Подтопленный водослив с широким порогом

Водослив с широким порогом считается неподтопленным (т.е. уровень нижнего бьефа не оказывает влияния на пропускную способность водослива) в том случае, когда на пороге существует участок с потоком в бурном состояние h< kp. Превышение уровня нижнего бьефа над порогом водослива до определенного предела не влияет на истечение. Критическое значение /H₀=k2 при превышение, которого наступает подтопление, зависит от коэффициента расхода водослива и степени расширения потока при выходе в нижнем бьефе.

Коэффициент скорости для неподтопленного и подтопленного водосливов.

Таблица 10.5

Параметр	m
0, 30	0, 32	0, 34	0, 36	0, 385
	0, 94	0, 96	0, 97	0, 98
	0, 76; 0, 78(h/H0< 0.85)	0, 84	0, 90	0, 96
K2	-	0, 88	0, 84	0, 81	0, 67

 

Предварительно можно считать, что подтопление наступает при плавном входе, если ∆ /H₀> 0, 75, и при неплавном входе, если ∆ /H₀> 0, 85.

В таблице 10-5 приведены определяемые в зависимости от коэффициента расхода m значения коэффициента скорости для неподтопленного и подтопленного водосливов с широким порогом по осредненным данным Д. И. Кумина. Соответствующие значения K₂ вычислены при условии ∆ =h.

Рис. 10.20

В начальной стадии подтопления на пороге наблюдается течение с образованием волн. С увеличением степени подтопления образуется форма свободной поверхности двумя перепадами (рис.10-20). Первый является следствием потерь энергии потока на вход, второй – перехода части кинетической энергии в потенциальную при уменьшение скорости за водосливом (перепад восстановления). Влияние подтопления можно учитывать в формуле расхода водослива введением коэффициента подтопления , который определяется в зависимости от относительного подтопления ∆ /H₀ и относительного расширения потока за водосливом (в нижнем бьефе)v= b∆ ∕ Ω нб (из табл 10.6)

Пример 1. Определить пропускную способность водослива с широким порогом, если ширина водослива равна ширине подводящего канала b=B=5 м, высота порога p=1, 0 м, глубина воды перед водосливом h_ВБ=2, 60 м. Форма входа закругленная cr/H=0, 2. Глубина за водосливом h_б=2, 5 м.

Решение. Расчетная формула для определения расхода водослива без бокового сжатия (10.4):

Коэффициент подтопления для водослива с широким порогом

Таблица 10.6

	0, 8	0, 7	0, 6	0, 5	0, 4	0, 3	0, 2
0, 75
0, 78	0, 97								0, 97
0, 80	0, 95								0, 95
0, 82	0, 92	0, 99						0, 99	0, 92
0, 84	0, 89	0, 97	0, 99				0, 99	0, 97	0, 89
0, 86	0, 85	0, 94	0, 96	0, 99		0, 99	0, 96	0, 94	0, 85
0, 88	0, 81	0, 90	0, 93	0, 97	0, 96	0, 97	0, 93	0, 90	0, 81
0, 90	0, 75	0, 84	0, 88	0, 92	0, 91	0, 92	0, 88	0, 84	0, 75
0, 92	0, 69	0, 78	0, 82	0, 85	0, 84	0, 85	0, 82	0, 78	0, 69
0, 94	0, 61	0, 70	0, 73	0, 76	0, 75	0, 76	0, 73	0, 70	0, 61
0, 96	0, 51	0, 59	0, 62	0, 65	0, 64	0, 65	0, 62	0, 59	0, 51
0, 98	0, 36	0, 44	0, 46	0, 49	0, 48	0, 49	0, 46	0, 44	0, 36

 

Скорость подхода неизвестна, поэтому задача решается методом последовательного приближения.

В первом приближении

H₀ H=h_ВБ–p=2, 6–1, 0=1, 6 м.

Из табл. 10.3 при r/H=0, 2 и p/H=1/1, 6=0, 625 величина m=0, 37.

Расчет без учета подтопления

м³/с.

Тогда скорость подхода

м;

м.

Напор с учетом скорости подхода

м.

Проверим, подтоплен ли водослив:

∆ =h_б–p=2, 5–1=1, 5 м;

Из табл. 10.5 при m=0, 37 коэффициент k₂=0, 75. Так как ∆ /H₀> k₂, водослив подтоплен. Для определения коэффициента подтопления предварительно вычисляется

;

м²

.

При и ∆ /H=0, 89 из табл.10-6 определяем . Тогда по (10.4) расход во втором приближении

м³/с

При этом м/c³, м,

H₀=1, 686 м, ∆ /H₀=0, 89,

В третьем приближении

м³/с.

Окончательно Q=16, 9 м³/с.

Рис. 10.21

Пример 2.Опредилить ширину шлюза-регулятора без порога, если расход в канале Q=20 м³/с, ширина трапециидального сечения подводящего канала b_и =8, 0 м, коэффициент заложения откосов m_отк=1, 5, глубина воды за регулятором в канале h_б=2 м. Форма входа в плане прямоугольная. Отметка свободной поверхности перед входом на 0, 2 м выше уровня воды в канале (рис 10.21).

Решение. Шлюз-регулятор работает как водослив с широким порогом при p=0. Напор над водосливом м. Скорость подхода к водосливу

м/с.

Скоростной напор

м.

Напор с учетом скорости подхода

H₀=2, 2+0, 033=2, 233 м.

Для проверки подтопления вычисляется:

.

Поскольку наибольшее значение k₂=0, 88 (табл. 10.5), ∆ /H₀> k₂, водослив подтоплен.

Из общей формулы расхода водослива (10.4)

м.

Здесь коэффициент подтопления и коэффициент расхода m зависят от ширины водослива b.

Задаваясь отношением b/B=0, 6, из табл (10.4) можно получить величину m=0, 34, а из табл. 10.5 значение k₂=0, 84.

За ширину подводящего русла B принимается средняя ширина трапециидального сечения канала b_{к ср}=b_к+m_откH= м, тогда ориентировочно b= м.

Для определения предварительно вычисляется:

Из табл. 10.6 при ∆ /H₀=0, 9 и =0, 62 величина =0, 91,

Тогда м.

Задаваясь другими значениями b/B, сводим расчет в таблицу.

	b, м	m	k2
0, 5	5, 65	0, 335	0, 85	0, 51	0, 91	1, 73
0, 4	4, 50	0, 330	0, 86	0, 41	0, 92	1, 36

Значения b, при котором , принимается окончательно за искомую ширину водослива: b=4, 5.

Боковой водослив.

Водослив, устроенный в боковой стенке водовода для забора или сброса воды с входным ребром порога, параллельным направлению основного потока, называют боковым водосливом (рис.10.27).

По предложению Г. А. Симоняна, расход через боковой водослив при спокойном потоке в канале определяется по формуле

(10.22)

где b–длина ребра; H₂–напор над ребром водослива в его конце; m_б–коэффициент расхода бокового водослива, который определяется эмпирическими зависимостями:

для водослива с острым ребром

m_б=0, 25+0, 167 ; (10.23)

для водослива практического профиля

m_б=0, 287+0, 169 . (10.24)

Здесь П_к2= –параметр кинетичности в отводящем канале.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: