6. Водослив с тонкой стенкой. Условия его работы. Область применения. Формула расхода.

Водосливы с тонкой стенкой характеризуются отрывом от гребня переливающейся через порог струи. Это происходит в том случае, если гребень имеет заостренную форму или толщина стенки с плоским горизонтальным гребнем относительно мала σ/H<0.67.

При истечении через неподтопленный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия с отверстием прямоугольной формы наблюдаются формы струи: если под струю обеспечена подача воздуха, образуется свободная струя(а); при давлении под струей образуется отжатая или подтопленная струя(б,в); при еще большем значении вакуума над струей может образоваться прилипшая струя(г).

Наиболее устойчивой является свободная струя. Водосливы со свободной струей используются главным образом как измерители расходов. При этом должны быть обеспечены отсутствие бокового сжатия и подтопления водослива и подвод под струю воздуху, необходимый для поддержания там атмосферного давления. Расход определяется :

Q=m ε σ_пb Н₀^3/2, где m- коэффициент расхода водослива, ε- коэффициент бокового сжатия, σ_п- коэффициент подтопления, H₀=H+ αV₀²/2g-гидродинамический напор на гребне водослива, m=0,405+0,0027/H, если b≤2м, Р≤1,13, Н≤1,24.

Подтопленный водослив с тонкой стенкой наступает при:

1. Уровень нижнего бьефа должен быть выше порога водослива, глубина подтопления должна быть положительной.

2. В нижнем бьефе за водосливом сопряжение должно осуществляться по типу затопленного прыжка

, где z-перепад уровней верхнего и нежнего бьефа

Водосливы с боковым сжатием

7. Формы свободной поверхности потока на водосливе с широким порогом. Условия подтопления. «Короткий» и «длинный» водослив.

Входное ребро водосливов с широким порогом чаще делают скошенным или закруглённым для уменьшения местных сопротивлений. Поскольку на гребне водослива с широким порогом имеется участок с плавно изменяющимся движением, для получения зависимости пропускаемого через отверстия водослива расхода от напора H и глубины на пороге h может быть использовано уравнение Бернулли. Форма свободной поверхности на гребне неподтопленных водосливов с широким порогом, как установлено, определяются величиной δ/H. Группы, на которые подразделяются водосливы, по форме свободной поверхности: 1) при 2<δ/H<3-4 в этом случая средний участок с плавно изменяющимся движением весьма короткий, в конце образуется сжатое сечение глубина в котором меньше критической

2) при 3-4<δ/H<7-9 здесь от сжатого сечения устанавливается кривая подпора. В этом случая в сжатом сечении запас энергии оказывается достаточным для преодоления сопротивления на среднем участке потока в бурном состоянии. Далее под силой тяжести на выходном участке образуется водопад

3) при 7-9<δ/H<11-12 в этом случае энергия потока в сечении недостаточна для того, что бы поток в бурном состоянии преодолел сопротивления на среднем участке. Поэтому поток переходит их бурного состояние в спокойное через прыжок-волну

4 ) при δ/H> 11-12 сечение затапливается и на среднем участке гребня водослива устанавливается кривая спада.

Для подтопления первых 3 групп h_б>P+h_кр недостаточно. Для подтопления необходимо затопить сжатое сечение на гребне, а это произойдет при глубине нижнего бьефа равном h_б>h_c^’’+P. Для подтопления водослива четвертой группы критерия h_б>P+h_кр достаточно.