С прямым уклоном дна

В параграфе 16.1 было установлено, что основными видами свободных поверхностей при неравномерном движении являются кривые подпора и спада. В зависимости от условий образования этих кривых в них возможно отметить некоторые дополнительные особенности, позволяющие дать более подробную классификацию форм свободной поверхности при неравномерном движении.

1. Рассмотрим формы кривых свободных поверхностей для призматического русла с прямым уклоном дна и со спокойным состоянием потока (h₀ > h_k, i < i_k). При этом уклоне дна различают три зоны глубин (рис. 16.9):

1) зону а – с глубинами потока h, превышающими нормальную глубину h₀; Рис. 16.9

2) зону в – с глубинами потока h, лежащими в промежутке между нормальной h₀ и критической глубиной h_к;

3) зону с - с глубинами потока h меньше критической глубины h_к.

Кривая подпора

Для большей наглядности расположения зон а, в и с на рис. 16.9 нанесены линии нормальной N – N и критической K – K глубин.

В зависимости от того, в какой зоне располагается глубина потока h, т.е. в зависимости от соотношения между переменной глубиной

Рис. 16.10 воды в русле h, нормальной h₀ и критической h_к, могут быть различные формы свободных поверхностей.

В результате исследования основного уравнения неравномерного движения (16.1) могут быть установлены следующие типы кривых подпора и спада.

Зона а. В зоне а (при h > h₀) свободная поверхность имеет вид вогнутой кривой подпора типа а₁,рис. 16.9. Этот тип кривой встречается перед водосливными плотинами, рис. 16.10, мостами и вообще перед преградами, вызывающими подпор.

Кривая спада в1

Зона в. В зоне в (при h<h₀, h>h_к) свободная поверхность имеет выпуклую кривую спада типав₁ (рис. 16.9). Такая кривая спада устанавливается в каналах перед перепадами (рис. 16.11) на рав-

нинных реках перед перепадами, порогами. Для случая перепада, показанного на рис. 16.11, в сечении, находящемся выше уступа на расстоянии
(2 – 2,5) h_кр кривая свободной поверхности пересекает линию критических глубин.

Зона с.В зоне с (при h < h_к) свободная поверхность воды имеет вогнутую кривую подпора типа с₁(рис.16.9).

Этот тип кривой подпора встречается в нижнем бьефе водосливной плотины и при истечении из-под щита в водосток с малым уклоном дна (рис. 16.12).

В заключение заметим, что для случая бурного состояния потока при (h₀ < h_k, i > i_k) (рис. 16.13):

Рис. 16.13

В зоне а – выпуклая кривая подпора типа а₂.

В зонев –вогнутая кривая спада типа в₂.

В зонес –выпуклая кривая подпора типа с₂.

Кривая подпора типаа₂ встречается на водотоках с большой длиной, когда на них устроены плотины, мосты и другие преграды.

Кривая спада типа в₂ чаще всего наблюдается на быстротоке.

Кривая подпора типа с₂наблюдается при истечении из-под щита с большим уклоном дна.