- Водосливы

10.  ВОДОСЛИВЫ

Основная терминология (рис.10.1)

ВБ – верхний бьеф – участок потока перед водосливом;

НБ – нижний бьеф – участок потока за водосливом;

гребень водослива – верхняя кромка водосливного порога;

H – статический напор на гребне (пороге водослива) – превышение уровня воды над гребнем  водослива  на  расстоянии  (3…5)H  от порога (до заметного начала кривой спада);

P_в.б., P_н.б. – высота порога водослива (соответственно, со стороны ВБ и НБ);

h_в.б.,  h_н.б.  - глубина потока в ВБ и НБ;

Рекомендуемые материалы

z = P_н.б. + H – h_н.б. – перепад;

B – ширина потока (по урезу воды) перед водосливом (в ВБ);

b – ширина отверстия водослива (длина гребня водослива);

v₀ – скорость подхода (на удалении (3…5)H от порога); приближенно

 ,

где Q – расход воды через водослив.

H₀ – полный напор на водосливе:

.

Классификация водосливов

1. По типу порога водослива:

а)   водосливы     с     тонкой    стенкой. Струя не прилипает к оголовку.

в)   водосливы   с   широким   порогом

- с     острой       передней      кромкой

2H £ S £ 10H;

 -  с  закругленной  передней  кромкой

2,5H £ S £ 15H 

г) водослив практического профиля.

Если струя прижимается к сливной грани водослива (давление во всех точках больше атмосферного) – водослив безвакуумного профиля.

2. По типу сопряжения струи с потоком в нижнем бьефе:

а) незатопленные (неподтопленные) водосливы, уровень воды в нижнем бьефе не влияет на расход воды через водослив (рис. 1 – 1);

б) затопленные (подтопленные) водосливы; h_п = H – z – высота подтопления (глубина подтопления) водослива (у незатопленных водосливов H £  z, h_п = 0);

3. В зависимости от соотношения ширины отверстия водослива b и ширины потока B:

а) водосливы без бокового сжатия  - b = B ;

б) водосливы с боковым сжатием – b < B;  b_c – ширина струи в сжатом сечении.

4. По геометрической форме водосливного отверстия (рис. 1 – 3):

а) прямоугольные;

б) треугольные;

в) трапецеидальные;

г) круговые;

д) параболические и т.д.

Расход через прямоугольный неподтопленный водослив с тонкой стенкой определяется по формуле:

 м³/с.

Скорость подхода учтена в коэффициенте расхода водослива m₀, поэтому в формуле стоит не H₀, а статический напор H.

Прямоугольный неподтопленный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия называется нормальным. Для нормального водослива m₀ определяется по эмпирическим формулам:

или (при P_в³H и H ³ 0,1 м)

.

53

Для водослива с боковым сжатием m_o  определяется по формуле:

.

Расход воды через неподтопленный прямоугольный водослив с широким порогом (без бокового сжатия) определяется по формуле

.

В первом приближении  коэффициент  расхода  m  можно  принимать  равным

а) – 0,32 для водослива с острым входным ребром;

б) – 0,35 для водослива с закругленным входным ребром.

При неподтопленном водосливе с широким порогом на пороге устанавливается глубина h, равная критической глубине

,

где коэффициент k равен 0,453 для порога а) и 0,498 для порога б), т.е. поток на пороге критический.

Водослив с широким  порогом будет подтопленным при выполнении условия

,

где n = 0,85…0,75 (в среднем n = 0,80).

Если это условие не выполняется, то при h_н.б. > (P_н.б.+ h_к)  на пороге водослива возникает гидравлический прыжок.

54

Расход в случае подтопленного водослива (также без бокового сжатия) определяется по формуле

Значения коэффициента затопления s_з приведены в справочных материалах (таблица П2.4 приложения 2). 

Вам также может быть полезна лекция "58. Способы тушения пожаров".

Под брешью понимают сквозной пролом в плотине при ее частичном разрушении.

Бреши в плотинах могут быть весьма разнообразными по форме и размерам и изменяться во времени. С гидравлической точки зрения брешь представляет собой водослив сложной пространственной формы. Поэтому расход воды через брешь может быть определен лишь очень приближенно.

В основу формулы для расхода воды через брешь положена формула  для расхода через прямоугольный водослив. В этой формуле  коэффициент m и множитель  заменяются одним коэффици-ентом m. Кроме того, коэффициентом m учитывается форма бреши. Т.о. расход через брешь

 м³/с.

Здесь: b – ширина отверстия водослива по урезу воды; H – напор (и b и H – в м).

Коэффициент m принимается равным: - для брешей прямоугольной формы     -  0,9…1,3; - для брешей параболической формы    -  0,5…0,8.