25.Перепады. Общие указания. Определение дальности полета струи.

Перепадом называется ступенчатое сопрягающее сооружение, возводимое на участках со значительной разностью отметок местности.

На канале трассируемых по местности с большим уклоном в частности для сброса воды в обход приходится устраивать перепады или быстротоки, т.е. короткие каналы с весьма большим уклоном , русла которых образовано прочным материалом-бетоном. При рассмотрении перепадов решают плоскую задачу q=Q/b.

Перепады бывают одноступенчатыми без водобойного колодца или с колодцем, образованным водобойной стенкой или уступом,2 РИС и многоступенчатые колодезного типа или беcколодезного типа рис.

Схема многоступенчатого перепада колодезного типа:

Дальность полета

х₀+х₁=l₀, х₀- расстояние от верхней грани водослива до сжатого сечения, х₁-расстояние от сжатого сечения центра падения струи.

х₁=Vс (2у₁/g)^1/2

у₁-определяем по чертежу у₁=Сн+η+h/2.

Vс определяем по водосливной формуле: Q=mb(2g)^1/2*H₀^3/2, Vc=Q/w=q/h= (m(2g)^1/2*H₀^3/2)/h.

Если известно Сн и Н₀, то l₀ определить не сложно.

а) водослив с тонкой стенкой х₀=0,3Н₀ , η=0.11Н₀ , h=0,67Н₀ , m=0,42

б) водослив с широким порогом х₀=0, η=0 , h=0,5Н₀ , m=0,32-0.35

в) водослив практического профиля х₀=0, η=0, h=0,6Н₀ , m=0,4Н₀

26 Расчет одноступенчатого перепада

При проектировании одноступенчатого перепада стремятся получить затопленный прыжок. В связи с этим за перепадом часто устраивают водобойный колодец или водобойную стенку. При расчете перепада рассчитывают вход, ступень (водобойный колодец) и выход.

рис

Принимаем Н=h₀, расчитываем скорость подхода к водосливу V₀=Q/(b_к+mh₀)*h₀. Напор с учетом скорости подхода Н₀=Н+V₀²/2g. Коэф расхода берем в зависимости от формы водослива., далее определяем ширину входа по водосливной формуле. Рассчитываем сопряжение за перепадом.Находим сжатую глубину и сопряженную по функции Φ(τ_c)=q/ϕE₀^3/2 E₀=P+H₀ Φ(τ_c)по таблицеτ_с” . h”= τ_с”E₀ рассчитываем до тех пор пока прыжок не станет надвинутым, чтобы рассчитать водобойный колодец. d= h_c”-h_б. Энергия потока становится E₀=P+H₀+d, Φ(τ_c)по таблицеτ_с” . h”= τ_с”E₀ и рассчитываем до тех пор пока процент отклонения глубины колодца в двух случаях будет менее 5%. Далее опреджеляем глубину колодца с учетом перепада ∆z, при выходе из колодца в канал и принимая коэф запаса σ=1.05-1.1 по формуле d₀=σ h_c”-( h_б.+ ∆z), где ∆z=q²/2gh_б²-αV₀²/2g, подсчитали глубину колодца двумя способами , получили практически одинаковые значения и приняли большее. Расчет длины колодца lк=lпад+lпр.

Lпр=3 h_c”, lпад=1,33(H_o(P+0.3H₀))^1/2 – для водосливов с тонкой стенкой и практич профиля, lпад=1,64(H_o(P+0.24H₀))^1/2 – для водослива с широким порогом.

19. Расчет длины водобойного колодца

Рис.

При рассмотрении длины водобойных колодцев :

а) водобойный колодец за водосливной стенкой плавного очертания;

б) колодец за вертикальной стенкой

В случае а) возможно 2 типа гасителей:

1.водобойный колодец образованный водобойным уступом.

Рис.

2. водобойный колодец образованный водобойной стенкой, в этом случае длина колодца равна lпр ^зат.

рис

В случае в) возможны 2 варианта гашения энергии:

1.образованные уступом,

рис

2.водобойный колодец, образованный водобойной стенкой.

рис

Расчет длины колодца lк=lпад+lпр.

Lпр=3 h_c”, lпад=1,33(H_o(P+0.3H₀))^1/2 – для водосливов с тонкой стенкой и практич профиля, lпад=1,64(H_o(P+0.24H₀))^1/2 – для водослива с широким порогом.