24.Аналитический расчет водобойных колодцев

Идея устройства колодца заключается в следующем: создавая колодец понижаем дно НБ русла у плотины от положения 0-0 до положения 0’-0’ на величину d, где d-глубина водобойного колодца.

В результате устройства колодца имеем следующее:

а) полная высота падения струи увеличивается от Е₀ до Е₀’.

б) сжатая глубина уменьшалась до глубины

в) с уменьшением сжатой глубины сопряженной с ней глубины увеличивается и увеличивается высота прыжка.

г) увеличение высоты прыжка увелич. потенциал. энергию в нём (потенциал. энергия в прыжке прямопропорционально высоте прыжка в 3 степени)

Т.о. создавая колодец мы при этом увеличиваем глубину ; однако на ряду с этим мы ещё больше увелич. глубину НБ, в результате чего можем получить требуемое неравенствот.е. прыжок затоплен. Необходимая глубина колодца отвечает затопленному прыжку со степенью затопления А=(1.05÷1.1), А=находится по формуле:

где – теоретическая глубины водоб.колодца, т.е. такая глубина при которой прыжок устанавливается в сжатом сечении. Величинаd- практическая глубина, или строительная глубина.

2. Определение теоретической глубины водобойного колодца. При рассмотрении этого вопроса решается плоская задача. В начале определяется Q сброса в НБ, а затем по нему определяют удельный расход q=Q_НБ/B. В- ширине водосливного фронта. Зная q платины расчет ведут по следующей схеме:

1пункт

1.Задаемся величиной d₀.

2.Определяем новое значение E₀’=E₀+d.

3.Зная E₀ находим новое значение h_c’.

4.Пользуясь находим соприкс. с нейприм.

5.В колодце на выходе из него имеем уступ, который называется водобойным уступом он работал как широкий водослив с затоплен. порогом.

В связи с этим получаем перепад z’. Зная прим. и считаяприм. равным()’=. Находимz’:

6.Определяют v₀ подходу к водобойному уступу

Находим

7. Определим z₀’ на водобойном уступе

8.По водосливной ф-ле относящ. к затоплен. водосливу с широким порогом определяем удельный расход для водобойного уступа , где-коэффициент скорости для уступа (≈0,95)

2пункт

Задаемся новым значением d₀ и следуя схеме расчёта пункта1, для d₀ опреднляют q уступа и т.д. В рез-те таких расчётов находим зависимость . По этой зависимости строим график:

12.Расчёт водобойных стенок.

Рассм следующую схему:

Будем считать, что прыжок нах-ся в сжатом сечении С₀-теорет. высота водобойной стенки. Водобойная стенка работает как водослив со стенкой практич. профиля

При этом можно получить следующие водосливы

а)подтопленный водослив или неподтопленный водослив (отогнанный прыжок за стенкой не допустим) Удельный расход стенки проще чем водобойного колодца, т.к. в случае колодца с изменением d₀ изменяется Е₀,здесь это не происходит. Поэтому определив теоретич. высоту стенки С₀ практич. высоту можно определить по ф-ле:

б) Определим С₀ при неподтопленном водосливе.

1.Зная Е определяют h_с.

2.Пользуясь основным ур-ем прыжка по h_с находим

3.Определяем скорость подхода для водосливной стенки

4. Полагая в ф-ле расхода стенки q_cт=q_пл и находим

Коэффициент расхода m=0,4÷0,44

5. Зная определим:

6. Устанавливаем величину С₀ :

в) Определим С₀ при подтопленном водосливе

Здесь величину С₀ определяют путём подбора. В начале определяют как и при неподтопленном водосливе . Далее придерживаются следующ. схемы:

1)Задаёмся некоторым значением С₀ и определяем:

а)

б)

в)

г)- определяют по спец. графику или таблице

д) определяют удельный расход по стенке по приведенной ф-ле:

2)Задаёмся новым значением С₀ и по пункту определяем параметры иновая знач.q_ст. В результате получим, что q_ст=f(C₀) по этой ф-ии строим график: