Пособие содержит теоретическую основу гидравлики открытых потоков и современные методы гидравлических расчетов каналов и гидротехнических сооружений с применением численных методов. Разработанные типовые таблицы, графики и программы позволяют проводить гидравлические расчеты каналов и некоторых гидротехнических сооружений. Пособие знакомит студентов со стандартным программным обеспечением (Excel, Mathcad), учит студентов применять компьютерные методы в гидравлических расчетах. Пособие предназначено для студентов и магистров, обучающихся по специальностям экологического профиля и природообустройства.

• Оглавление
• Лекция 1. Введение в курс «Гидравлические расчеты открытых русел на компьютере». Цели и задачи курса. Применяемые методы для решения задач курса. Связь курса со смежными дисциплинами. Применение элементов информатики. Литература по курсу.
• Лекция 2. Установившееся движение жидкости в открытых руслах Дифференциальное уравнение движения жидкости, основные виды движения.
  • 2.1. Дифференциальное уравнение установившегося плавно изменяющегося движения жидкости
  • 2.2. Основные виды установившегося движения жидкости в призматическом открытом русле
• Лекция 3 Удельная энергия потока и удельная энергия сечения, критическая глубина, спокойные и бурные потоки, критический уклон.
  • 3.1. Удельная энергия потока и удельная энергия сечения
  • 3.2. Спокойные и бурные потоки. Критическая глубина
  • 3.3. Расчет критической глубины
  • 3.4. Критический уклон
• Лекция 4 Равномерное движение в открытых руслах (каналах).
  • 4.1. Условия существования равномерного движения. Гидравлически наивыгоднейший профиль.
  • 4.2. Формы поперечного сечения каналов и их характеристики
  • 4.3. Допускаемые скорости движения воды в каналах на размыв и заиление.
  • 4.4. Основные типы задач при расчете каналов. Основные типы задач.
  • 4.5. Современные способы расчета каналов. Применение метода итерации
• Лекция 5 Неравномерное плавно изменяющееся движение в открытых призматических руслах
  • 5.1. Формы свободной поверхности потока при i > 0
  • 5.2. Формы свободной поверхности потока при i = 0 и i < 0
  • 5.3. Интегрирование дифференциального уравнения неравномерного плавно изменяющегося движения при i > 0, i < 0, i = 0.
  • 5.4. Современные способы расчета кривых свободной поверхности.
  • 5.5. Численное интегрирование дифференциального уравнения. Метод трапеции, метод Симпсона, метод Ромберга и др. Применение электронных таблиц Excel и математической системы Mathcad.
• Лекция 6 Неравномерное плавно изменяющееся движение жидкости в открытых непризматических и естественных руслах.
  • 6.1. Способ В.И. Чарномского
  • 6.2. Кривые свободной поверхности в естественных руслах
  • 6.4. Коэффициент шероховатости естественных русел
• Лекция 7 Движение наносов в открытых потоках
  • 7.1. Гидравлическая крупность наносов
  • 7.2. Движение донных наносов
  • 7.3. Движение взвешенных наносов
• Лекция 8 Гидравлический прыжок
  • 8.1. Виды гидравлического прыжка
  • 8.2. Совершенный гидравлический прыжок
  • 8.3. Прыжковая функция
  • 8.5. Дефицит прыжковой функции
  • 8.6 Современные методы расчета сопряженных глубин в призматических руслах с различной формой поперечного сечения.
  • 8.6.1. Трапецеидальное русло
  • 8.6.2. Параболическое русло
  • 8.6.3. Треугольное русло
• Лекция 9 Гидравлический прыжок
  • 9.1. Потери энергии в гидравлическом прыжке
  • 9.2. Длина прыжка и послепрыжкового участка.
  • 9.3. Волнистый гидравлический прыжок (прыжок-волна)
  • 9.4. Гидравлический прыжок в прямоугольном непризматическом русле
• Лекция 10 Водосливы
  • 10.1. Классификация водосливов по различным признакам
  • 10.2. Общие уравнения водосливов
  • 10.3. Водосливы с тонкой стенкой (с острым ребром) S/H < 0,67
  • 10.4. Водосливы с широким порогом 2 < S/H > 10
  • 10.5. Водосливы практического профиля 0,5...0,67 < S/H < 2
• Лекция 11 Расчеты сжатой и сопряженной с ней глубины. Режимы сопряжения бьефов
  • 11.1. Расчёты сжатой и сопряженной с ней глубины
  • 11.2. Донный режим сопряжения
  • 11.3. Поверхностный режим сопряжения с потоком в нижнем бьефе за водосливом с вертикальным уступом
• Лекция 12 Расчеты сопряжения бьефов
  • 12.1. Сопряжение бьефов при внезапном расширении русла
  • 12.2. Сопряжение бьефов при отбросе свободной струи
• Лекция 13 Применение и расчет гасителей энергии.
  • 13.1. Применение гасителей при донном режиме сопряжения
  • 13.2. Гидравлический расчет водобойного колодца
  • 13.3. Гидравлический расчет водобойной стенки
  • 13.4. Расчеты водобойного колодца и водобойной стенки на компьютере
  • 13.5. Гидравлический расчет комбинированного водобойного колодца
  • 13.6. Расчетный расход
  • 13.7. Местный размыв в нижнем бьефе при донном режиме сопряжения
• Лекция 14 Основы моделирования гидравлических явлений
  • 14.1 Моделирование гидравлических явлений. Законы подобия. Различные случаи моделирования. Масштабные множители.
  • 14.2. Критерии гидродинамического подобия
  • 14.3. Оценка погрешности измерений
  • 14.4. Оценка точности измерений результатов гидравлических исследований