Быстротоки, особенности движения потока на них и расчет

Быстроток – искусственное русло с уклоном больше критического. Быстротоки (в виде лотков и каналов) широко применяются в строительстве нагорных канав, кюветов и других элементов систем водоотвода. Быстротоки состоят из входной части 1, водоската (лотка быстротока) 2 и выходной части 3. Быстротоки делятся на два типа: быстротоки с обычной шероховатостью, соответствующей обычным типам одежды дна и откосов каналов, и с повышенной, искусственно увеличенной.

Гидравлический расчет быстротоков состоит в определении глубин и скоростей потока в характерных его сечениях. На первом этапе расчета устанавливают формы свободной поверхности потока в пределах быстротока и сопрягающих участков. На переходном участке, примыкающем к быстротоку с уклоном дна i01<ik, свободная поверхность имеет форму кривой спада типа b1, а на самом быстротоке – кривой спада b2. Глубина в начальном сечении быстротока равна критической глубине.

Если в пределах быстротока уклон дна его изменяется таким образом, что уклон начального участка превышает уклон нижележащего участка быстротока i01<i02, то на нижележащем участке, как правило, образуется кривая подпора типа с2, а если i01>i02, то кривая спада типа b2.

В конце быстротока глубину можно определить, если будет установлена длина соответствующих кривых спада и подпора. Эту задачу решают при помощи уравнения неравномерного движения.

Кривые свободной поверхности на переходных участках строят по уравнению неравномерного движения для непризматических русел, в частности по уравнению Чарномского. При бурном потоке на переходном участке движение осложняется образованием косых прыжков.

Примыкающий к низовому сечению быстротока (переходного участка) отводящий канал, как правило, имеет уклон, меньший критического, что обуславливает переход потока из бурного состояния в спокойное посредством гидравлического прыжка. Для быстрейшего перевода потока из бурного состояния спокойное устраивают водобойные колодцы или водобойные стенки.