Глава 5
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ БЕЗНАПОРНЫХ ВОДОВОДОВ
ШКАЛА ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ДЛЯ БЕЗНАПОРНЫХ ВОДОВОДОВ
Для использования обобщенных формул (104) и (24) в практике гидравлических расчетов необходимо иметь таблицу значений эквивалентной абсолютной шероховатости kэ. Значения kэ определялись непосредственно из графиков
(см., например, рис. 33). Для каждой опытной серии или отдельного опыта вначале определялась относительная шероховатость 
, затем по известному для данного опыта значению гидравлического радиуса R вычислялось значение kэ. Полученные в результате обработки опытных данных ряда исследователей значения kэ для разных категорий бетонных поверхностей приведены в табл. 10.
Учитывая, что характеристики поверхности имеют описательный характер, значения параметра указывались в некоторых пределах и определялось их среднее, наиболее вероятное значение. При составлении шкалы рекомендуемых значений шероховатости для различных категорий поверхности точные сведения о характере производства работ по устройству поверхности каналов, как правило, отсутствовали. Имея в виду это обстоятельство, а также и то, что данные натурных испытаний каналов еще недостаточно надежны, а точность этих испытаний невысока, при проектировании следует придерживаться консервативных методов, обеспечивая необходимые запасы.
Таблица 10. Эквивалентная абсолютная шероховатость кэ для каналов с бетонной облицовкой
Продолжение табл. 10
Примечание. В числителе дроби указаны пределы изменения kэ для данной группы шероховатости; в знаменателе - наиболее вероятное значение kэ.
Таблица 11. Коэффициент шероховатости п для каналов, выполненных в скальных грунтах (без облицовки)
Группа шероховатости | Характеристика поверхности, методы производства работ | п |
1 | Каналы, высеченные гладким взрыванием в горизонтально залегающих пластах в массиве со слабой трещиноватостью | 0,02-0,025 |
2 | Каналы, высеченные гладким взрыванием в массиве с выраженной трещиноватостью | 0,025-0,035 |
3 | Каналы с весьма неровными стенками | 0,040-0,045 |
Для каналов, выполненных в скальных грунтах (без облицовки), коэффициент Шези С рекомендуется определять по формулам Павловского и Маннинга. Значения коэффициента шероховатости п для безнапорных туннелей в скальных грунтах (без облицовки) следует выбирать в зависимости от метода производства работ, характера поверхности дна и стенок и пр. Рекомендуемые значения коэффициента шероховатости п для безнапорных туннелей, выполненных в скальных грунтах (без облицовки), приведены в табл. 11.
ФОРМУЛА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СВЕРХКРУПНЫХ КАНАЛОВ
Вопрос о выборе формулы для гидравлического расчета сверхкрупных каналов, глубины в которых могут достигать 10 м и более, приобрел особую актуальность в связи с проектированием каналов для переброски стока. Опытные данные для таких каналов отсутствуют, поэтому возможность применения существующих эмпирических формул для расчета сверхкрупных каналов не может быть проверена. Наиболее распространенной формулой для гидравлического расчета каналов является формула Павловского. Однако Н.Н. Павловский считал, что ее нельзя применять при R>3 м. Позже было установлено, что при расчетах по этой формуле больших каналов коэффициент Шези уменьшается с ростом R, что физически необоснованно. Поэтому формулу Павловского нельзя рекомендовать для расчета больших каналов.
Для расчета по полуэмпирическим формулам (логарифмическим и степенным) нет достаточно разработанной шкалы шероховатостей, а возможность их экстраполяции на большие значения R не доказана.
Отличие проектируемых каналов от существующих состоит в большей их глубине при сохранении характера ложа, который оценивается коэффициентом шероховатости п. Поэтому задача о гидравлическом расчете таких каналов сводится к нахождению метода экстраполяции формулы Павловского на большие значения R при традиционных значениях п. Ниже излагается способ, предложенный А.Д. Альтшулем и В.А. Дудовым (8].
Из формулы Павловского для коэффициента Шези (6) следует, что
Для формулы (115) значение среднего квадратического отклонения составляет а=0,0156.
Рис. 39. Зависимости вида у=f (С):
1 - по формуле (115); по формуле Павловского (6) при: 2 - R = 0,1 м; 3 - R =1 м; 4 - R =3 м
Рис. 40. Зависимость D=f(θ) для плоских гладких безотрывных конических переходов по опытным данным:
1 - И. Никурадзе (Re=134 000); 2 - Ф. Донха (Re=400 000); 5 - по формуле (118)
