Расчет первой ступени перепада. Расчет входной части перепада

На каналах, трассируемых по местности с большим уклоном, в частности устраиваемых для сброса воды в обход так называемых глухих плотин, приходится делать одно- и многоступенчатые перепады илибыстротоки, т.е. короткие каналы с весьма большим уклоном, русло которых образовано прочным материалом (бетоном и т.п.)

Подчеркнем, что часто при проектировании подобных сооружений недопустимо пренебрегать пространственными условиями движения воды в них(например, когда цилиндрическое русло, в котором происходит бурное движение воды, имеет повороты в плане, или когда происходит сжатие бурного потока в плане и т.п.)

При большой высоте падения устраивают многоступенчатые перепады колодезного типа (рис. 9.1). Их проектируют так, чтобы в пределах каждой ступени образовался затопленный гидравлический прыжок. Каждая ступень перепада состоит из входа, стенки падения, водобоя и выхода в виде водобойной стенки (или водобойного колодца для последней ступени). Гидравлический расчет выполняется для входной части перепада, первой, второй и последней ступени. Размеры промежуточных ступеней принимаются равными размерам второй ступени.

Рассмотрим расчет входной части перепада Расчет входной части перепада, которая обычно работает как неподтопленный водослив с широким порогом, заключается в определении ее ширины b, обеспечивающей пропуск заданного расхода воды Q, из формулы: ,

где Q-расчет через водослив,

m-коэф расхода водослива, для раструба сужающегося,

ε-коэф бокового сжатия,

b-ширина водослива,

H₀-напор на пороге водослива с учетом скорости подхода. H₀=h₀+αV₀²/2g, где α-коэф Кориолиса.

Первая ступень может отличаться от остальных высотой стенки падения и формой верхнего водослива; любая же другая ступень имеет верхний водослив, образованный водобойной стенкой вышележащей ступени. Расчет 1-й перепада колодезного типа заключается в определении для ступени высоты водобойной стенки c в конце ступени, обеспечивающей образование затопленного прыжка, и длины Lст. Водобойная стенка работает здесь как неподтопленный водослив практического профиля. Длина ступени вычисляется по формуле:

Lст = Lкл + δ,

где δ– толщина водобойной стенки; Lкл – длина водобойного колодца, образуемого водобойной стенкой в конце ступени:

Lкл = l0 + βlп;

l0 – дальность полета струи, вычисляемая по формулам свободного падения, с учетом эмпирических коэффициентов, зависящих от типа водослива, который образует данная ступень перепада (для 1-й ступени – водослив с широким порогом, для остальных ступеней перепада колодезного типа – водослив практического профиля).