Материал: 2127

расхода, а по горизонтали – MB линейных единиц, где Mq и MB –

масштабные коэффициенты соответственно удельного расхода и ширины. Отсюда в каждом квадратном сантиметре этой площади содержится расход воздуха, равный произведению этих масштабных коэффициентов:

В расчетах линейный масштабный коэффициент нужно привести в соответств е с масштабным коэффициентом удельного расхода.

построен я масшта ный коэффициент удельного расхода Mq = 0,2,

тогда л нейный масшта ный коэффициент MB = 0,02.

8. Вычертить план криволинейного участка русла и построить эпюры средних продольных скоростей (средних скоростей на скоростных вертикалях) во всех створах.

Пример построения приведён на рис. 9. Д И

Рис. 9. План криволинейного участка русла с эпюрами средних продольных скоростей в створах

26

При построении на миллиметровой бумаге достаточно использовать формат А4.

Рекомендуемые при построении масштабы: масштаб плана – М 1:10, масштаб средних скоростей – в 1 см 10 м/с.

27

19. Каковы единицы измерения масштабного коэффициента расхода воздуха?

20. Как определяется удельный расход на скоростных вертикалях и каковы его единицы измерения?

3. ГИДРАВЛИКА РЕЧНОГО ПОТОКА, СТЕСНЁННОГО МАЛЫМИ ВОДОПРОПУСКНЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ

Трасса автомоб льных дорог часто пересекает постоянные и временные водотоки. При стеснении бытового потока мостовым пе-

степени вых переходахобщегоугрожают устойчивости опор, подъездных насыпей и

регуляц онных сооружений.

Мостовой переход, стесняющий поток, приводит к увеличению

руслового расхода размеров русла. По этой причине под мостом

тоев (как правило в периоды половодий и высоких паводков) наблюдается местный размыв русла. Он объясняется особенностями обтекания опор, которые по терминологии, принятой в гидромеханике,

ток, что в сочетании с повышеннойДего турбулентностью способствует увеличению в районе опоры силового воздействия на частицы грунта у опоры.

относятся к категории «плохо обтекаемых тел». При обтекании таких тел водным потоком образуются зоны отрыва потока от тела с возвратными течениями в них, что приводит к увеличению турбулентности потока в районе опоры. Одновременно опора стесняет по-

Этим объясняется известный факт, свидетельствующий о том,

И

что первые подвижки грунта у опоры начинаются при скорости потока меньше той, которая соответствует началу движения того же грунта в русле вдали от опоры. Иными словами, неразмывающая скорость потока у опоры всегда меньше неразмывающей скорости потока в русле вдали от нее. Неразмывающей скоростью потока у опоры на-

зывается такая средняя скорость потока вдали от опоры, при которой у опоры наблюдаются первые подвижки частиц грунта («начало трогания частиц грунта»). Если средняя скорость течения вдали от опоры

28

превышает неразмывающую у опоры, начинается местный размыв русла непосредственно около опоры.

При дальнейшем увеличении скорости потока наступает такой момент, когда начинаются первые подвижки грунта в створе мостового перехода, между опорами моста. Неразмывающей скоростью по-

тока в створе мостового перехода называется такая средняя ско-

рость потока вдали от створа, при которой в створе наблюдаются первые подв жки част ц грунта.

уменьшаетсяреки.

стулат Белелюбского).

общего размыва в створе мостового перехода. Глубина размыва

Размыв прекращается после того, как площадь подмостового

сечения потока увел чивается настолько, что скорость течения под мостом становится равной русловой бытовой скорости (по-

глубина (потенциальнаяАэнергия потока), при которой скорость

Размыв продолжается до тех пор, пока не установится такая

уменьшится до неразмывающегоДзначения.

При скорости течения, превышающей размывающую, возникает массовое влечение донных наносов. Ввиду наличия подъемной силы частицы опрокидываются и катятся по дну. Под действием вихрей катящиеся частицы приподнимаются над дном и на некотором расстоянии движутся, не соприкасаясь Ис ним. При этом исчезает подъемная сила, вызывавшаяся несимметричным обтеканием частицы снизу и сверху, и под действием силы тяжести она снова возвращается на дно и катится по нему. Таким образом, частицы донных наносов на некоторой длине перемещаются как бы скачками. И в результате на плоском дне, покрытом несвязными частицами грунта, обязательно возникают неровности в форме вытянутых в продольном направлении валиков – скоплений частиц, так называемые рифели.

Как только такие неровности дна образовались, их размеры увеличиваются, потому что они уже сами способствуют неравномерности движения воды. На верховой стороне валиков, обращен-

29

ной против течения, движение ускоренное. На гребне выступа происходит срыв течения.

За низовым откосом образуется водяной валец с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной к направлению основного продольного течения. В результате на дне вдоль по течению фор- Смируются гряды, следующие друг за другом и имеющие пологий верховой откос, и крутой обрывистый низовой откос — подвалье

(рис. 10). и

бАРис. 10. Продольный разрез гряды:

Такие деформации дна руслаДхарактерны для участка за мостовым переходом.

1 – гребень гряды; 2 – подвалье гряды; 3 – валец; 4 – частицы, перемещающиеся с грядами; 5 – частицы, переходящие

3.1. Применение гидравлического моделирования при исследовании открытых потоков

во взвешенное состояние И

Моделированием называется исследование физических процессов на моделях. Различают моделирование физическое и математическое.

В случае физического моделирования модель воспроизводит изучаемое явление (оригинал, натуру) с сохранением его природы.

30