Основные положения и понятия

Глава 8. УСТАНОВИВШЕЕСЯ НЕРАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ОТКРЫТЫХ РУСЛАХ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Равномерное движение жидкости в открытых руслах встречается достаточно редко, поскольку оно наступает только в случае равновесия движущих сил и сил сопротивления. Для достижения такого равновесия требуется достаточно большая длина потока. Равномерное движение имеет место в призматических каналах, имеющих постоянный уклон дна. На практике чаще встречается неравномерное установившееся движение потоков в открытых руслах, которому соответствует изменение по длине потока средней скорости, глубины и площади живого сечения (, и ).

Рассмотрим в данной главе турбулентное движение жидкости в открытом русле. Если изменение площадей живых сечений и скоростей по длине потока происходит постепенно и достаточно медленно, то движение жидкости - неравномерное, плавно изменяющееся. Неравномерное движение возникает в случае изменения уклона дна русла, профиля его сечения и шероховатости поверхности, наличия искусственных сооружений в русле: плотин, перепадов, водосбросов, быстротоков, мостовых переходов и т.д.

При увеличении глубины подлине потока линия свободной поверхности представляет собой кривую подпора.

Если глубина уменьшается по длине потока, то линия свободной поверхности - кривая спада.

При устройстве в русле плотины уровень воды перед ней поднимется и вода будет переливаться через нее. В результате повышения глубины воды на некоторой длине русла установится неравномерное движение, а линия свободной поверхности будет являться кривой подпора (рис. 8.1).

В случае нахождения в русле перепада уровень воды будет понижаться по длине русла и установится неравномерный режим движения. Линия свободной поверхности в русле будет представлять собой кривую спада (рис. 8.2).

Рис. 8.1. Неравномерное движение в русле при устройстве плотины

Рис. 8.2. Неравномерное движение в русле при устройстве перепада

В практике эксплуатации систем водоотведения неравномерное движение потоков наблюдается при подходе их к перепадным колодцам, на участке изменения профиля трассы канала, водоотводной трубы.

Основной задачей по изучению неравномерного движения потоков в открытых руслах является определение изменения глубины вдоль потока, т.е. построение линии свободной поверхности потока воды. Для построения линии необходимо иметь уравнение установившегося неравномерного движения.