Lacey teorija: koncepcija, lygtys ir apribojimai
Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie Lacey teorijos drėkinimo kanalų koncepciją, lygtis, apribojimus ir dizainą.
Koncepcija:
Vadovaujant Kennedy teorijai Geraldas Lacey atliko išsamų tyrimą, siekdamas sukurti daugiau mokslinių metodų, kaip sukurti drėkinimo kanalus aluviniuose dirvožemiuose. Jis pristatė peržiūrėtą savo tyrimo versiją 1939 m., Kuri yra žinoma kaip Lacey teorija. Šioje teorijoje Lacey išsamiai apibūdino režimo sąlygas ir rugingumo koeficientą. Šių terminų apibrėžtys jau pateiktos.
Galima pastebėti, kad norint pasiekti režimą, reikia įvykdyti tris sąlygas:
i. Kanalas turi tekėti vienodai „nesuderintame neribotame alluviume“, kuris yra toks pat, kaip ir vandens;
ii. Siltų ir dumblo įkrovos turi būti pastovios; ir
iii. Išmetimas turi būti pastovus.
Šios sąlygos labai retai pasiekiamos ir praktiškai yra labai sunkios. Taigi pagal Lacey koncepcijos režimą sąlygos gali būti suskirstytos kaip pradinės ir galutinės. Šių dviejų terminų apibrėžtys jau pateiktos anksčiau.
Upėse pradinio ar galutinio režimo pasiekimas praktiškai yra neįmanomas. Tik banke visą etapą ar didelius potvynius upė gali būti laikoma laikina arba beveik režimu. Šio fakto pripažinimas gali būti naudojamas sprendžiant problemas, susijusias su valymu ir potvyniais.
Lacey taip pat teigia, kad dumblas yra laikinai sustabdytas tik sūkurių jėga. Tačiau Lacey priduria, kad tik ant lovos nesukuriama šlaunų, bet visuose drėgnojo perimetro taškuose. Sūkurių jėga gali būti normali į šonus (9.2 pav.).
Akivaizdu, kad vertikalios jėgų sudedamosios dalys, atsirandančios dėl sūkurių, yra atsakingos už dumblo suspendavimą. Skirtingai nei Kennedy, Lacey hidraulinis vidutinis spindulys (R) yra kintamasis, o ne gylis (D). Kalbant apie plačius kanalus, vargu ar yra skirtumas tarp R ir D. Kai kanalo sekcija yra pusapvalė, nėra pagrindo pločio ir šonų, todėl prielaida, kad ii kaip kintamasis, atrodo labiau logiška. Iš šio matymo taško greitis yra ne labiau priklausomas nuo D, o nuo jo priklauso nuo R. Taigi pervežtų dumblo kiekis priklauso ne tik nuo pagrindinio kanalo pločio.
Remiantis argumentais, Lacey sudarė grafiko tarp režimo greičio (V) ir hidraulinio vidutinio spindulio (R) grafiką ir davė santykį.
V = KR 1/2 … (1)
Kur K yra konstanta.
Čia matyti, kad R galia yra fiksuotas skaičius ir nereikalauja jokių pakeitimų, kad atitiktų skirtingas sąlygas.
Lacey pripažino dumblo rūšies svarbą problemoje ir pristatė „f“ funkcijos sąvoką, vadinamą dumblo veiksniu.
Jis pakoregavo tokias vertes, kad jis taip pat atitiktų kvadratinės šaknies ženklą. Taigi ji davė skalarinę koncepciją. Taigi (1) lygtis yra pakeista kaip
V = K. RfR… (2)
Kennedy bendra lygtis yra
V = cmD n …… (3)
Lyginant (2) ir (3) lygtis
f = m 2
Iš (2) lygties taip pat galima atpažinti, kad režimo kanaluose, jei vidutinis greitis yra toks pats, hidraulinis vidutinis spindulys skiriasi atvirkščiai su dumblo veiksniu. Lacey dumblą sudaro kaip standartinę dumblą, kai dumblo faktorius yra tos dumblo vienybė. Jis taip pat teigia, kad standartinis dumblas yra smėlio dumblas režimo kanale, kurio hidraulinis vidutinis spindulys yra vienas metras.
Lacey režimo lygtys:
Išnagrinėjus ir pateikiant didelius duomenis, pateisinančius jo teoriją, Lacey pateikė tris pagrindines ^ lygtis, iš kurių buvo gautos kitos lygtys drėkinimo kanalų projektavimui.
Trys pagrindinės lygtys:
V = 0, 639 RfR
Kur V yra režimo greitis (m / s).
Af 2 = 141, 2 V 5 …… (2)
V = 10, 8 R 2/3 S 1/3 … .. (3)
kur S yra vandens paviršiaus nuolydis.
(3) lygtis vadinama režimo srauto lygtimi ir yra labai praktiška. Galima matyti, kad lygtyje nėra kilimo koeficiento termino. Priimant panašias lygtis, pvz., Manning'o ar Kutterio lygtį, būtina žinoti ruginio tankio koeficiento vertę (AO, kurios pasirinkimas didžiąją laiko dalį išlieka patirties ir daugelis nėra patikimas, ypač upių atveju potvynių metu. kad esant didelėms potvynių upėms teka kvazi režimu, aukščiau pateikta režimo srauto lygtis (3) gali būti priimta, nors ji gali turėti tam tikrų išimčių.
Toliau pateikiamos svarbios Lacey pateiktos lygtys jo teorijoje. Pirmosios trys lygtys vadinamos pagrindinėmis lygtimis, kurių pagrindu sukurtos kitos lygtys.
Nors visos aukščiau pateiktos lygtys pateiktos režimo sąlygoms ir yra įprastos, aluviumo kanalų atveju, nes upė pasiekia pusiau režimo sąlygas, (6), (11) ir (15) lygtys yra labai naudingos apskaičiuojant potvynių išleidimą, reikalingą vandens kelią potvynių metu ir valymo gylio metu.
Kai upės upės upe lygtis (15), R vertė suteikia normalų šveitimo gylį. Taigi ši formulė yra labai naudinga nustatant pamatų, vertikalių ribų ir kt. Lygius. Ši formulė populiariai vadinama Lacey šveitimo gylio formule.
Lacey teorijos apribojimai:
i. Lacey darbas grindžiamas lauko stebėjimais ir empiriškai išvestomis lygtimis, todėl negalima teigti, kad tai yra teorija griežta prasme.
ii. Režimų lygtys, gautos iš jų, negali būti taikomos visuotinai, nes jos yra geriausios daugiausia tiems regionams, kurių duomenys buvo ištirti.
iii. Kaip ir Kennedy teorija, nors tobula dumblo ir dumblo kiekio apibrėžtis nėra pateikta, dauguma lygčių yra paremtos dumblo faktoriu „f“.
iv. Praktiškai Lacey nurodyta sąlyga yra labai retai pasiekta ir per ilgą laiką.
v. Lauko stebėjimai parodė ribotą režimo kanalo pusiauliptinės sekcijos koncepcijos priėmimą.
vi. Kompleksinis nuosėdų koncentracijos ir transporto reiškinys nebuvo moksliškai įvertintas.
Drėkinimo kanalų, naudojančių Lacey teoriją, projektavimas:
Prieš pradedant dizainą, visame kanale yra visiškas įleidimas. „F“ reikšmė konkrečiai vietai gali būti apskaičiuojama pagal (11) lygtį arba, jei pateikiamas CVR, tada f = m 2 .
Taigi, kai Q ir f yra žinomi, galima atlikti šiuos veiksmus:
i. Sužinokite F, naudojant lygtį (6)
V = 0, 4382 (Q f 2 ) 1/6
ii. Apskaičiuokite R reikšmę naudodami lygtį (7)
R = 2, 46 V 2 / f
iii. Apskaičiuokite sudrėkintą perimetrą P w naudojant Lacey režimo perimetro lygtį P w = 4.825 Q 1/2 .
iv. Apskaičiuokite skerspjūvio plotą A iš lygties Q = AV.
v. Darant prielaidą, kad yra šoniniai šlaitai, apskaičiuokite visą tiekimo gylį iš A, P w ir R.
vi. Apskaičiuokite išilginį kanalo nuolydį, naudodami (9) lygtį
Problema:
Sukurkite drėkinimo kanalą pagal Lacey teoriją šiems duomenims:
