Tlumení energie 7. PŘEDNÁŠKA BS053 Rybníky a účelové nádrže
Tlumení energie Rozdělení podle způsobu vývarové (vodní skok, dimenzování) bezvývarové (umělá drsnost koryta) průběžná niveleta (max. 0,5 m převýšení) Vývary dělíme: Podle půdorysného uspořádání na: prizmatické (šířka a tvar je stejný po délce); divergentní (šířka se zvětšuje po délce); konvergentní (šířka se po délce zmenšuje). Podle tvaru příčného profilu na: obdélníkové; lichoběžníkové; kombinované, lichoběžník s obdélníkovou spodní částí.
Tlumení energie doporučený způsob řešení Výškové uspořádání Režim prodění v odp. Doporučený typ tlumení korytě při návrhovém kinetické energie průtoku Přímé napojení nivelety bystřinné proud. bezvývarové tlumícího objektu na říční proudění vývarové i bezvývarové přívodní zařízení Napojení přívodního zařízení na tlumící objekt skokem bystřinné i říční vývarové Návrhové parametry objektu délka objektu hloubka (vývar) musíme znát tvar koryta pod tlumícím zařízením odhad hloubky
Tlumení energie dílčí části objektu - parametry Přívodní zařízení (odpadní chodba, skluz) h 0, v 0 Doskok paprsku (pouze vývar) - L D Délka vzdutí po hloubku h 1 z h 0 pouze bezvývarové tlumení L h1 Délka vodního skoku (pokud se vytvoří) vývar i bezvývarové - L s Délka přechodové části vývar i bezvývarové - L p
Tlumení energie - bezvývarové výpočtové schéma bystřinné říční
Tlumení energie - bezvývarové Řešení tlumícího objektu, následuje-li bystřinné proudění není vodní skok Vznikne pouze křivka vzdutí dimenzujeme na rychlost v místě počátku tlumícího objektu (konec přívodního zařízení) navrhujeme objekt (podle délky vzdutí h 0 - h 4 ) - výpočet metoda po úsecích, např. HEC-RAS Je-li však rychlost v odpadním korytě blízká rychlosti na konci přívodního - provede se pouze opevněné na rychlost proudu, který jím protéká. Tlumící objekt se vypustí, resp. zůstává pouze jeho přechodová část.
Tlumení energie - bezvývarové Řešení tlumícího objektu, následuje-li říční proudění - vznik vodního skoku Vycházíme ze známé hloubky h 4. Budeme předpokládat tuto hloubku v profilu. Podle hloubky v profilu h 0 mohou vzniknou tři typy vodního skoku. h 0 <h 1 vznikne vodní skok oddálený mezi hloubkami h 0 a h 1 se vytvoří křivka vzdutí počítáme část L h1, L s, L p h 0 =h 1 vznikne vodní skok prostý počítáme část L s, L p h 0 >h 1 počátek vodního skoku vznikne už v přívodním zařízení. Nepřipouštíme musíme upravit konec přívodního zařízení. L h1 počítáme křivku vzdutí L s K * h h1 K = 5.5 3<h /h 1 <4 K = 5.0 4<h /h 1 <6 K = 4.5 6<h /h 1 <0 K = 4.0 h /h 1 >0 L s L p 9 h h 1
Tlumení energie - bezvývarové Návrh opevnění stupeň drsnosti n 6 6 6 A B C 4,4 3,0 1,6 štětovité uspořádání kamenů n 6 A 1,6 stabilita úseku maximální měrný průtok q max 0,064 1, g A J d 1,5 kde J d je sklon dna a A je největší rozměr charakteristického balvanu (m) maximální přípustná střední profilová rychlost podle Knausse v max 6, 35 A podmínka stability q v q v max max kde q a v jsou nejnepříznivější hodnoty měrného průtoku a rychlosti, kterými je úsek namáhán.
Tlumení energie - bezvývarové
Tlumení energie - bezvývarové Následuje-li za tlumícím objektem bystřinné proudění, můžeme délku nejvíce namáhané oblasti určit dle Libého : L max B *cotgβ kde B je šířka hladiny v místě dopadu paprsku (první vzájemné hloubky) v (m) a úhlel β je vlnový úhel podle rovnice : sinβ 1 F r g y v kde F r je hodnota Froudova čísla pro h 1 a y je počítáno podle rovnice : y S B kde S je průtočná plocha v místě dopadu paprsku (první vzájemné hloubky) v (m ).
Tlumení energie - vývarové výpočtové schéma
Tlumení energie - vývarové Návrh hloubky vývaru postup výpočtu odhadneme první vzájemnou hloubku h 1 vypočteme druhou vzájemnou hloubku h stanovíme potřebné prohloubení vývaru d vypočteme délkové parametry tlumícího zařízení
Tlumení energie - vývarové Odhad první vzájemné hlouby odhadneme první vzájemnou hloubku h 1 h 1 = * q g* E 0 - h 1 kde q specifický průtok na jednotku šířky vývaru, E 0 energetická výška v profilu 0, φ- rychlostní součinitel přepadu (výtok u dna φ=1) : E 0 h 0 α v g 0 d kde h 0 hloubka vody v profilu 0 (m), v 0 rychlost odpovídající hloubce h 0 (m.s -1 ), převýšení přívodního zařízení nad dnem odpadního koryta (m), d je hloubka vývaru (m), dále počítáme zkusmo druhou vzájemnou hloubku h - podle tvaru vývaru početně iterační metoda do rovnice dosadíme h 1, vypočteme hodnotu A a pak do stejné rovnice dosadíme volíme hodnotu h až se nám přibližně rovnají hodnoty A pro h 1 i h
Tlumení energie - vývarové Odhad druhé vzájemné hlouby h složený divergentní vývar Při řešení hodnoty B a m u první části rovnice dosazujeme hodnoty z příslušného profilu, hodnoty B * a m * (druhý a třetí člen rovnice) dosazujeme vždy ze širšího profilu. Pozor členy (h-d) a (h-d) 3, pokud je v případě návrhu vývaru h 1 nebo h <d, neuvažujeme!!! A d h m h B d h m h B g Q 3 * * 3 1 1 ) (
Tlumení energie - vývarové Odhad druhé vzájemné hlouby h prizmatický vývar Pozor členy (h-d) a (h-d) 3, pokud je v případě návrhu vývaru h 1 nebo h <d, neuvažujeme!!! A d h m h B d h m h B g Q 3 3 1 1 ) (
Tlumení energie - vývarové Odhad druhé vzájemné hlouby h neprizmatický vývar obdélníkovém profilu Q g ( B h) 4 * B B h A 1
Tlumení energie - vývarové Odhad druhé vzájemné hlouby h prizmatický vývar obdélníkovém profilu q g h 1 h A kde q je specifický průtok v m s -1.
Tlumení energie - vývarové Návrh prohloubení prizmatický vývar obdélníkovém profilu Při návrhu hloubky vývaru vycházíme z požadavku vzniku vodního skoku zatopeného Součinitel zatopení σ volíme : σ =(1,05 1,10) pro prizmatické vývary obdélníkového i lichoběžníkového tvaru a pro divergentní vývary obd. profilu. σ =1,10 pro vývary se zdmi tvaru zborcené plochy a se šířkou ve dně stejnou ve vstupním profilu i v místě závěrečného prahu. σ =(1,15 1,0) pro divergentní vývary lichoběžníkového tvaru a případně se zdmi ve tvaru zborcené plochy, u kterých dochází po délce k rozšiřování dna. Pro správně navrženou hloubku vývaru musí platit : h h3 d Kde h je druhá vzájemná hloubka, h 3 je hloubka vody v místě závěrečného prahu (hloubka v korytě h 4 ) a d je hloubka vývaru. Vše je dosazováno v metrech.
Tlumení energie - vývarové Výpočet délky tlumícího objektu při vývarovém tlumení energie L d počítáme z e vztahu: kde v 0 je rychlost proudu v profilu 0 (v místě ukončení přívodního zařízení. d x y d x L v v L v g y sin cos 0 0 v v v v y x
Tlumení energie - vývarové Výpočet délky tlumícího objektu při vývarovém tlumení energie L s určíme ze vztahu (Novák) : L s K * h h 1 kde K nabývá následujících hodnot K = 5.5 3<h/h1<4 K = 5.0 4<h/h1<6 K = 4.5 6<h/h1<0 K = 4.0 h/h1>0 L p - délku zvýšeného opevnění za vývarem určíme z podmínky : L s L p 9 h h 1
Tlumení energie Ukázky typů objektů vývar, bezvývarové (půdorys) vývar 1,3,4,5, bezvývarové tlumení
Tlumení energie Ukázky typů objektů - řezy
Tlumení energie Chyba špatný návrh vývaru za výpustí Při rychlosti 8,6 resp. 7,6 m/s je navržený vývar délky 5 m a hloubky 1m jen kosmetickým a nefunkčním!!! objektem. Při této rychlosti je jen doskok paprsku více jak 6,8 m. Vývar bude odplaven!!!! Posouzení velikosti kameniva by vycházelo 500 kg navržený průměr navržených cca 0,6 m odolá 5 m/s.
Tlumení energie Chyba celá koncepce je nesmysl (směr skluzu, napojení...)
Tlumení energie
Tlumení energie Ukázky typů objektů VÝSTAVBA OPEVNĚNÍ ZA VÝVAREM BUDE DOPLNĚNO