3.3.2 Гидравлический расчёт быстротока.

Гидравлический расчет быстротока при заданных параметрах поперечного сечения, длины и уклона дна заключается в построе­нии кривой свободной поверхности потока и определении макси­мального значения его скорости, а также расчете сопряжения бье­фов, и выполняется в следующем порядке.

Глубина воды на входе в быстроток h₁ принимается равной кри­тической глубине:

b_б=B(определяли в предыдущем пункте)- ширина быстротока.

Определяем критический уклон i_кр быстротока по формуле:

n=0,015 – коэффициент шероховатости бетона

Сравниваем i_крci₀, который получаем, вписав быстроток в поверхность:

i_кр<i₀ – на быстротоке устанавливается кривая спада.

Подбором, задаваясь рядом значений глубины потока на быст­ротоке, определяют нормальную глубину из уравнения равномерного движения:

где - площадь живого сечения;

R – гидравлический радиус;

- смоченный периметр;

С – к-тШези; ,

n – к-т шероховатости, n= 0,012(бетон).

Расчет заносим в таблицу:

Таблица 7

	h	b	ω	χ	R	C	Q
1	1,187	49,12	58,305	51,494	1,1323	82,003	1769,732
2	0,73906	49,12	36,303	50,598	0,7175	38,334	410

Принимаем нормальную глубину на быстротоке

Определяем параметры потока в начале и конце быстротока.

а) В начале быстротока:

,

,

б)В конце быстротока:

,

Средние значения:

;

j_ср=

Определяем модули расхода в начале и конце быстротока:

Вычисляем гидравлический показатель русла:

.

Относительная глубина в начале быстротока

Подставляем полученные значения в уравнение Б.А. Бахметьева:

При x=3,26 полученное уравнение решается подбором:

. Тогда

Скорость потока в конце быстротока:

Так как , то быстроток устраивается с искусственной шероховатостью.

Для бетона невысоких марок рекомендуется ограничивать скорость 14 м/с.

Определяется глубина, на которой начинается установка шероховатости, предварительно задавшись скоростью v = 8 м/с.:

Решая уравнение методом подбора получаем: h=1,187м.

Расстояние l_шерот начала лотка быстротока до сечения, где установится эта глубина, определится из уравнения неравномерного движения.

Для h₂=h_ш имеется

Среднее значение

j_ср=

После подстановки известных величин в формулу неравномерного движения получается

Расчет шероховатости ведется по методу О.М. Айвазяна

k- опытный коэффициент, зависящий от типа шероховатости, k=0,88

∆-высота ребер усиленной шероховатости

Проверка условия: выполняется.

Определение расстояния между осями ребер :

Расчет сопряжения бьефов:

Первая сопряженная глубина Критическая глубина (см. выше). Определяем вторую сопряженную глубину:

Глубина воды в нижнем бьефе h_НБ=5,5м.

Поскольку h_нб≥ h”,то устройство гасителя кинетической энергии не требуется.

В конце быстротока устраивается водобойная плита.