Laceys teori: Koncept, ekvationer och begränsningar
Läs den här artikeln för att lära dig mer om konceptet, ekvationer, begränsningar och design av bevattningskanaler i Laceys teori.
Begrepp:
Med ledning från Kennedy-teorin genomförde Gerald Lacey en detaljerad studie för att utveckla mer vetenskaplig metod för att utforma bevattningskanaler på alluvialjord. Han presenterade reviderad version av hans studie 1939, som är populärt känd som Laceys teori. I denna teori beskriver Lacey i detalj begreppet regimförhållanden och rugositetskoefficient. Definitionerna av dessa villkor är redan angivna.
Det kan ses att för en kanal för att uppnå regimetillståndet efter tre villkor måste uppfyllas:
jag. Kanalen ska flöda jämnt i "osammanhängande obegränsat alluvium" av samma karaktär som den som transporteras av vattnet;
ii. Siltkvalitet och siltladdning bör vara konstant; och
III. Utsläpp bör vara konstant.
Dessa förhållanden uppnås mycket sällan och är mycket svåra att upprätthålla i praktiken. Följaktligen kan enligt Laceys konceptionssystem villkoren delas upp som initial och slutlig. Definitionerna av dessa två termer finns redan tidigare.
I floder är det praktiskt taget omöjligt att uppnå initial eller slutlig regim. Endast i bankens fulla stadium eller höga översvämningar kan floden betraktas som en tillfällig eller kvasi-regim. Erkännandet av detta faktum kan utnyttjas för att hantera problem som rör skur och översvämningar.
Lacey också ett tillstånd att silten hålls i upphängning enbart av kraft av eddies. Men Lacey tillägger att eddier inte genereras på sängen bara men alls på den fuktiga omkretsen. Eddies kraft kan tas normalt mot sidorna, (fig 9.2).
Självklart är de vertikala komponenterna av krafter på grund av eddier ansvariga för att hålla silt i suspension. Till skillnad från Kennedy tar Lacey hydraulisk medelradie (R) som en variabel snarare än djupet (D). Vad gäller breda kanaler är det knappast någon skillnad mellan R och D. När kanalsektionen är halvcirkelformad finns det ingen basbredd och sidor faktiskt och därmed antagandet av ii eftersom en variabel verkar vara mer logisk. Ur denna synvinkel är hastigheten inte mer beroende av D men beror snarare på R. Följaktligen transporteras silt som transporteras inte av endast en basbasbredd.
På grundval av argumenten skisserade Lacey ett diagram mellan reglervhastighet (V) och hydraulisk medelradie (R) och gav förhållandet.
V = KR 1/2 ... (1)
Där K är en konstant.
Det kan ses här att kraften i R är ett fast tal och behöver ingen förändring för att passa olika förhållanden.
Lacey erkände vikten av siltkvalitet i problemet och introducerade ett begrepp av funktion "f" som kallas siltfaktor.
Han justerade värdena så att den också kom under kvadratrotsskylt. Således gav den skalär uppfattning. Ekvation (1) modifieras sålunda som
V = K. √fR ... (2)
Kennedys allmänna ekvation är
V = cmD n ...... (3)
Jämförelse av ekvationerna (2) och (3)
f = m 2
Det kan också erkännas från ekvation (2) att i regimekanaler om medelhastigheten är densamma, varierar hydraulisk medelradie omvänd med siltfaktorn. Lacey tar silt som en standard silt när siltfaktor är enighet för det silt. Han säger vidare att standard silt är sandigt silt i en regimekanal med hydraulisk medelradie lika med en meter.
Lacey's Regime Equations:
Efter studier och plotting av stora data för att motivera hans teori gav Lacey tre fundamentala ekvationer från vilka andra ekvationer har härledts för utformning av bevattningskanaler.
De tre grundläggande ekvationerna är:
V = 0, 639 √fR
Där V är regimens hastighet i m / sek.
Af 2 = 141, 2 V 5 ...... (2)
V = 10, 8 R 2/3 S 1/3 ... .. (3)
där S är höjden av vattenytan.
Ekvation (3) kallas regimflödesekvation och har stor praktisk betydelse. Det kan ses att ekvationen inte innehåller termen för rugositetskoefficienten. Samtidigt som man antar liknande ekvationer som Mannings eller Kutter-ekvation är det nödvändigt att känna till värdet av rugositetskoefficienten (AO, vars urval som förblir en fråga om erfarenhet och många inte är tillförlitliga, särskilt vid floder i översvämningar. att vid översvämningsfloden strömmar i kvasi-regimen kan regimens flödesekvation (3) ges ovan, men det kan ha några undantag.
Viktiga ekvationer som ges av Lacey i hans teori sammanfattas nedan. De tre första ekvationerna kallas grundläggande ekvationer på grundval av vilka andra ekvationer har utvecklats.
Även om alla ovanstående ekvationer ges för regimförhållanden och är normalt för kanaler i alluvium, eftersom floden uppnår kvasi-regimetillstånd, är ekvationerna (6), (11) och (15) väldigt användbara vid beräkning av översvämningslösning, vattenväg krävs under översvämningar och skurdjup under översvämningar.
När ekvation (15) appliceras på floder i översvämning ger värdet av R det normala djupet av skur. Därför är denna formel väldigt användbar för bestämning av grundnivåerna, vertikala avskärningar etc. Denna formel kallas i allmänhet Laceys skurdjupformel.
Begränsningar av Laceys teori:
jag. Laceys arbete är baserat på fältobservationer och empiriskt härledda ekvationer och därför kan det inte sägas vara teori i strikt bemärkelse.
ii. Regim ekvationer i deras härledda från kan inte tillämpas universellt eftersom de håller bra mest för de regioner vars data togs för studier.
III. Liksom Kennedys teori, trots att perfekt definition av siltkvalitet och siltladdning inte ges, är de flesta ekvationerna baserade på siltfaktorn "f".
iv. I praktiken uppnås Laceys tillståndsförhållanden mycket sällan och det också efter en lång period.
v. Fältobservationerna har visat begränsat acceptans av begreppet halv elliptisk sektion av en regimekanal.
vi. Komplexfenomenet sedimentkoncentration och transport har inte varit vetenskapligt övervägd.
Design av bevattningskanaler Användning av Lacey Theory:
Den fullständiga tillförselutloppet för varje kanal är alltid fast innan en design påbörjas. Värdet på "f" för en viss plats kan beräknas med hjälp av ekvation (11) eller om CVR ges då f = m 2 .
Således när Q och f är kända kan design utföras i följande steg:
jag. Ta reda på F med hjälp av ekvation (6)
V = 0, 4382 (Q.f2) 1/6
ii. Beräkna värdet på R med användning av ekvation (7)
R = 2, 46 V2 / f
III. Beräkna fuktig perimeter P w med Laceys regimperimeter ekvation Pw = 4, 825 Q 1/2 .
iv. Beräkna tvärsnittsarea A från ekvation Q = AV.
v. Om man antar sidoslängningar, beräkna det fullständiga försörjningsdjupet från A, P w och R.
vi. Beräkna kanalens längdhöjd med användning av ekvation (9)
Problem:
Utforma en bevattningskanal av Laceys teori för följande data:
