Классификация водосливов
Гидравлическое явление перелива потока жидкости через стенку или порог называют водосливом.
Водосливом также называют стенку или порог, стоящие на пути движения потока жидкости.
Теория водослива положена в основу теории расчета плотин, в том числе лесосплавных плотин, водопусков, подмостовых отверстий, малых гидросооружений для пропуска воды в дорожном полотне, в земляных дамбах. Кроме того, водослив может служить точным прибором для измерения скоростей и расходов.
Акватория потока, расположенная выше водослива, называют верхним бьефом, ниже водослива - нижним бьефом.
Водосливы по своему назначению можно подразделить на водосливы, которые предназначаются для поддержания горизонтов воды в водохранилищах и сброса расходов воды (например, водосливы с широким порогом или практического профиля), и на водосливы мерные, служащие для замера расхода жидкости (например, с трапецеидальным или треугольным отверстием).
Водосливы также подразделяются:
- по типу стенки (порога) – на водосливы с тонкой стенкой, практического профиля и с широким порогом;
- по форме отверстия в стенке – на прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, параболические и др.;
- по типу сопряжения переливающейся струи с потоком нижнего бьефа – на незатопленные и затопленные; горизонт воды в нижнем бьефе в первом случае не оказывает влияния на истечение, во втором – влияет на истечение воды через водослив;
- по очертанию в плане – на прямые, косые, криволинейные, ломанные, кольцевые и боковые.
Расход воды через водослив определяется по формулам
, (206)
или
, (207)
где | - безразмерный коэффициент расхода; | |
- то же, с учетом скорости подхода; | ||
- ширина водослива, м; | ||
- напор на гребне водослива, м, ; | ||
- скорость подхода, . |
Коэффициент расхода не является величиной постоянной и зависит от типа водослива, напора, скорости подхода, наличия бокового сжатия, подтопления и других условий.
Значения коэффициентов m для неподтопленных водосливов при ориентировочных расчетах рекомендуется принимать следующие:
- с тонкой стенкой 0,42;
- без вакуумного практического профиля 0,45;
- вакуумного 0,5;
- с широким порогом 0,32-0,35.
Коэффициент расхода через незатопленный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия струи (рис. 62а) определяется по формуле
; (208)
Рис. 62 Водослив с тонкой стенкой
При условии и
(209)
где Н - напор, м;
- высота стенки со стороны верхнего бьефа, м.
Водослив становится затопленным при выполнении следующих условий:
- уровень нижнего бьефа должен быть расположен выше порога водослива;
- сопряжение падающей с водослива струи с нижним бьефом должно происходить при затопленном прыжке.
Для затопленного водослива с тонкой стенкой расход определяется по формуле
, (210)
где - коэффициент затопления.
Водослив с широким порогом (рис. 63) является наиболее распространенным типом водосбросного сооружения и представляет собой порог с горизонтальной сливной плоскостью длиной и с произвольно очерченными верховой и низовой гранями.
Рис. 63. Водослив с широким порогом
Расход воды через водослив с широким порогом определяется по формуле
, (211)
где | - коэффициент, учитывающий сжатие потока; | |
- коэффициент затопления; | ||
- коэффициент расхода водослива в условиях плоской задачи; | ||
- длина гребня водослива, м; | ||
- напор с учетом скорости подхода, м. |
Коэффициент расхода m рекомендуется определять согласно исследованиям проф. А.Р. Березинского.
Водосливы практических профилей бывают безвакуумные и вакуумные, а по своему очертанию – криволинейные, прямоугольные, трапецеидальные и полигональные.
При проектировании ответственных сооружений коэффициент расхода водослива определяется на основании лабораторных гидравлических исследований.
Дата добавления: 2017-05-02; просмотров: 1827;