4507

31

волн. Скорость распространения катящихся волн, достигших предельного развития,

cпред Пvo x o vo (45)

2Boho

Длина участка достижения волнами предельного развития

Изложенные выше рекомендации относятся к равномерному движению,

равно как и входящие в формулы величины с индексом нуль. Если анализируются возможность появления катящихся волн и их движение для неравномерного движения, то соответствующие величины относятся к началу волнообразования.

Детальные расчеты движения катящихся волн, а также анализ условий, в

которых без опасности для сооружения может быть допущено волновое движение описанного вида на быстротоках, необходимо выполнять в соответствии с нормативами.

Для увеличения устойчивости бурного потока в ряде случаев применяются различные конструктивные меры: «безволновые» формы поперечного сечения быстротока (параболическая, треугольная, эллиптическая,

гиперболическая и с продольными треугольными углублениями в дне) - рис.16,

или устраиваются продольные стенки.

Рисунок 16 - Формы поперечного сечения быстротока

32

Расчет выходной части. Выходная часть обычно имеет уклон дна i iкр

и, следовательно, поток в бытовых условиях находится в спокойном состоянии.

Образующийся гидравлический прыжок может быть надвинутым,

отогнанным или начинаться непосредственно у конечного сечения водоската.

Поскольку ширина отводящего канала (русла) обычно больше, чем ширина быстротока в конце его транзитной части, устраивают расширяющийся переходный участок. При надвинутом на водоскат гидравлическом прыжке,

полностью размещенном на транзитной части, на переходном участке будет происходить неравномерное движение в непризматическом ( db / dl 0) русле,

причем растекающийся поток - в спокойном состоянии.

При устройстве, например, водобойного колодца его ширину часто назначают равной ширине водоската, и тогда на переходном участке расширяется поток, находящийся в спокойном состоянии.

Гидравлический прыжок также может быть размещен в расширяющемся

(в плане) водобойном колодце. Расчет при этом ведется на основе уравнения гидравлического прыжка в русле переменного сечения.

Определив вторую сопряженную глубину, найдем длину водобойного колодца. При центральном угле расширения 7°) глубины в каждом сечении растекающегося бурного потока приблизительно постоянны и гидравлический прыжок в плане нормален к оси потока. При больших гидравлический прыжок в плане имеет криволинейную форму.

Если переходный участок, в котором происходит растекание,

запроектировать расширяющимся, то можно будет изменять удельный расход в сечении, где начинается гидравлический прыжок. В связи с этим изменяется значение второй сопряженной глубины.

Часто применяется схема, когда поток, находящийся в бурном состоянии,

растекается в расширяющемся переходном участке (обычно i =0), а в конце этого участка начинается водобойный колодец той же ширины, что и дно

33

отводящего канала. Размещение колодца именно в конце расширяющегося участка, где стенки сопрягаются со стенками на выходе из расширения,

способствует гашению волн возмущения, которые могут возникнуть в этом месте. Очертание боковых стенок, обеспечивающее достаточно удовлетворительные условия расширения, соответствует эмпирической формуле

Рисунок 17 – График зависимости b / bотв

Выход также может быть выполнен в виде трамплина, в том числе и рассеивающего.

Водобойный колодец проектируется лишь в случае отогнанного гидравлического прыжка. Рассмотрим водобойный колодец, примыкающий к

34

концу водоската. Для создания устойчивого донного режима сопряжения необходимо обеспечить удовлетворяющий этому условию ввод потока в водобойный колодец. В связи с этим вход в колодец проектируют в виде наклонной или, что предпочтительнее с гидравлической точки зрения,

криволинейной поверхности (рис.18). Очертание криволинейной стенки определяется из уравнения свободного падения

где v1- средняя скорость в конце водоската.

При sin 0,1 x 0,45v1 z .

Рисунок 18 – Водобойный колодец

Водобойный колодец рассчитывается по ранее изложенной методике.

Если колодец устраивается без стенки падения (рис. 19), то глубина в конце водоската h1 будет первой сопряженной глубиной, а вторая сопряженная

глубина h определяется с помощью функции Ф с q / Eo3/ 2 . В этом случае Eo h v12 / 2g .

Если водобойный колодец имеет стенку падения, то находится сжатая глубина hc с учетом того, что удельная энергия потока Eo включает в этом случае и глубину водобойного колодца d , т. е.

35

Eo h1 v1 / 2g d . (49)

Рисунок 19 – Водобойный колодец без стенки падения.

Иногда hc приближенно принимают равной глубине в конце водоската.

Длину водобойного колодца определяют по известным формулам,

включая в lкол в случае необходимости и lпад .

Если в нижнем бьефе быстротока проектируется водобойная стенка, то ее расчет проводится по ранее изложенной методике.

Отметим, что при установке гасителей на участке сопряжения за быстротоком, как и при других аналогичных условиях сопряжения,

существенно уменьшается глубина, при которой происходит сопряжение с надвинутым прыжком на 25-30% (по сравнению со схемой без гасителей). Если в нижний бьеф быстротока поступает аэрированный поток или поток с катящимися волнами, то это должно быть учтено в расчете выходной части.

2.3ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНСОЛЬНОГО ПЕРЕПАДА

(СБРОСА)

Консольный перепад состоит из входной части быстротока и плоского носка (трамплина), за которым происходит свободное падение струи (рис. 20).

Обычно устраивают горизонтальный носок или придают ему обратный уклон,

36

но не более i 0,026, т. е. 15°.

Риcунок 20 – Схема консольного перепада

Данные о глубине и скорости в конце быстротока являются исходными для расчета отброса струи, который ведется по зависимостям, найденным при рассмотрении свободного падения струйки, проходящей через центр выходного сечения потока на консоли.

Укажем, что при горизонтальном носке ( н 0 ) наибольшая дальность отлета струи получится при расстоянии от носка до дна в нижнем бьефе p 0,5Eo .

Максимальная длина падения струи на дно русла (до размыва) при 1

и н

где - угол наклона струи в выходном сечении носка.

Приsin н 0 и p 0,5Eo

lпад.дно Eo .

37

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Андрющенко, П. Ф. Гидротехнические сооружения в садово-

парковом строительстве [Текст] : метод. указания к выполнению лаборатор-

ных занятий для студентов по направлению подготовки 250203 – Садово-

парковое и ландшафтное строительство / П. Ф. Андрющенко, А. Н. Дюков, Е.

А. Михина, Т. А. Малинина : М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО

«ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 18 с. Сетевой документ.

1. 3.Андрющенко, П.Ф. Гидротехнические сооружения в садово-

парковом и ландшафтном строительстве [Текст] : учеб. пособие : [для сту-

дентов и преподавателей лесохозяйств. фак. специальностей 250203 – Садово-

парковое и ландшафт. стр-во, 250201 – Лесн. хоз-во] / П.Ф. Андрющенко, А.Н.

Дюков, Т.П. Деденко; Фед. Агентство по образованию, Гос. образоват.

учреждение высш. проф. образования «Воронеж. гос. лесотех. акад. – Воро-

неж, 2009 . – 111 с.

2. Сабо, Е.Д. Гидротехнические мелиорации объектов ландшафтного строительства: учеб.для вузов /Е.Д. Сабо, В.С. Теодоронский, А.А.

Золоторевский – Москва, изд-во Академия, 2008.- 336с.-ЭБС «Академия».

38

2.1Гидравлический расчет одноступенчатого и многоступенчатого

39

Татьяна Евгеньевна Галдина Петр Федорович Андрющенко

Гидротехнические сооружения в лесном деле

Методические указания к практическим занятиям

для студентов по направлению подготовки

35.04.01 – Лесное дело.

Редактор

ФГБОУ ВО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ВГЛТА ФГБОУ ВО «ВГЛТА», 394613, Воронеж, ул. Тимирязева, 8

Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТА» 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева