2.3. Розрахунок гасника енергії: суцільної водобійної стінки

Основною задачею розрахунку гасника енергії є визначення його розмірів і місця розташування у нижньому б’єфі при яких виключається відгін гідравлічного стрибка за гасителем, а також можливість появи кавітації на його поверхні.

Вихідні дані:

- ↓ дна ріки = 396,0 м;

- = 39 м²/с;

- ↓ НПР = 417,80 м;

- ↓ РВНБ при = 419,20 м;

- ↓ ГВ = 410,80 м;

- С = 14,8 м;

- Грунт основи і берегів – піски.

Викреслюємо повздовжній профіль ділянки спряження б’єфів (рис. 2.2). Відмітку поверхні водобою і рисберми приймаємо рівною відмітці дна річки:

↓ вод = ↓ дна = 396,00 м. (2.23)

Визначаємо різницю відміток рівнів води верхнього і нижнього б’єфів без врахування швидкості підходу води:

= ↓ НПР –↓ РНБ_макс = 417,80 – 405,7 = 12,1 м. (2.24)

Питома енергія потоку відносно дна водобою:

Т_о = С_в + Н_во = 14,8 + 7,0 = 21,8 м. (2.25)

Критичну глибину визначаємо за формулою:

(2.26)

Визначаємо відносну питому енергію потоку:

4,06. (2.27)

Суцільну водобійну стінку влаштовуємо на відстані l_c = 3h₂ від початку водобою, де h₂ – друга спряжена глибина . В цьому випадку буде формуватися якась глибина води на рисбермі (h_рз) Вона буде відповідати формі стрибка і на рисбермі і на водобої :

D = h_рз / h_2р = 1,1 (2.28)

h_в / h₂ = 1,1 (2.29)

При коефіцієнті швидкості φ = 0,95 і при умові однакових відміток водобої і рисбермі. В цьому випадку h_рз при ξ₀ = 2…10 буде визначатися за такою формулою:

; (2.30)

h_рз = 1,70∙ 5,37 = 9,15 м.

h_рз – глибина затоплена на рисбермі за водобійною стінкою (у випадку затопленого стрибка).

По значенню з графіка [1, ст. 42] знаходимо , по значенню знаходимо з графіка [1, ст. 42] . Визначаємо значення :

. (2.31)

. (2.32)

В нашому випадку побутова глибина в НБ по Q_max h = 9,5 м › h_рз= 9,15 м і розрахунки суцільної водобійної стінки визначаються підбором при умові формування стрибка перед стінкою з коефіцієнтом затоплення 1,1. Задаємося кількома величинами висоти водобійної стінки С і визначаємо наступні величини:

Напір на водобійній стінці Н’_в з врахуванням швидкості підходу (приймаємо в першому наближенні С= 5 м):

Н’_в = 1,1h₂ – C = 1,1∙ 11,28 – 5 = 7,41 м; (2.33)

Н’_в1 = Н’_В + V₁² / 2g = 7,43+ 3,03²/ 2 ∙ 9,81 = 7,74 м; (2.34)

V₁ = /1,1h₂ = 31,55 / (1,1∙ 11,3) = 2,54 м/с; (2.35)

. (2.36)

Питома витрата:

q_ст = σ_п ∙ m ∙Н’_в1^3/2 = 1,1∙ 0,45∙ 4,43∙ 25,6 = 56,08 м²/с. (2.37)

де приймаємо: σ_п = 1,1; m = 0,45.

Повторюємо розрахунок кілька разів для інших значень С і методом підбору визначаємо висоту водобійної стінки С = 6,7 м, при якій питома витрата для стінки (q_ст = 31,10 м²/с) менша за питому витрату на водобої .

Отже, приймаємо висоту водобійної стінки С = 6,7 м.

Визначаємо відстань від початку водобою до водобійної стінки:

. (2.38)

Ширину гребеня водобійної стінки конструктивно приймаємо рівною:

. (2.39)

Верхову грань стінки приймаємо вертикальною, а низову з уклоном 1:1.