g

hE2 hp

2

h hE

v0



hE1 u b

hE2 h p

hE2 h hE hE1

v02 = 2g

hE dhE=dh

b hp ... přepadová výška

K141 HYA

u b

v0

h dh

hE


dhE=dh b

pro přeliv: 2 v 0 hE1  , 2g 2

v 0 hE 2  hp  , 2g  v  p 4

PŘELIV S VODOROVNOU PŘELIVNOU HRANOU 32 32 2 2     v 0   Weisbachova rovnice  v 2  0    Q  pb 2g  hp      dokonalého přepadu  3 2 g 2 g     

 v 0 2  Q  pb 2g  hp  3 2g 

zahrnutí vlivu 2 v 0 do p 2g v0 h = ČE E1 2g

hE2 hp v0

   

32

2 32 Q  pb 2g hp 3

2

h hE

2

hE1 u b

hE2 h p

Poleniova rovnice dokonalého přepadu

v02 = 2g

h dh

Du Buatova rovnice dokonalého přepadu

hE dhE=dh

b

pozn. 1: v literatuře zaveden součinitel přepadu m

m

2 p 3

pozn. 2: ostrohranné přelivy často využívány pro měření Q K141 HYA


5

Zatopení přepadu (pro všechny typy přelivů) při vyšší dolní hladině  přepad nedokonalý (zatopený) (při stejném hp převede menší Q oproti přepadu dokonalému, resp. stejný průtok jako u dokonalého přepadu bude u přepadu nedokonalého převeden při větší hp)

K141 HYA


6

PŘELIV SE ŠIROKOU KORUNOU pro (2 až 3)hp < t < (10 až 15)hp  charakteristický průběh hladiny nad korunou (h1 a h2 vzájemné hloubky v. s.) 2 1v1 0 1 2 BR 0-1: h0  h1  Z 0v0 2g ČE 2g 2 v 1 Q Z 1 ,  , v1  h0 hp 2g 1   S1 h2 h1 2 Q v0 h0  h1  , s 2 2 2g S1

Q  S1 2gh0  h1 

h

t

pokud h > h2  zatopení v. s.  h1 = h2 = h (čárkovaná hladina) pozn.: zjednodušené posouzení zatopení v. s.: h1 = fa(h0) ... z BR (viz výše), h2 = fb(h1) ... fce v. s.  h2 = fc(h0) = h0 h > h0 K141 HYA

zatopení v. s.  h1 = h


7

KŘÍŽENÍ VODNÍHO TOKU S KOMUNIKACÍ

K141 HYA


8

PROUDĚNÍ MOSTNÍMI OBJEKTY

K141 HYA


9

HYDRAULICKÝ VÝPOČET MOSTU O JEDNOM POLI Říční proudění – řešení analogické přelivu se širokou korunou αv σ2 v σ2 v σ2 v σ2 ζ  y σ  α  ζ   yσ  z BR pro pf. 1 a 2: E  y σ  2g 2g 2g 2g2

Q2 E  yσ  2g2Sσ2

B

 průtok mostním otvorem

Q   S 2g (E  y  ) αv 02 ; vzdutí mostem: y  E  2g

1 v 2

2 bm

0

2g

DH v0

E y

v

y

vd

Z

vd 2g

yd

ΔH  y  y d

Říční proudění → zpravidla ovlivnění dolní vodou podmínka zatopeného vtoku: yd > E  yσ = yd  - TAB. yd < E  volný vtok  y = yc, yc = 1E K141 HYA


10

2

součinitelé φ a   TAB. φ = 0,79 ÷ 0,96

 = 0,95 ÷ 0,72

závisí na: úrovni dna koryta a mostu - stejná úroveň, práh ve dně se zaoblenou / zkosenou / pravoúhlou vstupní hranou napojení bočních křídel - plynulé / zaoblené / šikmé / pravoúhlé

dovolené rychlosti vv pod mostem: podle složení dna koryta např.: jíl, velmi jemný písek vv = 1,5 ms-1 štěrk a valouny vv = 3,0 ms¨1 K141 HYA


11

Bystřinné proudění zúžení průtočného průřezu mostem  zvýšení hloubky pod mostem

z Eh yh

ym Em

D E H

yh yd

i0 > ik

y

yk i0 > ik

yd

MOSTY O VÍCE POLÍCH - štíhlé pilíře - možno řešit jako v případě 1 pole - masivní pilíře - zohlednit zastavění průtočného profilu pilíři a zúžení paprsku za pilíři K141 HYA


12

PROUDĚNÍ V PROPUSTCÍCH

K141 HYA


13

Proudění v propustku ovlivňuje: - geometrie, uspořádání a hydraulické podmínky vtoku - geometrie, drsnost a podélný sklon propustku - poloha dolní vody a poměry za výtokem z propustku. Dimenzování a posuzování → jednoduchá schémata

propustek

Složitější případy - vodní skok, vtokový vír, ... → nestabilita proudění s volnou hladinou Q< QD s tlakovým prouděním Q > QD K141 HYA

s volným vtokem

zdola nezatopený zdola zatopeným

se zahlceným vtokem

zdola nezatopený zdola zatopeným

v celém propustku v části propustku QD ... kapacitní průtok Hydraulika objektů na vodních tocích

14

PROPUSTKY - SCHEMATICKÉ PODÉLNÉ PROFILY volná hladina a volný vtok zdola nezatopený (a) a zatopený (b) (b) D, h

(a)

volná hladina a zahlcený vtok zdola nezatopený (a) a zatopený (b) (b) D, h

K141 HYA


(a)

15

tlakové proudění v propustku - výtok nezatopený dolní vodou

D, h

D, h

tlakové proudění v propustku – výtok zatopený dolní vodou D D, h

K141 HYA


16

1141 HYA (Hydraulika)

Recommend Documents