Гидравлический расчет перепадов с водосливом практического профиля производится по формулам гидравлики для сопряжения бьефов и сводится к определению длины водобойной части lк = l 2, глубины водобойного колодца dк и координат водосливной поверхности x и y (см. рис).
В начале расчета находится глубина h в подводящем коллекторе и скорость воды в нем v. Затем определяется удельная энергия потока T 0’ на подходе, задаваясь первоначальной глубиной водобоя dК ’:
T 0’ = H 0 + P + dК ’,
где H 0 = h + v 2/2 g (т.е. глубина + скоростной напор),
P – высота перепада между лотками подводящего и отводящего трубопроводов.
Рассчитывается скорость потока в сжатом сечении внизу:
,
где φ – коэффициент, равный 0,9.
Определяется вторая сопряженная глубина гидравлического прыжка hc ’’:
,
где hc ’ – первая сопряженная глубина, рассчитываемая по формуле:
hc ’ = Q/bvc,
здесь Q – пропускная способность перепада,
b – ширина водослива или водобойного колодца (принимается равной, например, диаметру коллектора),
hкр – критическая глубина:
.
Определяется глубина водобойного колодца:
dк = B - hн = σ hc ’’ - hн,
где B – высота водяной подушки,
σ – коэффициент (1,05),
hн – глубина воды в отводящем коллекторе.
Если dк и dК ’ значительно отличаются, то расчет повторяют до тех пор, пока погрешность между ними не станет незначительной.
Рассчитывается длина водобойной части:
lК = 2,7 hc ’’.
Определяются координаты поверхности водослива по следующей формуле:
,
где l 1 – длина водослива:
.
Наконец, общая длина перепадного колодца составит:
L = l 1 + lК.