3.4.3. Определение формы сопряжения потоков

за водобойной стенкой

За водобойной стенкой образуется новый гидравлический прыжок, поэтому для расчёта формы сопряжения, определяемой местонахождением прыжка, должны быть известны сжатая глубина за стенкой и глубина ей сопряженная.

Сжатая глубина за стенкой в сечении (см. рис. 3.9) определяется из уравнения энергетического баланса

,			(3.24)
где	-	коэффициент скорости, рекомендуемое значение ;
	-	площадь потока в сжатом сечении с глубиной ;
	-	удельная энергия потока перед стенкой относительно дна нижнего бьефа;
	-	средняя скорость потока после сооружения.

Задача по определению из приведённого расчётного уравнения (3.24) решается методом подбора или графоаналитическим путем. Задаваясь значениями , по уравнению (3.24) подсчитывается расход . Расчёт сводится в табл. 3.5. По данным таблицы строится график зависимости (рис. 3.12), по которому,зная расчётный расход,определяется .

Таблица 3.5 - Определение сжатой глубины за водобойной стенкой

,		,	,	,	,
м		м2	м	м/с	м3/с

Рисунок 3.12 – График зависимости

Зная , по зависимости (3.15) определяется

.

Если , то за стенкой происходит сопряжение потоков по типу затопленного прыжка, при котором обеспечивается надёжная работа нижнего бьефа.

Расстояние от водобойной стенки до выходного оголовка определяется по формуле

,				(3.25)
где	-	длина прыжка, образованного в сжатом сечении , определяемая по одной из формул (3.21, 3.22, 3,23) при и ;
	-	длина падения струи, которую приближенно можно определить по формуле
,				(3.26)
где	-		скорость потока в сечении ;
	-		площадь живого сечения потока над водобойной стенкой;
	-		глубина потока на гребне водобойной стенки в сечении /1/;
	-		напор над водобойной стенкой;
	-		высота падения частицы жидкости, находящейся в центре живого сечения падающей струи, относительно дна отводящего русла.

Общая длина успокоителя будет равна

.

Если , то сопряжение за стенкой происходит по типу прыжка в сжатом сечении или отогнанного прыжка, поэтому для его затопления необходимо предусмотреть устройство второй водобойной стенки, расчёт которой выполняется по изложенной выше методике. При малой высоте водобойной стенки её высоту назначают конструктивно .

Длина крепления канала за выходным оголовком, называемого рисбермой, принимается равной

.

На основании выполненных расчетов необходимо в масштабе 1:100 или 1:200 вычертить компоновочную схему быстротока (рис. 3.1.)