2.2.1. Пример расчета

Исходные данные: Расход - 9 куб.м/сек; глубина потока в верхнем бъефе - 1,16 м ; высота перепада - 1,5 м; подводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,004); отводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,005); Перепад и водобой перепада облицован бетоном (коэффициент шероховатости 0,014).

Нужно определить параметры водобоя и условия его сопряжения с отводным каналом.

Решение

1. Определяем гидравлические параметры подводящего, отводящего каналов и водобоя.

Известными методами (см. раздел 1) определяем:

Название канала	Нормальная глубина	Критическая глубина
Подводящий	1,45	1,16
Отводящий	1,38	1,16
Водобой ( i=0,005)	0,96	1,16

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

- в подводящем и отводящем каналах - спокойное состояние потока;

- на водобое - бурное состояние потока (быстроток).

Для сокращения длины водобоя необходимо создать условия необходимые для образования гидравлического прыжка. Для этого уменьшим уклон участка водобоя. Для определения величины этого уклона расчитаем нормальные глубины при различных значениях уклона. Результаты этих расчетов таковы: I = 0,004 - ho = 1,02 м; I = 0,003 - ho= 1,09 м; I = 0,002 - ho = 1,20 м; I = 0,001 - ho = 1,41 м.

Принимаем уклон равным 0,001, при котором глубина в водобое наиболее близка к глубине в отводящем канале.

2. Определяем глубину в сжатом сечении за перепадом из уравнения(2.1)

44

= ;

Так как используется простейший водослив на перепаде, то коэффициент сжатия - , принимаем равным единице. Коэффициент скорости определяем в зависимости от = ,  = 0,92. Скорость на гребне падения -

м/с.

= ; = 0,75 м.

3. Определяем дальность отлета струи

м.

4. Определяем условия сопряжения водобоя и отводящего канала. Для этого определяем вторую сопряженную глубину относительно глубины сжатого сечения - и первую сопряженную глубину относительно нормальной глубины на водобое - . Определение этих глубин выполняем по уравнению гидравлического прыжка ( см. раздел 1).

В результате расчетов получаем: = 1,67 м; = 0,88 м. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что на водобое будет происходить увеличение глубины до 0,88 м ( отгон прыжка), а затем гидравлический прыжок до глубины 1,41 м.

Длина отгона прыжка, вычисленная по методу Б.Н.Бахметева (см. раздел 1) получается равной 42,55 м. Сопряжение потока на водобое с отводящим каналом происходит в виде кривой спада с глубины 1,41 до глубины 1,38 м на расстоянии 4 м.

Результаты расчетов показывают, что для сокращения укрепленной бетоном части водобоя, необходимо устройство водобойного сооружения.

2.2.2. Пример расчета (2)

Исходные данные:

Расход - 9 куб.м/сек; глубина потока в верхнем бъефе - 1,16 м ; высота перепада - 1,5 м; подводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,004); отводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,005); Перепад и водобой перепада прямоугольного профиля облицованы бетоном (коэффициент шероховатости 0,014).

45

Решение

1. Истечение потока через перепад происходит через прямоугольный водослив с тонкой стенкой. Ширина выреза прямоугольного водослива с тонкой стенкой определяется из условия

- . ,

откуда получаем м.

2. Определяем нормальную глубину на водобое прямоугольного поперечного сечения облицованного бетоном с коэффициентом шероховатости -0,014 Уклон участка водобоя примем равным уклону отводящего канала - 0,005.

Из уравнения равномерного движения (1.1) получаем уравнение для прямоугольного канала

; ;

Откуда методом подбора определяем = 1,53 м. Критическая глубина равна 1,45 м.

Глубина на стенке падения м. Коэффициент скорости на перепаде , при = 0,97 по /1/ находим  = 0,95.

3. Глубину в сжатом сечении определяем из уравнения

= ;

Так как используется водослив на перепаде, то коэффициент сжатия - , принимаем равным - 0,92 /1/.. Скорость на гребне падения -

м/с.

= ; = 0,75 м.

4. Определяем дальность отлета струи

м.

5. Определяем сопряженные глубины гидравлического прыжка

Определяем условия сопряжения водобоя и отводящего канала.

46

Для этого определяем вторую сопряженную глубину относительно глубины сжатого сечения - и первую сопряженную глубину относительно нормальной глубины на водобое - .

Эти данные позволяют сделать вывод о том, что на водобое будет происходить увеличение глубины до 1,28 м ( отгон прыжка), а затем гидравлический прыжок до глубины 1,53 м.

6. Определяем длину отгона прыжка методом Б.Н.Бахметева.( )

Определяем гидравлический показатель русла

.

Относительные глубины:

47

м

Определяем тип гидравлического прыжка: - прыжок волна.

Длину прыжка - волны определяем по формуле А.И.Моздалевского

м.

Общая длина водобоя получилась равной 97,62 м

Результаты расчетов показали, что для сокращения укрепленной бетоном части водобоя, необходимо устройство водобойного сооружения.