Материал: 4536

16

состоянии.

Движение спокойного потока выше сечения 1-1 будет плавно изменяющимся, а на участке между сечениями 1-1 и 1'-1' резко изменяющимся со значительной кривизной линий тока. Вследствие этого распределение давлений в сечении над ребром стенки падения отличается от гидростатического. При свободном падении струи избыточное давление в нижних точках потока в сечении 1'-1' равно нулю.

Для удовлетворительной работы перепада необходим доступ воздуха в подструйное пространство.

2.2. Щелевые водосливы на входе.

Если ширина входной части рассчитана на пропуск только одного значения расхода Q , то при других расходах в канале будет наблюдаться кривая подкора (увеличение глубин) или кривая спада (уменьшение глубин).

В первом случае скорости будут уменьшаться и в канале может начаться заиление. Увеличение глубин при подпоре приводит к необходимости предусматривать большие запасы высоты бортов канала, чтобы не допустить перелив воды через борта. При спаде, наоборот, скорости воды увеличиваются и может происходить размыв.

В связи с указанными особенностями работы канала для обеспечения движения, близкого к равномерному, проектируют или водослив с изменяемой высотой порога (разборный порог, состоящий из нескольких перегораживающих поток горизонтальных балок, которые по мере необходимости убираются), или водосливы, автоматически поддерживающие равномерное движение в канале при изменении расходов в некотором диапазоне. В общем случае такой водослив должен иметь криволинейное сечение, нормальное к направлению потока (рис. 13). Равномерное движение поддерживается таким водосливом при изменении расходов от Qmax до

17

Qmin .

Обычно применяют щелевые водосливы с трапецеидальным сечением,

состоящие из одной или нескольких щелей (рис. 14).

Рисунок 13 –Поперечный разрез водослива Рисунок 14 – Поперечный разрез щелевого водослива

Принимая глубину в плоскости щелевого водослива равной 0,8H ,

получим среднюю ширину трапецеидального сечения в этой плоскости

bср b 0,8Hctg , (38)

где - угол наклона откосов трапецеидального сечения водослива.

Чтобы меньше нарушать условия равномерного движения, в данном расчете принимают два промежуточных значения расхода: Q1 Qmax и

Q2 Qmin и назначают их так, чтобы соответствующие им значения нормальных глубин в канале равнялись

где h0max и h0min - нормальные глубины при Qmax и Qmin соответственно.

Равномерное движение при расходах Q1 и Q2 будет сохранено при выполнении условия

водослива, округляем nщ и находим приходящиеся на одну щель значения

Q1щ и Q2щ .

Затем расчет ведем по формулам (43) - (46), подставляя вместо Q1

Q1щ и вместо Q2 Q2щ .

В конце расчета целесообразно построить кривые Q f ho для канала и Q f H для водослива, а затем проанализировать, какие условия работы подводящего канала получены.

2.3. Гидравлический расчет выходной части перепада.

Для расчета ступени и сопряжения за одноступенчатым перепадом

20

падения p включает и высоту порога на входе pвх , если он имеется.

По рекомендации Ю. С. Алексеева для перепадов без входного порога и бокового сжатия коэффициент скорости может быть принят по графику

рис. 4 в зависимости от отношения hкр / p , для перепадов с порогом на входе и боковом сжатии коэффициент скорости принимается по графикам

рис. 5,а,б.

При боковом сжатии коэффициент зависит от комплекса

Hob / pbср ( bср - средняя ширина подводящего русла).

Сопряжение с потоком в отводящем русле обычно проектируется в

виде надвинутого гидравлического прыжка, если поток в нижнем бьефе

подпора, если hc hб , или кривая спада, если hc hб .

2.4. Многоступенчатые перепады.

Число ступеней многоступенчатого перепада N определяется на основе технико-экономических расчетов.

Входная часть многоступенчатых перепадов рассчитывается так же,

как и входная часть одноступенчатых перепадов.