Ограничение скорости движения воды в каналах. Перепады.

При больших скоростях движения жидкости в открытых каналах возможен размыв стенок и дна, поэтому скорость ограничивают предельной величиной, которая зависит от:

-материала стенок и дня канала

-от формы поперечного сечения

-от наличия взвешенных частиц в воде и т.д.

В общем случае: υ_min < υ < υ_max

υ_max – максимально допустимая средняя скорость (не размывающая)

υ_min – минимально допустимая средняя скорость (не заиливающая)

действительная скорость υ зависит от уклона, в то время как на υ_max уклон не влияет, но она зависит от рода материала и глубины воды в канале. (для песка υ_max = 0,2м/с; для бетона υ_max = 10м/с) Имеется ограничение по υ_min

υ_min = e , где

e – коэффициент, учитывающий количество взвешенных частиц, их гранульный состав и шероховатость.

Но не всегда удается выдержать υ_min< υ_, в этом случае канал периодически приходится очищать.

υ< υ_min – должно выполнятся всегда.

В этом случае, когда на первом этапе расчета υ> υ_max, предусматриваются мероприятия по увеличению υ_max:

1) υ_max увеличивается – предусматриваются крепления откосов и дна каменной или бетонной облицовкой.

2) υ уменьшается - , чтобы уменьшить скорость нужно уменьшить R, или с, или i.

а) R уменьшается - изменением формы поперечного сечения (чтобы уменьшить гидравлический радиус). Но это не дает ощутимого снижения скорости.

б) C уменьшается – созданием искусственной шероховатости, в результате чего увеличивается коэффициент шероховатости. Для длинных каналов этот прием не приемлем с экономической точки зрения.

в) уменьшение дна канала – в этом случае устраиваются перепады.

 

А

Δh B i, e;C l₀ D;Δh -?

Δh =|AB|-|BC|=il-i₁l₁

Δh = (i-i₀)l₀

Δh –волна перепада

Стремясь получить минимальную величину перепада, дно канала назначают параллельно поверхности Земли. Затем вычисляют скорость, если скорость больше максимальной, тогда устанавливают перепад АВ. Если АВ>3м, то устанавливается несколько перепадов.

Перепады: Это сооружения ступенчатой конструкции,по которым вода движется частично с отрывом от стенок падения. Их применяют при уклонах местности более 0,25, когда быстротоки нецелесообразны и экономически невыгодны.

Перепады бывают одно- и многоступенчатыми, открытыми и закрытыми, без- и полу- напорными, консольными.

Многоступенчатые перепады выполняют из бутобетона, бетона, железобетона с прямоугольным (преимущественно) или трапецеидальным поперечным сечением.

Входную часть проектируют так же, как входную часть быстротока. При необходимости делают щелевые или гребенчатые входные участки.

Выходная часть представляет собой водобойный колодец и рисберму. Водобойный колодец может быть, как в быстротоках с расщепителями, растекателями, прорезными порогами, криволинейной в плане водобойной стенкой.