При значительных расходах воды, больших уклонах и наличии в воде твердых включений при благоприятных геологических условиях, обеспечивающих устойчивое положение круто наклонённого лотка, наиболее целесообразны быстротоки.
Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического (
.)
Гидравлический расчёт быстротока сводится к расчёту входной части 1, лотка быстротока (водоската) 2 и выходного участка 3 (рис. 2.8).
Поперечное сечение быстротока может отличаться от примыкающего к нему участков канала (подводящего и отводящего), и тогда устраивают переходные участки, пользуясь при их расчётах рекомендациями по расчёту сужающихся и расширяющихся бурных потоков.
Входная часть быстротока в этом случае представляет собой участок сужения с прямолинейными в плане боковыми стенками, сопрягающий подводящий канал с водостоком. Ширину лотка быстротока рекомендуют принимать меньше ширины подводящего и отводящего каналов, т.к. благодаря высокой скорости течения на водоскате поперечное сечение потока невелико. Иногда входную часть устраивают в виде лотка той же ширины и формы, что и лоток быстротока. Но в том, и в другом случае гидравлический расчёт входной
части можно выполнить как для незатопленного водослива с широки порогом.
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010
|
Рис. 2.8 Расчетная схема быстротока
Ширина лотка быстротока может быть задана или определена из условия поддержания необходимой глубины потока в концевой части подводящего канала, т.е. исходя из условия поддержания в подводящем канале равномерного движения.
Уклон для входного участка принимают равным уклону дна подводящего канала. Глубина в конце входной части (на изломе) hизл принимается равной hк, а при более чем двукратном превышении критической глубины над нормальной глубиной на водоскате h02 глубина на изломе дна равна (0.7-0.8) hк.
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010
|
Если лоток быстротока уже, чем отводящий канал, то выходную часть устраивают в виде расширяющегося переходного участка. Характер растекания бурного потока может принимать различные формы. Достаточно равномерное распределение глубин в перечисленных сечениях расширяющегося выходного участка с прямолинейными стенками может быть получено лишь при их отклонении меньше чем на 7° от оси потока.
Если ширина и глубина быстротока не ограничены и не определяются конструктивными соображениями, можно принимать гидравлически наивыгоднейшее сечение. Расчёт водостока заключается в определении на нём глубин и скоростей потока. Поэтому основная задача сводится к расчёту и построению кривой свободной поверхности на быстротоке.
Скорость течения в лотке быстротока бывает высокой и требует применения соответствующего материала для его изготовления. Чаще всего это бетон. Из технико-экономических соображений бетонные быстротоки устраивают прямоугольного сечения (m= 0).
При высоких скоростях течения на быстротоке поток захватывает пузырьки воздуха, и в результате этого образуется водно-воздушная смесь. Это явление (аэрация) приводит к увеличению глубин, что необходимо учитывать в расчетах. Коэффициент шероховатости стенок и дна канала для аэрированного потока na приближённо определяется по формуле:
где a – коэффициент аэрации, зависит от значения уклона i0, определяется по таблице 2.5.
Таблица. 2.5. Определение коэффициента аэрации.
| a
| 1.33
| 1.33-2.00
| 2.00-3.33
|
| i0
| 0.1-0.2
| 0.2-0.4
| 0.4-0.6
|
2015-10-14
561
