- •7.Силы гидростатического и гидродинамического давления. Кавитация и аэрация
- •Силы гидродинамического давления.
- •8. Ветровые волны и их воздействие на сооружения
- •9.Воздействие льда и речных наносов
- •24. Классификация основных типов водосбросов
- •25.Открытый береговой водосбор с прямым отводом воды от входного водослива
- •23.Расчетные расходы воды для водопропускных сооружений
- •22. Классификация водопропускных сооружений
7.Силы гидростатического и гидродинамического давления. Кавитация и аэрация
Силы гидростатического давления целесообразно определять, раскладывая их на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальную составляющую W1, W2 силы гидростатического давления обычно вычисляют по эпюре горизонтальной составляющей давления, представленного в метрах водяного столба
Вертикальная составляющая W3, W4 равна весу воды в объеме «тела давления», заключенного между напорной поверхностью сооружения и вертикальной плоскостью, проведенной через нижнюю образующую этой поверхности до пересечения со свободной поверхностью воды.
Силы гидродинамического давления.
Силу гидродинамического давления на конструкцию в потоке, например на опору (гаситель, стойка), определяют по формуле
W =
где Сх - коэффициент лобового сопротивления, зависящий от формы обтекаемого водой тела;
p - плотность воды;
w - площадь миделева сечения;
v - средняя скорость.
Кавитационные воздействия. Кавитация в водопропускных сооружениях обусловлена местным падением давления в потоке до критической величины, при которой происходит холодное кипение жидкости. В результате этого происходит разрушение материала, т.е. кавитационная эрозия.
При пропуске воды через водопропускные сооружения с достаточно большими скоростями наблюдается кавитационная эрозия сливных граней водослива, гасителей энергии в нижнем бьефе и плит водобоя, граней быков водосливных оголовков входных и выходных отверстий и быков напорных водоводов (рис. 11.3, б), участков водоводов за глубинными затворами и др.Воздействие аэрации на сооружения. При проектировании сооружений, пропускающих поток, с большими скоростями, решается ряд вопросов, связанных с аэрацией потока, т. е. захватом воздуха потоком. Захват воздуха через свободную поверхность потока называют самоаэрацией.Отрицательное воздействие аэрации на сооружение заключается, например, в «разбухании» потока; которое требует для незамкнутых водопропускных (водосбросных) сооружений увеличения высоты бортов, ограничивающих поток.
8. Ветровые волны и их воздействие на сооружения
Ветровое волнение. При продолжительном действии ветра на поверхности воды развивается волнение, при котором частицы воды совершают сложное вращательно-поступательное движение. Вода при волнении производит на сооружение дополнительное давление (сверх гидростатического, отвечающего расчетному уровню), называемое волновым.
Вид волн и значение их параметров (высота h, период t, длина волны l — рис. 12.1) зависят от волнообразующих факторов - скорости ветра W, продолжительности его действия t, глубины водоема H и длины разгона волны D.
Высоту волны определяют по самому невыгодному сочетанию скоростей ветра при расчетном шторме и длины разгона. Длина разгона равна расстоянию по прямой от берега до сооружения, а величину скорости ветра в этом направлении определяют по розе ветров (рис. 12.2).
Рис. 12.2. Роза ветров (а) и длина разгона волны (б)
Волны, периоды и высота которых изменяются от одной волны к другой случайным образом, называют нерегулярными; если периоды и высоты отдельных волн одинаковы, их классифицируют как регулярные.