Инструкционные карты
методическая разработка на тему

Клевасова Анна Александровна
Опубликовано 05.03.2018 - 21:17 - Клевасова Анна Александровна

Лабораторные и практические работы по гидравлике

Скачать:

ВложениеРазмер
Файл ИТК по Гидравлике429.83 КБ

Предварительный просмотр:

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

4

  1. ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ

5

  1. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

9

ПРИЛОЖЕНИЯ

11

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Современные требования, связанные с модернизацией системы образования, заставляют по-новому взглянуть на учебный процесс. Традиционные уроки не дают должного эффекта. Задача педагога – создать условия для самостоятельного поиска и отработки информации студентами. Практико-ориентированный подход способствует развитию общих и профессиональных компетенций у обучающихся.

Комплект инструкционно - технологических карт предназначен для студентов 2 курса специальности 08.02.02 «Строительство и эксплуатация инженерных сооружений» для выполнения практических и лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика, гидрология, гидрометрия» и нацелен на оказание практической и методической помощи обучающимися в выполнении практической работы, в организации самоконтроля, формирования навыков анализа своей деятельности на уроке, повышение профессиональной компетентности.

Курс дисциплины «Гидравлика, гидрология, гидрометрия» рассчитан на 68 аудиторных часов, из которых 17 часов практические и лабораторных занятий, которые проводятся после изучения тем.

Практические и лабораторные занятия, прежде всего, выполняют традиционную задачу обучения, характерную для многих учебных дисциплин: способствуют более прочному усвоению основных научных понятий и положений, помогают тренировать память и экономическое мышление, учат самостоятельности. В этих целях в практических заданиях приведены различные приемы проверки, закрепления и развития знаний (работа с нормативно – правовыми актами, разъяснение понятий, выполнение творческих заданий, решение задач, терминологические тренинги).

Практические и лабораторные занятия проводятся при фронтальной организации работы, которая имеет ряд преимуществ:

  • Работы проводятся после изучение соответствующей темы программы, переходя последовательно от простых к более сложным;
  • Значительно облегчается руководство студентами и наблюдение за ходом работы;
  • Возможно проведение группового инструктажа по выполнению работы;
  • Экономит учебное время;
  • Позволяет вовлечь всех студентов в работу;
  • Дает простор творческому мышлению;
  • Позволяет понять, насколько глубоко студенты усвоили материал.

После выполнения практической работы подводятся итоги. Студенты сдают отчет в письменном виде. В ходе практической работы проводятся индивидуальные беседы.  Критериями оценки являются правильные и точные ответы, глубина раскрытия вопросов.

В состав комплекта вошли интрукционно – технологические карты по темам:

- Гидрология поверхностных вод. Гидрология суши;

          - Гидрогеологические расчеты;

- Движение жидкости;

- Гидравлическое сопротивление;

- Движение жидкости в напорных трубопроводах.

В результате выполнения совокупности практических и лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика, гидрология, гидрометрия» у студента должны быть сформированы следующие общие и профессиональные компетенции:

Таблица 1 – Общие и профессиональные компетенции.

ОК.1

Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК.2

Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК.3

Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК.4

Осуществлять поиск и использование информации необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач профессионального и личного развития.

OK 5.

Использовать      информационно-коммуникационные     технологии     в      профессиональной деятельности.

ОК.6

Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК.7

Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных) за результат выполнения заданий.

ОК.8

Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ПК.1.1

Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий.

ПК1.3

Участвовать в разработке проекта организации строительства и составлении технологических решений инженерных сооружений.

ПК3.1

Участвовать в обеспечении безопасности инженерных сооружений.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Инструкционно – технологическая карта

на выполнение практической работы № 1

ОП.07  Гидравлика, гидрология, гидрометрия.

Тема 1.1. Гидрология поверхностных вод. Гидрология суши

Наименование практической работы:  «Определение гидрологических параметров, построения поперечного профиля водоема»

Цели занятия: Приобретение умений определять гидрологические параметры, построения поперечного профиля реки

Формируемые компетенции:

ПК.1.1 Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями

  ОК.8Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

Студент должен:

уметь:

– определять расчетные характеристики гидравлических водотоков, необходимых для проектирования инженерных сооружений

знать:

  -  основы гидрологии суши и речной гидрометрии;

- о движении  воды в открытых руслах и трубопроводах

Норма времени: 4 часа.

Оснащение рабочего места: посадочные места по количеству обучающихся; рабочее место преподавателя;  комплект инструкционно-технологических карт;

Техника безопасности: С правилами техники безопасности на рабочем месте ознакомлены

Содержание работы и последовательность выполнения операции

Задание

В соответствии с заданием произвести расчеты для определить отметки дна, расстояния между промерными точками ,  средних глубин между промерными точками , площади сечения между промерными точками ;. ширины реки , общей площади живого сечения реки ,средней глубины всего потока,  смоченного периметра , гидравлического радиуса . Построить гидрометрический профиль реки.

Вариант №1Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 144,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез левого берега (л. б.)

0

0,0

1

5,6

1,0

2

6,2

1,5

3

7,1

2,0

4

8,8

2,5

5

9,5

3,0

6

10,6

3,5

7

12,3

4,0

8

12,9

4,5

9

13,5

5,0

10

14,0

5,6

11

20,2

4,3

12

26,7

3,6

13

27,9

3,2

14

30,0

2,8

15

35,9

2,3

16

38,4

1,6

17

42,7

1,0

18

45,5

0,5

Урез правого берега (п. б.)

48

0,0

        

        

        

        

Вариант № 2 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 160,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

32,0

0,0

1

64,0

2,0

2

97,0

3,6

3

113,0

4,8

4

148,0

5,5

5

160,0

6,1

6

220,0

6,4

7

243,0

7,7

8

265,0

7,5

9

301,0

6,1

10

330,0

4,2

11

350,0

3,9

12

370,0

2,5

Урез п. б.

382,0

0,0

Вариант № 3 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 122,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

16

0,0

1

21

0.2

2

26

0.8

3

31

1.5

4

36

1.9

5

41

2.3

6

46

2.9

7

51

3.3

8

56

3.6

9

61

3.0

10

66

2.4

11

71

1.8

12

76

1.1

13

81

0.6

14

86

0.3

Урез п. б.

91

0.0

Вариант №4 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 146,17 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

0.5

0,0

1

26.5

3,7

2

53.0

8,5

3

79.5

10,2

4

132.5

11,8

5

159.0

13,0

6

185.5

11,5

7

212.0

6,6

8

238.5

2,1

Урез п. б.

265.0

0,0

Вариант №5 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 955,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

22,0

0,0

1

23,77

0,25

2

32,19

0,75

3

36,75

1,2

4

42,13

0,75

5

49,0

2,3

6

51,5

3,0

7

57,72

2,5

8

59,1

1,9

9

66,13

1,3

10

71,95

0,9

11

79,22

0,5

12

80,3

0,1

Урез п. б.

85,0

0,0

Вариант №6 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 525,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

10

0,0

1

30

0,43

2

50

0,95

3

70

1,26

4

90

1,79

5

110

2,92

6

130

3,66

7

150

4,10

8

170

5,52

9

190

6,00

10

195

5,15

11

200

3,92

12

205

3,30

13

210

2,82

14

215

2,11

15

220

1,67

16

230

1,22

17

240

0,63

18

250

0,56

Урез п. б.

260

0,0

Вариант №7 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 174,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

33,0

0,0

1

66,5

2,8

2

94,5

4,0

3

118,0

5,6

4

152,5

6,6

5

186,0

7,4

6

210,5

8,1

7

244,0

7,6

8

275,0

7,0

9

306,0

5,4

10

340,5

4,6

11

360,5

2,1

Урез п. б.

388,0

0.0

Вариант №8 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 306,25 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

11,2

0,0

1

26,4

0,89

2

50,0

1,56

3

58,2

2,40

4

74,1

3,22

5

86,6

4,17

6

102,5

4,12

7

128,0

3,36

8

134,9

2,80

9

155,5

2,10

10

174,3

0,78

Урез п. б.

188,8

0,0

Вариант № 9 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 186,2 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

12,2

0,0

1

18,4

0,8

2

28,0

1,2

3

33,6

2,5

4

45,9

2,3

5

61,0

2,8

6

77,7

4,1

7

84,2

5,5

8

96,0

3,9

9

112,2

3,6

10

120,4

2,0

11

135,0

0,9

Урез п. б.

142,3

0,0

Вариант №10

Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 184,55 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

12,0

0,0

1

26,0

1,2

2

34,5

2,0

3

40,0

2,5

4

52,5

3,8

5

64,0

4,9

6

75,0

4,6

7

88,5

3,7

8

102,5

3,1

9

122,0

2,5

10

134,0

1,9

11

146,5

0,9

Урез п. б.

162,0

0.0

Вариант №11 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 365,50 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

15

0,0

1

30

0,48

2

55

0,98

3

70

1,25

4

85

1,70

5

100

2,95

6

120

3,60

7

140

4,05

8

165

5,50

9

180

6,05

10

195

5,18

11

200

3,90

12

205

3,34

13

210

2,80

14

215

2,15

15

220

1,68

16

240

1,20

17

250

0,69

18

260

0,52

Урез п. б.

270

0,0

        

Вариант №12 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 255,30 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

21,0

0,0

1

22,27

0,25

2

32,59

0,75

3

38,75

1,2

4

43,03

0,75

5

49,20

2,3

6

53,5

3,2

7

58,52

2,9

8

61,1

1,9

9

66,53

1,6

10

72,93

0,9

11

79,26

0,5

12

82,35

0,3

Урез п. б.

89,0

0,0

Вариант №13 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 242,52 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

10.5

0,0

1

28.5

3,7

2

52.0

8,5

3

78.5

10,1

4

131.5

10,8

5

156.0

11,0

6

184.5

11,5

7

213.0

6,3

8

233.5

2,1

Урез п. б.

261.0

0,0

Вариант №14 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 328,3 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

14

0,0

1

25

0.2

2

29

0.8

3

33

1.5

4

38

1.9

5

45

2.3

6

49

2.9

7

53

3.3

8

59

3.6

9

68

3.0

10

76

2.4

11

81

1.8

12

86

1.1

13

91

0.6

14

94

0.3

Урез п. б.

98

0.0

Вариант №15 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 462,40 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глуби- на воды h, м

Отметка дна

Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками hcj,, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

31,0

0,0

1

62,0

1,0

2

94,0

2,6

3

111,0

3,8

4

145,0

4,5

5

160,0

5,1

6

221,0

5,4

7

242,0

6,7

8

263,0

6,5

9

291,0

5,1

10

320,0

3,2

11

340,0

2,9

12

368,0

1,5

Урез п. б.

381,0

0,0

Вариант №16 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 347,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

0

0,0

1

7,6

1,0

2

8,2

1,4

3

9,1

2,1

4

10,8

2,5

5

14,5

3,2

6

18,6

3,6

7

22,3

4,1

8

26,9

4,7

9

33,5

5,2

10

44,0

5,5

11

50,2

4,8

12

56,7

3,9

13

61,9

3,5

14

70,0

2,8

15

75,9

2,3

16

78,4

1,6

17

82,7

1,1

18

85,5

0,4

Урез п. б.

88,5

0,0

Вариант №17 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 194,20 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

0

0,0

1

15,6

1,1

2

26,2

1,5

3

37,1

2,2

4

48,8

2,6

5

59,5

3,0

6

70,6

3,7

7

82,3

4,2

8

92,9

4,5

9

103,5

5,1

10

114,0

5,6

11

120,2

4,3

12

126,7

3,6

13

137,9

3,2

14

150,0

2,8

15

165,9

2,3

16

178,4

1,6

17

192,7

1,2

18

205,5

0,7

Урез п. б.

218

0,0

Вариант №18 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 362,25 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

32,0

0,0

1

64,0

2,0

2

97,0

3,6

3

113,0

4,8

4

148,0

5,5

5

160,0

6,1

6

220,0

6,4

7

243,0

7,7

8

265,0

7,5

9

301,0

6,1

10

330,0

4,2

11

350,0

3,9

12

370,0

2,5

Урез п. б.

382,0

0,0

Вариант №19 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 182,45м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

16

0,0

1

21

0.2

2

26

0.8

3

31

1.5

4

36

1.9

5

41

2.3

6

46

2.9

7

51

3.3

8

56

3.6

9

61

3.0

10

66

2.4

11

71

1.8

12

76

1.4

13

81

0.9

14

86

0.5

Урез п. б.

95

0.0

Вариант №20 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 316,14м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

10.5

0,0

1

26.5

3,7

2

53.0

8,5

3

79.5

10,2

4

132.5

11,8

5

159.0

12,6

6

185.5

11,5

7

212.0

6,6

8

238.5

2,1

Урез п. б.

261.0

0,0

Вариант №21 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 555,20 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

18,0

0,0

1

22,07

0,30

2

32,19

0,75

3

36,75

1,2

4

42,13

0,85

5

49,0

2,4

6

51,5

3,0

7

57,72

2,8

8

59,1

1,9

9

66,13

1,3

10

71,95

0,9

11

79,22

0,5

12

80,3

0,3

Урез п. б.

84,0

0,0

Вариант №22 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 462,40 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глуби- на воды h, м

Отметка дна

Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками hcj,, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

31,0

0,0

1

62,0

1,0

2

94,0

2,6

3

111,0

3,8

4

145,0

4,5

5

160,0

5,1

6

221,0

5,4

7

242,0

6,7

8

263,0

6,5

9

291,0

5,1

10

320,0

3,2

11

340,0

2,9

12

368,0

1,5

Урез п. б.

381,0

0,0

Вариант №23 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 174,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

33,0

0,0

1

66,5

2,8

2

94,5

4,0

3

118,0

5,6

4

152,5

6,6

5

186,0

7,4

6

210,5

8,1

7

244,0

7,6

8

275,0

7,0

9

306,0

5,4

10

340,5

4,6

11

360,5

2,1

Урез п. б.

388,0

0.0

Вариант № 24 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 122,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

16

0,0

1

21

0.2

2

26

0.8

3

31

1.5

4

36

1.9

5

41

2.3

6

46

2.9

7

51

3.3

8

56

3.6

9

61

3.0

10

66

2.4

11

71

1.8

12

76

1.1

13

81

0.6

14

86

0.3

Урез п. б.

91

0.0

Вариант № 25 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 146,17 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

0.5

0,0

1

26.5

3,7

2

53.0

8,5

3

79.5

10,2

4

132.5

11,8

5

159.0

13,0

6

185.5

11,5

7

212.0

6,6

8

238.5

2,1

Урез п. б.

265.0

0,0

Вариант №26 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 174,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

33,0

0,0

1

66,5

2,8

2

94,5

4,0

3

118,0

5,6

4

152,5

6,6

5

186,0

7,4

6

210,5

8,1

7

244,0

7,6

8

275,0

7,0

9

306,0

5,4

10

340,5

4,6

11

360,5

2,1

Урез п. б.

388,0

0.0

Вариант № 27 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 306,25 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

11,2

0,0

1

26,4

0,89

2

50,0

1,56

3

58,2

2,40

4

74,1

3,22

5

86,6

4,17

6

102,5

4,12

7

128,0

3,36

8

134,9

2,80

9

155,5

2,10

10

174,3

0,78

Урез п. б.

188,8

0,0

Вариант № 28 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 955,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

22,0

0,0

1

23,77

0,25

2

32,19

0,75

3

36,75

1,2

4

42,13

0,75

5

49,0

2,3

6

51,5

3,0

7

57,72

2,5

8

59,1

1,9

9

66,13

1,3

10

71,95

0,9

11

79,22

0,5

12

80,3

0,1

Урез п. б.

85,0

0,0

Вариант № 29 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 525,0 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

10

0,0

1

30

0,43

2

50

0,95

3

70

1,26

4

90

1,79

5

110

2,92

6

130

3,66

7

150

4,10

8

170

5,52

9

190

6,00

10

195

5,15

11

200

3,92

12

205

3,30

13

210

2,82

14

215

2,11

15

220

1,67

16

230

1,22

17

240

0,63

18

250

0,56

Урез п. б.

260

0,0

Вариант № 30 Определить русловые характеристики поперечного сечения реки и построить гидрометрический профиль при горизонте рабочего уровня 174,5 м

№№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала, м

Глубина воды h, м

Отметка дна Z, м

Расстояние между промерными точками L, м

Средняя глубина между промерными точками h^, м

Площадь сечения между промерными точками, м2

Урез л.б.

33,0

0,0

1

66,5

2,8

2

94,5

4,0

3

118,0

5,6

4

152,5

6,6

5

186,0

7,4

6

210,5

8,1

7

244,0

7,6

8

275,0

7,0

9

306,0

5,4

10

340,5

4,6

11

360,5

2,1

Урез п. б.

388,0

0.0

Основные понятия

Исток – это место, с которого появляется постоянное течение воды русла.

Устьем – называют место впадения реки в море, озеро или другую реку.

Уклоном реки – называется падение уровня воды по отношению к длине.

Уклоны и понижения уровня воды в реке наглядно представляются в виде продольного профиля реки, для построения которого откладывают по горизонтали расстояния,измеренные по линии наибольших глубин, а по вертикали – отметки уровня воды.

Характеристика основных параметров

  1.  Z – отметки дна, м.
  2.  L – расстояние между промерными точками, м.
  3.  F – площадь сечения между промерными точками, м2.
  4.  В – ширина реки, м.
  5.  Fобщ – общая площадь сечения реки, м2.
  6.  Ис – средняя глубина потока, м.
  7.  Р – смоченный периметр, м2.

Порядок выполнения работы

  1. Определение параметра Z:

Z= РУ-hi

  1. Определение параметра L:

L= Lпос-Lпред

  1. Определение параметра F:

Fтреугольника=

Fтрапеции=

  1. Определение параметра В:

В = ƩL

  1. Определение параметра Fобщ:

Fобщ =ƩF

  1. Определение параметра  Ис:

Ис =

  1. Определение параметра  Р:

Р=b*2* Ис

=0,85

  1. Профиль поперечного сечения русла строится на миллиметровой бумаге (см. рис. 1). По оси абсцисс откладывается расстояния от постоянного начала до промерных точек, а по оси ординат - отметки дна (или глубины).

Затем наносится рабочий уровень воды и обязательно - уровень высоких вод. Кроме того, под профилем выписывается: номер промерных точек, расстояния от постоянного начала, глубины воды, отметки земли и характеристика грунта дна и берегов.

Для построения профилей используют масштабы

  • Горизонтальный 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000;
  • Вертикальный 1:50, 1:100, 1:200.

Масштаб выбирают в зависимости от ширины и глубины водотока.

E:\РАБОЧИЙ СТОЛ\media\image1.jpeg

Рис. 1. Гидрометрический профиль реки

  1. Записать вывод.

В выводе отразить ответы на следующие вопрос:

  1. Какие русловые характеристики поперечного сечения реки необходимы для построения поперечного профиля?

Контрольные вопросы:

  1. Как производятся расчеты гидрологических характеристик?
  2. Из каких этапов состоит расчет для построения поперечного профиля?
  3. Какие  морфологические характеристики должны быть вычислены для профиля реки?

Список литературы

СНиП 2.01.14-83 Строительные нормы  и правила определение расчетных гидрологических характеристик.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Инструкционно – технологическая карта

на выполнение практической работы № 1

ОП.07  Гидравлика, гидрология, гидрометрия.

Тема 2.2. Гидрогеологические расчеты

Наименование практической работы: Гидрологические расчеты при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений

Цели занятия: Умение определять расчетные характеристики необходимые для проектирования, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений

Формируемые компетенции:

ПК.1.1 Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

 ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями

  ОК.8Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

Студент должен:

уметь:

– определять расчетные характеристики гидравлических водотоков, необходимых для проектирования инженерных сооружений

      знать:

  -  законы равновесия и движения жидкостей

Норма времени:2 часа

Оснащение рабочего места: посадочные места по количеству обучающихся; рабочее место преподавателя;  комплект инструкционно-технологических карт

Техника безопасности: С правилами техники безопасности на рабочем месте ознакомлены

Задание: 

По исходным данным, приведенным в таблице 1 приложения 1 для соответствующего варианта, требуется определить силу и центр давления воды на плоскую стенку шириной b (м), с углом наклона α при расположении воды с одной стороны стенки. Высота столба воды перед стенкой — Н (м) Исходные данные для практической работы № 2

Таблица 1

№

варианта

Ширина

Угол на

Высота

№ вари

Ширина

Угол на

Высота

стенки,

клона α,

воды

анта

стенки

клона α,

воды

b, м

град.

H, м

b, м

град.

Н, м

1

1,8

62

7,0

16

6,8

58

2,1

2

4.5

60

6,8

17

2,4

65

9,0

3

2,4

52

4,2

18

4,5

50

4,0

4

3,4

48

8,8

19

1,6

63

6,3

5

5,0

72

10,4

20

6,0

44

12,0

6

1,8

65

4,2

21

3,5

70

2,4

7

5,1

49

6,0

22

2,0

47

4,4

8

4,6

55

5.0

23

5.0

67

10,0

9

3,4

62

4.9

24

3,2

60

8,0

10

2,5

59

4,6

25

4,0

55

3,2

11

4.2

70

5,1

26

5,2

65

8,0

12

3,5

60

4,8

27

4,0

60

10,2

13

2,7

55

4,0

28

3,8

65

6,0

14

3,1

60

5,8

29

4,4

60

5,4

15

6,4

65

8,9

30

2,2

50

6,8

Построить эпюру давления с обозначением центра давления.

C:\Users\1F43~1\AppData\Local\Temp\FineReader10\media\image1.jpegРис.1. Схема плоской стенки

При расчете некоторых гидротехнических сооружений необходимо найти давление жидкости на плоские прямоугольные стенки, щиты, задвижки и определить центр приложения этого давления.

Направление силы давления жидкости на плоскую стенку согласно первому свойству гидростатического давления всегда перпендикулярно к плоской стенке.

Величина давления на плоскую фигуру определяется по формуле

        Р = ρghcw,             (1)

ρ - плотность жидкости, кг/м3;

hc - глубина погружения центра тяжести фигуры от свободной поверхности на вертикали, м;

w-  площадь рассматриваемой фигуры, м2;

g-  ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

Точка приложения силы Р на плоскости фигуры называется центром давления. Расстояние по вертикали от свободной поверхности до центра давления определяется по формуле:

        hд = hc+ ,        (2)

где hс  — расстояние по вертикали от свободной поверхности до центра тяжести фигуры, м;

Iс — момент инерции фигуры относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести, м4;

α — угол наклона фигуры (стенки) к горизонту;

𝜔—смоченная площадь фигуры (стенки), м2.

Расстояние от свободной поверхности до центра давления по стенке определяется по формуле:

YД = Yc+                                                        (3)

где Yc — расстояние от свободной поверхности до центра тяжести фигуры, м.

Момент инерции плоского прямоугольника относительно горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, определяется по формуле:

        Ic = ,        (4)

b - ширина стенки, м;

у — длина наклонной стенки, м.

 Для плоской фигуры круглой формы

        IC = r        (5)

r- радиус круга , м.

Пример решения

Определить силу и центр давления воды на плоскую стенку шириной b= 3,0 м и углом наклона  = 50° при расположении воды перед стенкой Н= 4,0 м. Построить эпюру давления с обозначением центра давления.

Решение:

  1. Величину силы давления на плоскую стенку определим по формуле (1) 

                                                            Р = ρghc𝜔

где ρ= 1000 кг/м3 — плотность воды;

hc — глубина погружения центра тяжести плоской прямоугольной стенки от свободной поверхности по вертикали.

hС = Н/2 = 4,0/2 = 2,0 м.

Смоченную площадь стенки определим как площадь прямоугольника шириной b и длиной у:

𝜔 = bу = b (Н/sinα)= 3(4/sin500)= 3(4/0,756)=15,7 м2.

Подставляя найденные значения в формулу для Р, получим

Р = ρghcw = 1000 *9,81 * 2 * 15,7 = 308034 Н = 308 кН.

  1. Найдем расстояние от свободной поверхности до центра тяжести фигуры по стенке.

YC =  = (H/2sinα) = (4/ 2sin500) = (4/2*0,756) = 2,62 м.

  1. Момент инерции плоского прямоугольника относительно горизонтальной оси, проходящей через его центр тяжести, находим из выражения

Ic =  =(3*5,23/12)=35,7 м4.

где у — длина наклонной стенки, равная

(Н/sinα) = (4/sin500) = (4/0,765) = 5,23 м.

  1. Определим местоположение центра давления, т.е. точку приложения силы Р  (рис.1, точка Д).

Плоская стенка имеет форму прямоугольника, у которого осью симметрии служит линия N—N, поэтому центр давления лежит на этой оси и определяется одной координатой Yд

YД = Yc+ =2 ,62+(35,7/15,7*2,62) = 2,62+0,87 = 3,49 м.

Проверяем правильность вычислений путем определения Yд как центра тяжести прямоугольного треугольника:

Yд = (2/3)*(Н/sinα) = ((2*3)/(3*0,756)) = 3,49 м.

Вычисления YД, выполнены верно

5. Строим эпюру давления воды на плоскую стенку. Она будет изображаться в виде треугольника ABB' с высотой, равной длине наклонной стенки, и основанием, равным рgH.

Эпюра давления воды на плоскую прямоугольную наклонную стенку

C:\Users\1F43~1\AppData\Local\Temp\FineReader10\media\image1.jpeg

  1. Записать вывод.

Контрольные вопросы:

Список использованной литературы.

  1. СНиП 2.01.14-83 Строительные нормы и правила. Определение расчетных гидрологических характеристик.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Инструкционно – технологическая карта

на выполнение лабораторной работы № 1

ОП.07  Гидравлика, гидрология, гидрометрия.

Тема 3.2.1. Движение жидкости

Наименование лабораторной работы: Построение диаграммы уравнения Бернулли для реальной и идеальной жидкости

Цели занятия: Визуальное наблюдение изменения составляющих полного напора потока жидкости в трубе переменного сечения. Приобретение умений гидравлического эксперимента. Закрепление лекционного материала по теме «Уравнение Бернулли».

Формируемые компетенции:

ПК.1.1 Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий

ПК 1.3. Участвовать в разработке проекта организации строительства и составлении технологических решений инженерных сооружений

ПК 2.1. Организовывать и контролировать работы по возведению инженерных сооружений

ПК 2.2. Обеспечивать рациональное использование строительных машин, механизмов, транспортных средств на участке (объекте).

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями

  ОК.8Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

Студент должен:

уметь:

– определять расчетные характеристики гидравлических водотоков, необходимых для проектирования инженерных сооружений

знать:

-- о движении воды в открытых руслах и трубопроводах;

-- законы равновесия и движения жидкости                 

Норма времени:4 часа

Оснащение рабочего места: посадочные места по количеству обучающихся; рабочее место преподавателя;  комплект инструкционно-технологических карт;

Средства обучения:

- экспериментальная установка

Техника безопасности: С правилами техники безопасности на рабочем месте ознакомлены

Содержание и последовательность выполнения работы                    

Задание.

  1. Построить энергетический график одномерного потока жидкости
  2.  Обработать получившиеся данные, сделать выводы

Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4.

 

 Общие сведения

           Работа заключается в экспериментальном построении энергетических графиков (пьезометрической и энергетической линий) одномерного потока жидкости. Такие графики, построенные по экспериментальным данным, полученным на трубе типа Вентури (сужение – расширение) наглядно иллюстрируют перераспределение в потоке потенциальной или кинетической энергий, а также потери напора (полной удельной энергии).

Уравнение Даниила Бернулли, полученное им в 1738 году, представляет собой частный случай всеобщего закона сохранения энергии, записанного для потока жидкости, и является фундаментальным законом механики. Оно устанавливает количественную связь между скоростью потока жидкости, давлением в нём и пространственным положением потока в поле сил тяжести.

Для произвольно выбранного сечения элементарной струйки идеальной жидкости уравнение Д. Бернулли имеет вид

,        (1)

где z – отметка центра сечения струйки; p – давление в данном сечении струйки; V – скорость течения струйки в данном сечении;  – удельный вес жидкости; g – ускорение свободного падения.

Сумма этих трёх слагаемых составляет полный напор струйки. Все три слагаемых могут изменяться, но так, что сумма их, или полный напор, остаётся неизменной. Это справедливо только для идеальной среды (жидкости или газа) вследствие полного отсутствия у неё вязкости.

Все реальные жидкости и газы обладают вязкостью, и поэтому вышеприведенное уравнение Бернулли для них требует корректировки.

Для двух произвольно выбранных сечений 1 и 2 потока реальной жидкости уравнение Бернулли в свёрнутом виде с учетом сил вязкости имеет вид:

,        (2)

где Н1 и Η2 – полные напоры потока жидкости в сечениях 1 и 2; hпот – суммарные потери напора между сечениями 1 и 2. Эти потери  представляют собой  необратимые  затраты  энергии (напора) потока жидкости на перемешивание жидкости, водовороты, завихрения и на преодоление сил вязкости  (сил трения). Поэтому всегда напор потока реальной жидкости или газа по ходу течения уменьшается.

Уравнение (2) в развёрнутом виде запишется так:

,        (3)

где z1 и z2 – отметки центров сечений 1 и 2, м; p1 и p2 – давления в сечениях 1 и 2, Па; V1 и V2 – средние скорости в сечениях 1 и 2, м/с; 1 и 2 – коэффициенты Кориолиса; γ – удельный вес жидкости, Н/м3; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; hпот – потери напора между сечениями 1 и 2, м.

При вычислении скоростного напора потока реальной жидкости по средней скорости возникает ошибка. Для её компенсации вводят поправочный коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориолиса) , который вычисляют по формуле

.        (4)

Коэффициент Кориолиса представляет собой отношение действительной кинетической энергии потока жидкости (числитель в формуле (4)) к кинетической энергии потока, вычисленной по средней скорости потока. Величина коэффициента Кориолиса зависит от режима течения жидкости: при ламинарном режиме он равен двум, а при развитом турбулентном режиме он изменяется в пределах 1,05 – 1,02 и для упрощения расчетов его принимают равным единице.

С энергетической точки зрения, составляющие полного напора в уравнениях (1) и (3) представляют собой:

z – удельную, отнесенную к единице весового расхода жидкости, потенциальную энергия положения. Её называют геометрическим (нивелирным) напором;

p/γ – удельную, отнесенную к единице весового расхода жидкости, энергию давления. Её называют пьезометрическим напором;

V2/(2g) – удельную, отнесенную к единице весового расхода жидкости, кинетическую энергия. Её называют скоростным напором.

Геометрический и пьезометрический напоры в сумме составляют гидростатический напор, т.е.

.

Порядок выполнения работы.

Лабораторная установка

Лабораторная установка (рис. 1) состоит из напорного резервуара 1, стального трубопровода 2, мерного бака 3 с площадью поперечного сечения 476 см2, сборного резервуара 4 и центробежного насоса 5, подающего воду в напорный резервуар 1. Излишек воды по переливной трубе 6 сбрасывается в сборный резервуар 4. Расход воды в трубопроводе устанавливается при помощи крана 8. Из мерного бака 3 вода в сборный резервуар 4 сбрасывается при помощи крана 9. Для определения потерь напора используются пьезометры, установленные на пьезометрической панели 10. Температура воды измеряется ртутным термометром, время фиксируется по секундомеру.

http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/GIDRA/GIDRAVL/METOD/SB_LR/Image99.gif

Рис. 1. Схема лабораторной установки: 1 – напорный резервуар; 2 – трубопровод; 3 – мерный бак; 4 – сборный резервуар; 5 – насос; 6 – переливной трубопровод; 7, 8, 9 – пробковые краны; 10 – пьезометрическая панель

 

Трубопровод (рис. 2) состоит из участка 11 диаметром 10 мм и участка 12 диаметром 21,5 мм. Стрелками указаны места подключения пьезометров. Номера мест подключения соответствуют номерам пьезометров на пьезометрической панели.

Image100.gif (4487 bytes)

Рис. 2. Схема трубопровода: 1- 10 – места подключения пьезометров; 11 – трубопровод диаметром 10 мм; 12 – трубопровод диаметром 21,5 мм 

 Выполнение работы

1. С помощью крана 8 установить произвольный расход воды в трубопроводе.

2. Повернуть на 900 кран 9. Определить изменение уровня воды в мерном баке h (см) за время T (с), время должно быть не менее минуты.

3. Записать показания всех 10 пьезометров.

4. Повернуть кран 9 в исходное положение и опорожнить мерный бак 4.

5. С помощью крана 8 изменить расход воды в трубопроводе и измерения повторить, провести 5 – 7 опытов для каждой подгруппы.

№

п/п

Наименование

Величин.

Обозначения,

формулы

Сечения канала

I

II

III

IV

V

VI

1.

Площадь сечения канала, см

ω

0.45

0.45

0.35

0.35

0.7

0.3

2.

Средняя скорость, см/с

V=Q/ω

54.4

54.4

70

70

35

81.6

3.

Пьезометрический напор, см

Hп=P/(ρg)

8

7.5

5

2.5

3

---

4.

Скоростной напор, см

Нк= http://any-book.org/download/49965.files/image100.gif

1,5

1,5

2,4

2,4

0,62

3,39

5.

Полный напор, см

http://any-book.org/download/49965.files/image102.gif

9,5

9

7,4

4,9

3,62

3,39

Обработка опытных данных.

 

А=21 см, В=4см, S=7 см, t=24 с, Q=ABC/t=24.5см http://any-book.org/download/49965.files/image104.gif/с

V1=VII=Q/ω=24.5/0.45=54.4 cm/c

VIII=VIV=Q/ω=24.5/0.35=70  cm/c;

VV=24.5/0.7=35 cm/c;

VVI=24.5/0.3=81.6 cm/c;

 

HkI,II= http://any-book.org/download/49965.files/image100.gif=54.4 http://any-book.org/download/49965.files/image106.gif/(2·9.81)=1.5 cm;

HkII,IV= http://any-book.org/download/49965.files/image100.gif=70 http://any-book.org/download/49965.files/image106.gif/(2·9.81)=2.4 cm;

HV=35 http://any-book.org/download/49965.files/image106.gif/(2·9.81)=0.62 cm; 

HVI=81.6 http://any-book.org/download/49965.files/image106.gif/(2·9.81)=3.39 cm;

http://any-book.org/download/49965.files/image107.gif

 

 

 

 http://any-book.org/download/49965.files/image108.gif

 


6. Записать вывод.

Вывод:

В данной лабораторной работе произвел визуальное наблюдение изменения составляющих полного напора потока жидкости в трубе переменного сечения. Приобрел навыки гидравлического эксперимента. Закрепил лекционный материал по теме «Уравнение Бернулли».

Контрольные вопросы:

1.  Что такое установившееся и неустановившееся движение?

2. Какое движение жидкости называют равномерным и неравномерным?

3. Какое движение жидкости называют напорным и безнапорным?

4. Запишите уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости?

5. Запишите уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости?

Список использованных источников:

  1. Малашкина В.А., Ушаков К.З. Гидравлика.- М.: Колос С, 2009
  2. Основы инженерной гидрологии : учеб. пособие / В.Г. Орлов, А.В

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Инструкционно – технологическая карта

на выполнение лабораторной работы № 2

ОП.07  Гидравлика, гидрология, гидрометрия.

Тема 3.2.2. Гидравлическое сопротивление

Наименование лабораторной работы: Исследование режимов движения жидкости. Число Рейнольдца

Цели занятия: Совершенствование умений постановки и проведения гидравлических экспериментов, освоение расчётных методов определения режима течения

Формируемые компетенции:

ПК.1.1 Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий

ПК 1.3. Участвовать в разработке проекта организации строительства и составлении технологических решений инженерных сооружений

ПК 2.1. Организовывать и контролировать работы по возведению инженерных сооружений

ПК 2.2. Обеспечивать рациональное использование строительных машин, механизмов, транспортных средств на участке (объекте).

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями

  ОК.8Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

Студент должен:

уметь:

– определять расчетные характеристики гидравлических водотоков, необходимых для проектирования инженерных сооружений

знать:

-- о движении воды в открытых руслах и трубопроводах;

-- законы равновесия и движения жидкости                 

Норма времени:4 часа

Оснащение рабочего места: посадочные места по количеству обучающихся; рабочее место преподавателя;  комплект инструкционно-технологических карт;

Средства обучения:

- экспериментальная установка

Техника безопасности: С правилами техники безопасности на рабочем месте ознакомлен

Содержание и последовательность выполнения работы                    

Задание.

Рассчитать среднюю скорость Vср и число Рейнольдса Re;

 Определить характер течения в трубопроводе.

Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4.

   

Результат работы представляется в виде таблицы расчетных величин, эпюр местных скоростей и рассчитанных чисел Рейнольдса для каждого замера.

 Основные теоретические положения

Опыты Рейнольдса в 1883 году показали, что переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при скорости (так называемая критическая скорость), которая для разных диаметров труб оказалась различной, возрастая с увеличением вязкости и уменьшаясь с уменьшением диаметра трубы.

Режим течения определяется значением числа Рейнольдса (2.1), которое характеризует соотношение инерционных сил и сил внутреннего трения (вязкости) в потоке.

       (2.1)

где    ρ – плотность потока;

V – скорость потока;

l – характерный размер (для труб – внутренний диаметр);

μ – динамический коэффициент вязкости;

ν – кинематический коэффициент вязкости.

Граница между ламинарным и турбулентным течениями весьма условна, так как устойчивость течения зависит от многих причин (шероховатости и кривизны поверхности, начальных возмущений и др.). Скорость и число Рейнольдса, при достижении которых происходит переход ламинарного течения в турбулентное, называются соответственно критической скоростью и критическим числом Рейнольдса (2.2).

          (2.2)

При значениях Re<Reкр течение ламинарное, а при Re>Reкр – турбулентное. Величина критического числа Рейнольдса зависит от ряда обстоятельств: условий входа в трубу, шероховатости стенок трубы, отсутствия или наличия первоначальных возмущений в жидкости, конвекционных потоков и др.

Опыты показывают, что Reкр=2300…4000 для труб и каналов. При переходе от ламинарного в турбулентное движение число Рейнольдса критическое имеет большую величину (для хорошо закругленного плавного входа оно может быть доведено до 20 000).

Проведенные исследования доказывают, что значение критического числа Рейнольдса увеличивается в сужающихся трубах и уменьшается в расширяющихся. Это объясняется тем, что при ускорении движения частиц в конфузорах (сужающихся каналах) их тенденция к поперечному перемешиванию уменьшается, а при замедленном течении в диффузорах (расширяющихся трубах) усиливается. Таким образом, изменяя продольное ускорение частиц, можно в какой-то степени управлять переходом от ламинарного движения к турбулентному.

Схема установки

Экспериментальная установка состоит из напорного бака 3, стеклянной трубы 8 с вентилем 9 на конце, позволяющим изменять расход воды, протекающей по трубе. На напорном баке 3 помещается бачок 2 с подкрашенной жидкостью, которая по тонкой трубке 4 с иглой на конце, подается в поток воды. Расход краски регулируется краном 9.

Без имени-37

Рис. 1. Схема установки для исследования режимов движения жидкости.

Порядок выполнения работы

1. Включить насос и наполнить напорный бак до уровня переливной трубы, кран закрыть, дать выдержку времени 1-2 мин для успокоения воды в баке.

2. Открыть вентиль 9 на конце стеклянной трубы 8 (рис.1).

3. Открыть (очень немного) кран 5 и ввести тонкую струйку краски в поток воды в стеклянной трубе 8.

4. При малых скоростях воды в трубе вводимая в поток краска не будет перемешиваться с ней, что указывает на наличие ламинарного режима движения жидкости.

5. Измерить расход воды в стеклянной трубе объёмным способом.

7. Измерить температуру воды в баке с помощью термометра.

8. При большем открытии крана 9 будет наблюдаться устойчивый турбулентный режим, характеризующийся интенсивным перемешиванием краски с водой. При этом следует повторить измерения расхода и температуры.

9. Закрыть кран 5 бачка с подкрашенной жидкостью.

10. Результаты измерений расхода воды и температуры занести в таблицу 3

А = 21 см;      В = 4 см;      d = 1,4 см;      ω = 2,5 см2  

Таблица 3 - Таблица расчёта числа Рейнольдса и определения вида течения жидкости

Наименование величин

Обозначения, формулы

№ опыта

1

2

Изменение уровня воды в баке, см

S

7

7

Время наблюдения за уровнем, с

t

47

7

Температура воды, °С

T

22

22

Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с

0,00965

0,00965

Объём воды, поступившей в бак за время t, см3

W=ABS

588

588

Расход воды, см3/с

12,5

84

Средняя скорость течения в канале, см/с

5

33,6

Число Рейнольдса

725

4875

Название режима течения

Re (<>) Reкр=2300

ламинарное

турбулентное

 

   

   

Re1 < 2300 => течение ламинарное;

Re2 > 2300 => течение турбулентное.

Анализ полученных результатов и вывод

В первом опыте, сравнивая полученное число Рейнольдса с критическим, получаем в первом случае (при Re = 725<2300) ламинарное течение, а во втором – турбулентное

(при Re = 4875>2300).

Во втором опыте по числу Рейнольдса определяем течения как турбулентные, так как Re значительно больше 2300(4243, 6349,7849), отношения средних скоростей к максимальным составляют 0,9; 0,89; 0,91.

Вывод:   В ходе работы научились рассчитывать среднюю скорость потока воздуха, число Рейнольдса для потока и определять тип потока, исходя из значения числа Рейнольдса.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют режимы движения жидкости? Поясните их особенности и отличия.

2. По какому критерию можно судить о существовании данного режима движения жидкости?

3.  Можно ли заранее прогнозировать режим движения жидкости?

4.  Запишите формулу числа Рейнольдса и сделайте её анализ.

Список использованных источников:

Малашкина В.А., Ушаков К.З. Гидравлика.- М.: Колос С,2009.

        

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ СО «САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Инструкционно – технологическая карта

на выполнение лабораторной работы № 3

ОП.07  Гидравлика, гидрология, гидрометрия.

Тема 3.2.4. Движение жидкости в напорных трубопроводах

Наименование лабораторной работы: Определение коэффициента гидравлического трения

Цели занятия:  Умение определять коэффициент гидравлического трения

Формируемые компетенции:

ПК.1.1 Участвовать в подготовке и проведении инженерных изысканий

ПК 1.3. Участвовать в разработке проекта организации строительства и составлении технологических решений инженерных сооружений

ПК 2.1. Организовывать и контролировать работы по возведению инженерных сооружений

ПК 2.2. Обеспечивать рациональное использование строительных машин, механизмов, транспортных средств на участке (объекте).

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями

  ОК.8Самостоятельно определять задачи профессионального личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

Студент должен:

уметь:

– определять расчетные характеристики гидравлических водотоков, необходимых для проектирования инженерных сооружений

знать:

-- о движении воды в открытых руслах и трубопроводах;

-- законы равновесия и движения жидкости                 

Норма времени:3 часа

Оснащение рабочего места: посадочные места по количеству обучающихся; рабочее место преподавателя;  комплект инструкционно-технологических карт;

Средства обучения:

- экспериментальная установка

Техника безопасности: С правилами техники безопасности на рабочем месте ознакомлены

Содержание и последовательность выполнения работы                    

Задание.

Определить потери напора по длине трубы

Определение расхода и средней скорости и зоны сопротивления.

Определение коэффициента гидравлического трения.

Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4.

   

                                   Основные теоретические положения

Потери  напора на трение по длине круглых труб  hl oпределяется по формуле Дарси:

                                      ,

где      λ - коэффициент гидравлического трения;

           l  -  длина трубы , на которой определяется потеря напора  на                  трение;

          d  -  диаметр трубы ;

          V  -  средняя скорости жидкости;

           g  -  ускорение силы тяжести, равное  9,81 м/с2 .

Многочисленными экспериментами установлено, что коэффициент  гидравлического  трения зависит в общем случае от числа Рейнольдса  Re  и относительной шероховатости стенок трубы  Δ/d :  

                                 ,

где   Δ -  высота выступов шероховатости внутренних стенок трубы.

Преобладание  того  или  иного фактора зависит от режима течения жидкости . Существует пять зон гидравлического сопротивления.                                                                                                                

    1.   З  о  н  а    в  я  з  к  о  г  о    с  о  п  р  о  т  и  в  л  е  н  и  я.

Движение  ламинарное, Re  < 2300. В этой зоне шероховатость стенок  мало  влияет  на потери напора

                                   .

Теоретическая формула  для определения коэффициента гидравлического трения  вытекает из закона Пуазейля :

                                   .

       2.   П  е  р  е  х  о  д  н  а  я    з  о  н  а.   При  2300 < Re < 4000  имеет  место  переходная зона, в которой движение уже не ламинарное  и  еще не турбулентное, т. е. здесь режим неустойчивый. Инженерные расчеты в этой зоне выполняются очень редко.

      3.  З  о  н  а   г  и  д  р  а  в  л  и  ч  е  с  к  и   г  л  а  д  к  и  х   т  р  у б.   Движение турбулентное 4000  <  Re  < 105 . В этой зоне шероховатость стенок  трубы  мало  влияет на потери напора

                                      .

Для определения коэффициента  гидравлического трения можно  пользоваться следующими  формулами :

    а) при 4000 < Re < 105 - формулой Блазиуса

                                       ;      

    б) при 4000 < Re <106  - формулой  П.К. Конакова

                             .

4.   З  о  н  а    д  о  к  в  а  д  р  а  т  и  ч  н  о  г  о    с  о  п  р  о -

т  и  в  л  е  н  и  я . Движение турбулентное. Ориентировочные границы  зоны

                              ,

где   Δэ- величина эквивалентной равномерно-зернистой    шероховатости.

Под  эквивалентной  шероховатостью понимают такую равномерно - зернистую шероховатость, которая в области квадратичного сопротивления оказывает такое же сопротивление движению жидкости как и труба с естественной  шероховатостью. В этой зоне сопротивления коэффициент гидравлического трения зависит от обеих факторов

.

Для определения коэффициента гидравлического трения можно воспользоваться следующими формулами :

    а)  формула Кольбрука-Уайта

;

    б) формула А.Д. Альтшуля

.

    5.   З  о  н  а   к  в  а  д  р  а  т  и  ч  н  о  г  о   с  о  п  р  о  т  и  в  л е-

н  и  я.     Движение   турбулентное. Нижняя  граница  зоны      

Re  >  ( 500·d ) / Δэ.  В этой зоне основным фактором, влияющим на сопротивление, является шероховатость стенок трубы  

                                              .

Для определения коэффициента гидравлического трения можно воспользоваться  следующими  формулами :

    а) формула  Прандтля-Никурадзе

;

    б) формула Б.Л.Шифринсона

                                             .

                                    Схема установки и методы измерения

     Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рисунке. Лабораторная установка состоит из напорного бака 1, исследуемой трубы 2 диаметром d. В начале и конце участка трубы длиной l через  штуцеры  и  гибкие  шланги 3 подключены пьезометры 4, снабженные  измерительной  шкалой.  Расход воды в исследуемой трубе задается при помощи  вентиля 5. Подача воды в напорный бак осуществляется по  трубе 6 при помощи вентиля 7. Для измерения расхода воды служит мерный бак 8. Слив воды из мерного бака осуществляется  по трубе 9 , открытием вентиля 10 . Температура воды измеряется термометром 11.

Методика проведения опытов

Перед  проведением опытов напорный бак 1 заполняется водой. При этом вентиль 5 должен быть закрытым. Затем вентиль 5 открывается и задается расход Q в интервале 0 < Q <= Qmax. Обычно  начинают  с  максимального расхода, соответствующего полному открытию вентиля 5. При проведении опытов необходимо поддерживать установившееся движение воды. Для этого при помощи вентиля 7 уровень воды в напорном баке 1

 

Схема лабораторной установки

 поддерживается постоянным.  При  заданном расходе воды выполняются следующие измерения.  При  помощи  пьезометров 4 по шкале определяется  разность уровней воды в них с погрешностью 0.5 мм. Линия визирования  при  этом  должна  быть перпендикулярна плоскости шкалы. Одновременно с этим определяется расход воды объемным способом  при помощи мерного бака 8 и секундомера

                                ,   см3 /с  ,

  где       W  -  объем мерного бака, см3 ;

                 t  -  время наполнения мерного бака, с.

При этом большему расходу воды задают больший объем бака 8,  с таким расчетом, чтобы время наполнения при всех опытах было  примерно одинаковым. Во время определения расхода воды измеряется  ее температура, необходимая для определения вязкости.  Расходы воды задаются с таким расчетом, чтобы в опытах охватить все зоны сопротивления.

                     

                       Порядок проведения опыта

1.  Подготовка  установки к  проведению   опыта.

       Открыть  вентиль  7  и  заполнить напорный  бак  1 водой  до  уровня  , не доходящего 15 см до верхнего края напорного бака. При этом вентиль 5 должен быть закрытым.

     Наполнение бака устанавливается по пьезометрам 4, не допуская перелива  воды из трубочек.

       Вентиль 10 должен быть открытым.

      Проверяется отсутствие течей воды в местах соединения  гибких шлангов 3 и через вентили.

       Определяются длина исследуемой трубы, внутренний диаметр,  шероховатость  стенок.

     Определяют размеры   мерного   бака  8.

        2.  Определение  коэффициентов  гидравлического трения опытным             путем.

Максимальным  открытием  вентиля  5  устанавливают максимальный  расход воды в трубе.

 При помощи вентиля 7 добиваются постоянства  уровня воды  в  напорном  баке  1.

     После достижения установившегося режима движения по шкале определяют разность уровней   воды  в  пьезометрах 4.  Результат  записывают  в  таблицу.

     Одновременно определяют расход воды объемным способом  и  измеряют  температуру  воды. При  измерении  расхода  определяют   время наполнения  заданного  объема  по  шкале  мерного  бака. Во время измерения расхода и  температуры воды вентиль  10  должен  быть  закрытым.

        После  окончания  измерения  расхода и температуры воды вентиль 10 открывается, чтобы не допустить перелива воды из мерного бака.

        После  завершения  всех  измерений в данном  опыте закрывается сначала  вентиль  7,  затем  вентиль  5.

      В таблице  выполняются  необходимые   расчеты  для  установления зоны  сопротивления .

       Открывают  вентиль  5  менее максимального, затем при помощи  вентиля  7 добиваются  постоянства уровня  воды в напорном баке. Выполняют  измерения аналогично первому опыту.

        При  проведении  опытов добиваются, чтобы охватить все  зоны  сопротивления.  Количество  опытов  должно быть не менее четырех.

      После завершения всех опытов вентили 7 и 5 закрываются, вентиль 10 открывается  и  проверяется на отсутствие течей в вентилях, в местах соединения шлангов  и  в  самих шлангах.

                Обработка результатов эксперимента

Результаты измерений и  необходимых вычислений заносятся в таблицу.

        1. Вычисляется площадь поперечного сечения трубы, расход  воды  и  средняя скорость.

       2.  По температуре  воды из приложения   определяется  ее кинематическая вязкость.

       3.  Вычисляют   число  Рейнольдса  

                                             

и устанавливают  зону гидравлического   сопротивления.

       4.  Вычисляют  опытное значение  коэффициента  гидравлического трения по          формуле

                                       .

      5.   Вычисляют теоретическое значение коэффициента гидравлического трения по  формуле, соответствующей  зоне сопротивления .

      6.   Определяют  расхождение коэффициентов гидравлического трения

                            .

      7.   Делают  выводы  о  соответствии теоретического и опытного  коэффициентах          гидравлического трения  и характере изменения

коэффициента в зависимости от числа Рейнольдса.

Т а б л и ц а

Результаты исследований коэффициентов гидравлического трения

NN

Наименование

Единица

n/n

параметров

измерения

1

2

1

2

3

4

5

I. Размеры исследуемой трубы.

1.1

Внутренний диаметр, d

см

1,4

1,4

1.2

Площадь поперечного сечения, S

см2

7

7

1.3

Длина, l

см

5

5

1.4

Шероховатость стенок

мм

II. Определение расхода и средней скорости и зоны сопротивления.

2.1

Объем мерного бака , W

см3

2.2

Время наполнения мерного бака  , t

с

2.3

Расход воды, Q

см3/c

2.4

Средняя скорость, V

cм/c

2.5

Температура воды

°С

2.6

Кинематическая вязкость воды, ν

см2/с

2.7

Число Рейнольдса , Re

-----

2.8

Зона сопротивления

-----

III. Определение коэффициента гидравлического трения.

3.1

Потери напора в трубе , h

см

3.2

Опытный коэффициент, λon

-----

3.3

Теоретический коэфф. ,λ

-----

3.4

Сравнение коэффициентов

%

                                                                       

П р и л о ж е н и е

      Кинематический коэффициент вязкости воды ,  ν⋅ 10 - 4 см2/с

t,°C

ν

t,°C

ν

t,°C

ν

t,°C

ν

0

179

9

135

18

106

40

66

1

173

10

131

19

104

45

60

2

167

11

127

20

101

50

56

3

162

12

124

22

99

55

51

4

157

13

121

24

92

60

48

5

152

14

118

26

88

70

41

6

147

15

115

28

84

80

37

7

143

16

112

30

80

90

33

8

139

17

109

35

73

100

28

Контрольные вопросы:

  1. По какой формуле определяются потери напора по длине трубы ?

  2. Какие бывают зоны гидравлического сопротивления в трубах ?

  3. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения:

Список использованных источников:

  1. Малашкина В.А., Ушаков К.З. Гидравлика.- М.: Колос С,2009.

  2.  Справочник по  гидравлике /Под ред.  А.Большакова/.

               2-е    изд.,.-Киев:Вища  шк.Головное  изд.,1984.  -  343  с.


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Инструкционная карта по теме: «Создание буклета в программе Microsoft Office Publisher 2007»

В данной инструкционной карте раскрываются новые возможности Microsoft Office Publisher 2007, рассматриваются способы и приемы работы с публикациями, способы печати и сохранения.Microsoft Office Publi...

Инструкционные карты для практических занятий .Часть 1

Инструкционные  карты   для  практических  занятий  по   мдк "Организация  коммерческой  деятельности"  предназаначены  для  студентов  спец...

Инструкционные карты для практических занятий .Часть2

Инструкционные  карты  предназначены  для  практических  занятий  по  мдк "Организация  коммерческой  деятельности "     в  рамках  изу...

Инструкционные карты по теме: "Химическая завивка волос" Специальность "Парикмахерское исскуство и декоративная косметика" Разработала: мастер п/о Искакова Д.М.

АннотацияДанные инструкционные карты разработаны специально для учащихся специальности «Парикмахерское дело и декоративная косметика». Могут использоваться в качестве раздаточного материала на уроке п...

Инструкционные карты для самостоятельных работ по пошиву головного платка

Методическое пособие для обучающихся и воспитанников 5 класса специальной (коррекционной) образовательной школы-интерната VIII вида"Инструкционные карты для самостоятельных работ по пошиву г...

Инструкционная карта на тему "Окантовочные швы"

Инструкционная карта на тему "Окантовочные швы" для учащихся по специальности "швея"...

Инструкционная карта «Вставка гиперссылок для управления презентацией в среде программы MSPowerPoint»

Создание гиперссылок для управления презентацией в среде программы  MSPowerPoint....