Розрахунок водозливної греблі зі стінкою практичного

САМОСТІЙНА РОБОТА № 1

Розрахунок водозливної греблі зі стінкою практичного

Профілю і водобою в нижньому б'єфі

Мета роботи:

1. На практиці засвоїти основні поняття і теоретичні відомості.

2. Оволодіти навичками гідравлічного розрахунку та основами проектування водозливних гребель.

3. Розрахувати і побудувати поперечний розріз водозливу практичного профілю з водобійним пристроєм нижньому б'єфі.

Загальні відомості.

Водозливні греблі зі стінкою практичного профілю знайшли широке застосування у водогосподарському і гідротехнічному будівництві.

До водозливу практичного профілю відносять споруди з поперечним перерізом, утвореним ламаною лінією і (або) кривими різних обрисів (полігональні, криволінійні та комбіновані). У практиці гідротехнічного будівництва переважно використовуються криволінійні комбіновані профілі. Водозливи полігонального обриси, що мають, як правило, вигляд трапеції з похилими і вертикальними гранями, застосовують для пропуску невеликих витрат води. В залежності від умов закінчення водозливи практичного профілю розрізняються на наступні групи:

а) безвакуумні водозливи нормального обрису;

б) безвакуумні водозливи з розширеним гребенем;

в) вакуумні водозливи.

Безвакуумний водозлив нормального обрису характеризуються тим, що його водозливна поверхню окреслена за формою нижньої поверхні вільного струменя (лінія АВ₁ на рис. 9.1), що переливається через водозлив з тонкою стінкою при певному профілюючому напорі Н_прф. Причому для забезпечення надійності примикання струменя водозливну поверхню окреслюють декілька вище (лінія АВ₂ на рис. 9.1). У цьому випадку тиск під струменем позитивний і близький до атмосферного.

а) б)

Рис. 9.1. Водозливи

а – з тонкою стінкою; б – практичного профілю

Безвакуумний водозлив з розширеним гребенем відрізняється тим, що його водозливна поверхня (лінія АВ₃ на рис. 9.1) окреслена значно вище нижньої поверхні вільного струменя. У цьому випадку позитивний тиск під струменем на водоскаті значно вище атмосферного.

Вакуумний водозлив отримують тоді, коли його водозливна поверхня окреслюється не по формі вільного струменя, а у скороченій формі (лінія АВ₄ на рис. 9.1). У цьому випадку під струменем на водоскаті утворюється вакуум. При роботі водозливу в таких умовах важливо не допускати вільного попадання повітря під струмінь, тому, що в іншому випадку відбудеться зрив вакууму і відрив струменя від водозливної поверхні.

Обрис поперечного профілю водоскатів вакуумних і безвакуумних водозливів будується в залежності від заданого профілюючого напору Н_прф. При експлуатації же споруди дійсний напір Н може відрізнятися від Н_прф. У цьому випадку при Н > Н_прф на водоскатов безвакуумного водозливу може виникати вакуум, або, навпаки, при Н < Н_прф вакуумний водозлив може переходити в умови роботи безвакуумного.

З гідравлічної точки зору вакуумні водозливи більш вигідні, оскільки наявність вакууму під струменем на гребені водозливу збільшує його пропускну спроможність. Однак з практичної точки зору будівництво вакуумного водозливу, як правило, не дає переваг. При цьому пульсації тиску під струменем і можливі зриви вакууму знижують надійність експлуатації споруд і можуть призводити до передчасного зносу поверхні водоскатів. Тому при проектуванні гідротехнічних споруд, як правило, використовуються безвакуумні водозливи.

При гідравлічному розрахунку водозливної греблі у вигляді водозливів практичного профілю основними питаннями є:

а) визначення витрати води Q, яка проходить через водозлив;

б) визначення ширини водозливного фронту В і кількості водозливних отворів n;

в) визначення напору Н на гребені водозливів;

г) визначення верхньої відмітки гребеня і побудова поперечного профілю водозливу;

д) визначення типу стрибковго спряжіння в нижньому б'єфі та розрахунок водобійних пристроїв.

Для розрахунку водозливів зі стінкою практичного профілю користуються водозливною формулою яка має вигляд:

, (9.1)

де: Ɛ - коефіцієнт бокового стиснення; В - ширина водозливного фронту.

Ширина водозливного фронту багатопролітной греблі:

, (9.2)

де: b₁ - ширина окремого водозливного отвору; n – кількість отворів.

При відомій витраті Q ширину водозливного фронту визначають за формулою:

, (9.3)

де q_пл - питома витрата греблі, тобто витрата, який припадає 1 погонний метр водозливного фронту.

За даними практики для водозливів практичного профілю в залежності від масштабу споруд та характеристик грунту основні чисельні значення питомої витрати q_пл приймають наступні:

а) для середніх і великих гідровузлів на піщаному підґрунті - до 30 - 40 м³/с на 1 погонний метр;

б) для середніх і великих гідровузлів на глинистому підґрунті - до 50 - 60 м³/с на 1 погонний метр;

в) для малих гідровузлів на нескельному підґрунті - до 10-30 м³/с на 1 погонний метр;

У відповідності зі значенням ширини водозливного фронту В призначають кількість водозливних отворів n (зазвичай не менше 3-х) і визначають їх ширину b за формулою:

b =В/n. (9.4)

Розміри отворів округлюють до стандартних значень, які наведені в таблиці 9.1, і уточнюють ширину водозливного фронту В за формулою (9.2). Зазвичай в багатопрогінних греблях отвори призначають однакового розміру, щоб використовувати затвори одного типорозміру.

Таблица 9.1.

Розміри водозливних отворів

Проліт водозливних отворів	0,4	0,6	0,8	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
5,5	6,0	7,0	8,0

 

Напір на гребені водозливу Н при відомій витраті Q визначається за формулою (9.1) методом ітерацій. У першому наближенні приймають σ_п = 1; Ɛ = 1; m = 0,45...0,49 - для безвакуумних водозливів практичного профілю; т = 0,49...0,57 - для вакуумних водозливів. В подальших розрахунках коефіцієнти σ_п, Ɛ та m уточнюють з урахуванням отриманого значення Н.

Для побудови профілю крім профілюючого напору Н_прф необхідно знати висоту водозливу C_в, яка визначається за формулою:

, (9.5)

де: _{у.в .} і _осн - відповідно відмітки рівня води у верхньому б'єфі і дна біля основи водозливу (див. рис. 9.1).

Профілі безвакуумних і вакуумних водозливів будують за спеціальними таблицями, наприклад, Крігера-Офіцерова для безвакуумних водозливів нормального обрису або Н.П. Розанова для вакуумних водозливів. Більш докладно зупинимося на побудові поперечного профілю водозливу практичного профілю за координатами Крігера-Офіцерова.

В. Крігер і A.C. Офіцерів запропонували координати для побудови профілю двох типів безвакуумного водозливу нормального обриса:

а) з вертикальною напірною гранню (рис. 9.2, I);

б) зі скошеною напірною гранню (рис. 9.2, II).

Рис. 9.2.

Поперечний профіль по Крігер-Офіцерову складається з наступних елементів (рис. 9.2):

а) вертикальної або скошеної напірної грані АВ;

б) криволінійної ділянки BC, який будується за координатами Крігера-Офіцерова (таблиця 9.2);

в) прямолінійної ділянки СD, нахиленої до горизонту під кутом α_н, величина якого залежить від довжини підошви греблі L_пл;

г) ділянки DE, описаної по дузі кола радіусом R і що сполучає ділянку СІ з поверхнею дна в нижньому б'єфі (значення радіусу R наводяться в таблиці 9.3)

Таблиця 9.2.

X	Z
Форма I	Форма II
обриси ділянки ВС водозливу	обрис струменю	обрис ділянки ВС водозлива	обрис струменю
внутрішня поверхня	зовнішня поверхня	внутрішня поверхня	зовнішня поверхня
0,0	0,126	0,126	-0,831	0,043	0,043	-0,781
0,1	0,036	0,036	-0,803	0,010	0,010	-0,756
0,2	0,007	0,007	-0,772	0,000	0,000	-0,724
0,3	0,000	0,000	-0,740	0,005	0,005	-0,689
0,4	0,007	0,007	-0,702	0,023	0,023	-0,648
0,6	0,060	0,063	-0,620	0,090	0,090	-0,552
0,8	0,147	0,153	-0,511	0,189	0,193	-0,435
1,0	0,256	0,267	-0,380	0,321	0,333	-0,293
1,2	0,393	0,410	-0,219	0,480	0,500	-0,120
1,4	0,565	0,590	-0,030	0,665	0,700	-0,075
1,7	0,873	0,920	0,305	0,992	1,05	0,438
2,0	1,235	1,31	0,693	1,377	1,47	0,860
2,5	1,96	2,10	1,50	2,14	2,34	1,71
3,0	2,824	3,11	2,50	3,06	3,39	2,76
3,5	3,818	4,26	3,66	4,08	4,61	4,00
4,0	4,93	5,61	5,00	5,24	6,04	5,42
4,5	6,22	7,15	6,54	6,58	7,61	7,07

Таблиця 9.3.

Висота водозливу св, м	Значення спряжених радіуси R в залежності від профілюючого напору Нпроф, м
	3,0	4,2	5,4	6,5	7,5	8,5	9,6	10,6	11,6
	4,0	6,0	7,8	8,9	10,0	11,0	12,2	13,3	14,3
	4,5	7,5	9,7	11,0	12,4	13,5	14,7	15,8	16,8
	4,7	8,4	11,0	13,0	14,5	15,8	17,0	18,0	19,0
	4,8	8,8	12,2	14,5	16,5	18,0	19,2	20,3	21,3
	4,9	8,9	13,0	15,5	18,0	20,0	21,2	22,2	23,2

 

Табличні значення координат Крігера-Офіцерова дані для профілюючого напору Н_прф = 1 (в будь-яких одиницях виміру). Для побудови профілю водозливу координати в таблиці 9.2. множаться на значення профілюючого напору Н_прф, що визначається за умови пропуску через проектований водозлив розрахункової витрати Q_p (див. вище методичні вказівки - визначення напору Н на гребені водозливу при відомій витраті Q ). Коефіцієнти витрати для попередніх розрахунків приймають m = 0,49 - для профілю I і m = 0,48 - для профілю II (рис. 9.2).

Уточнений коефіцієнт витрати m визначається виходячи з виду профілю та умов експлуатації водозливу за формулою H.H. Павловського:

M = m_{p ·} σ_{ф ·} σ_н, (9.6)

де: m_р = 0,504 - коефіцієнт витрати водозливу, побудованого за координатами Крігера-Офіцерова, прийнятий за дослідними даними A.C. Офіцерова; σ_ф - коефіцієнт форми (див. додаток № 3), що враховує вплив особливостей геометрії профілю, тобто кутів α_в, α_н і відношення α/с_в (див. рис. 9.2); σ_н - коефіцієнт повноти напору, який враховує вплив відхилення значення дійсного напору Н на водозливі від значення профілюючого напора Н_прф, приймається за даними Н.П. Розанова і A.C. Офіцерова (див. додаток № 4).

При наявності підтоплення водозливу необхідно уточнити відповідний коефіцієнт σ_п за формулою (9.1). Причому водозлив вважається підтопленим при виконанні двох умов:

1) глибина в нижньому б'єфі Н_н більше, ніж висота водозливу с_н з боку нижнього б'єфу, тобто h_u> с_н;

2) в нижньому б'єфі за водозливом утворюється затоплений гідравлічний стрибок, обумовлений критеріями (5.15):

(5.15)

де: h_роз - роздільна глибина; h_н - побутова глибина.

Коефіцієнт підтоплення σ_п для безвакуумних водозливів, окреслених за координатами Крігера-Офіцерова, вибирається в залежності від відношення h_н/Н₀, де h_п = h_н - c_н (див. додаток № 5).

В багатопролітних греблях (рис. 9.3.) при обтіканні берегових устоїв або биків виникає бічне стиснення, що обліковуються коефіцієнтом стиснення ε в (9.1), який можна визначати за формулою Френсіса-Крігера:

, (9.7)

де: n' - кількість окремих стиснень; ξ - коефіцієнт форми верхової грані биків і підвалин, який Крігер рекомендує приймати наступними: ξ = 1 для прямокутних биків і засад; ξ = 0,7 для напівкруглих і прямолінійно загострених биків; ξ = 0, 4 для криволінійно загострених биків.

 

План Розріз І-І Вузол А

Рис. 9.3. Водозливна гребля:

1 – берегові устої; 2 – розділові бики; 3 – водозливи;

4 – затвори; 5 – вертикальні напрямні затворів.

 

Необхідно зазначити, що наведена формула (9.7), а також емпіричні формули інших авторів лише наближено відображають умови бічного стискання реальних водозливів, що пов'язано з різноманіттям конструктивних рішень гребель і допоміжного обладнання. Наприклад, часто верхову (ріжучу) грань биків висувають у верхній б'єф (рис. 9.3). При цьому величина коефіцієнта бічного стискання Ɛ істотно змінюється. Вважається, що при висуненні биків у верхній б'єф на відстань L > c_B > 3*Н величина Ɛ = 1 для отворів, обмежених такими биками, причому при будь-якому контурі биків. Слід також враховувати можливість виникнення бічного стискання при обтіканні потоком вертикальних конструкцій (поз. 5 на рис. 9.3), що встановлюються по сторонах водозливних отворів в якості направляючих для затворів та інших обслуговуючих механізмів. При наявності таких конструкцій H.H. Павловський рекомендує вводити коефіцієнт Ɛ = 0,85... 0,95.

При проектуванні водозливних гребель необхідно враховувати режим руху потоку в нижньому б'єфі за водозливом і місце розташування гідравлічного стрибка. У практиці гідротехнічного будівництва спряження б'єфів проектують, як правило, за типом затопленого стрибка (див. рис. 5.4). Відгін стрибка викликає побоювання розмиву русла, що вимагає споруди у нижньому б'єфі спеціального дорогого кріплення. Для усунення відгону стрибка безпосередньо за водозливом влаштовують водобійні колодязі, стінки та інші гасителі енергії. Розглянемо приклад розрахунку водобійної стінки (рис. 9.4).

 

Рис. 5.4. Типи затопленого стрибка

 

Гідравлічний розрахунок водобійні стінки полягає у визначенні висоти стінки с’ і відстані L_кол, на якій її слід встановити (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Водобійна стінка

 

Висота водобійної стінки визначається за формулою:

c’ = k · h_раз - Н’, (9.8)

де: K = 1,05... 1,1 - коефіцієнт запасу; Н ' - напір над гребенем стінки; h_раз - роздільна глибина, що визначається за формулою (5.16):

(5.16)

де h_с - глибина стислого перетину:

(5.18)

де: φ – коефіцієнт швидкості; Е₀ – повна питома енергія в верхньому б’єфі відносно дна нижнього. Це рівняння вирішується методом ітерацій, методом підбору або графоаналітичним методом.

Напір Н' над стінкою визначається за формулою:

, (9.9)

де: q_ст = q_пл = Q_p/В - питома витрата водобійні стінки; σ_п - коефіцієнт підтоплення стінки (допустимо приймати як для безвакуумного водозливу практичного профілю); m’ - коефіцієнт витрати водобійні стінки (m' = 0,40... 0,44); - напір над водобійні стінкою з урахуванням швидкості підходу перед нею

Перед визначенням висоти водобійної стінки слід зауважити, що найчастіше заздалегідь невідомо підтоплена вона чи ні. У цьому випадку спочатку стінку розраховують в припущенні, що вона не підтоплена, тобто σ = 1, а потім перевіряють дві умови підтоплення (див. вище). Перевіряючи першу умову підтоплення за критерієм (5.15) при розрахунку роздільної глибини до h_{ро з} стисла глибина h’_с визначається з урахуванням повної питомої енергії перед водобійною стінкою відносно відмітки дна за нею зо формулою:

, (9.10)

де Е' - питома потенційна енергія перед стінкою, яка дорівнює роздільній глибині h_роз за умови, що відмітки дна перед водобійною стінкою і за нею збігаються. Якщо в результаті перевірки встановлюється, що стінка утворює підтоплений водозлив, то розрахунок повторюють з урахуванням коефіцієнта підтоплення σ^,_п методом ітерацій. Якщо при перевірці умови підтоплення з'ясовується, що за стінкою утворюється відігнаний стрибок, то в цьому випадку слід передбачити другу водобійну стінку (меншої висоти) і т. д. Висота кожної наступної стінки розраховується так само, як і висота першої. При цьому стінка розташована вище за течією розглядається як гребля.

Довжину колодязя, L_кол, відстань від нижньої точки водоскату до верхової грані водобійні стінки (див. рис. 9.4), визначається з умови розміщення вільного гідравлічного стрибка в межах колодязя:

, (9.11)

де: - запас довжини для розміщення нижнього вальця; - довжина вільного стрибка, яка визначається за формулами (5.5) - (5.9):

а) Формула Павловського (5.5):

б) Формула чертоусова (5.6):

в) Формула Пикалова (5.7):

де Fr₁ – критерій Фруда для перетину перед стрибком;

г) Формула Бахметева-Мацке (5.8):

д) Формула Сафранцева (5.9):

В дійсності в колодязі утворюється невільний (підпертий) гідравлічний стрибок, довжина якого менше вільного стрибка. В зв'язку з цим ряд авторів на підставі досвідчених даних рекомендують спрощені формули для визначення. Наприклад, М.Д. Чертоусов запропонував наступну емпіричну формулу:

(9.12)

де = 0,7... 0,8 - емпіричний коефіцієнт.

 

Таблиця 9.4.

Таблиця вихідних даних

Остання цифра шрифту	Q р.п м^3/с	Qпл м^2/с	n, шт	vy.в, м	Vосн.М	Передостання цифра шифру	а/св	а/в град.	а/ н, град.	hн м
										2,2
							0,3			2,3
							0,6			2,5
							0,9			2,7
										2,8
										2,9
							0,3			3,0
										ЗД
							0,6			3,2
										3,3

 

3. Визначити положення гідравлічного стрибка в нижньому б'єфі та при необхідності передбачити водобійні пристрої, які також вказати на поперечному профілі водозливу.

Порядок виконання роботи

1. З таблиці 9.4 виписати індивідуальні дані для вирішення завдання.

2. За формулою (9.3) визначити ширину водозливного фронту В. По знайденому значенню В з використанням формули (9.4) визначити ширину водозливних отворів b і округлити до найближчого стандартного розміру (див. таблицю 9.1).

З урахуванням прийнятого розміру отворів b уточнити значення ширини водозливного фронту В за формулою (9.2).

3. З використанням формул (9.1) і (9.6) розрахувати профілюючий напір Н_прф з умови, що Н_прф = Н₀.

4. За формулою (9.5) визначити висоту водозливу с_в.

5. У відповідності з індивідуальними даними і значеннями Н_прф і с _в розрахувати і побудувати в масштабі поперечний профіль водозливу практичного профілю за координатами Крігера-Офіцерова (див. таблиці 9.2 і 9.3) із зазначенням на кресленні основних розмірів ()

6. З використанням критерію (5.15) і формул (5.2), (5.16) і (5.18) визначити місце розташування гідравлічного стрибка за водозливом. Якщо розрахунковий стрибок виявиться відігнати, то запроектувати в нижньому б'єфі водобійні стінку. Висота стінки с' визначається за формулою (9.8) з використанням формули (9.9). Відстань від нижньої точки водоскатів да верхової грані водобійної стінки L_кол визначається за формулою (9.12).

7. Перевірити вид спряжіння потоків за водобійною стінкою і при необхідності передбачити другу водобійну стінку і т.д. Положення гідравлічного стрибка визначається так само, як і в пункті «6» з урахуванням того, що повна питома енергія Е'₀ перед стінкою визначається за формулою (9.10), а сама стінка розглядається як водозлив практичного профілю.

8. Нанести на поперечний профіль водозливу розраховані водобійні пристрої із зазначенням відповідних розмірів (с_і', L_кол,і та ін.)

 

Приклад розрахунку

Потрібно провести гідравлічний розрахунок безвакуумного водозливу практичного профілю (Крігера-Офіцерова) з водобоєм в нижньому б'єфі.

Вихідні дані приймаємо за варіантом № 00 (див. таблицю 9.4): розрахункова паводкова витрата Q_р.м = 12 м³ /с: питома витрата греблі = 5 м²/с: кількість водозливних отворів n = 2; відмітки рівня води у верхньому б'єфі _у.в = 202 м і дна біля основи водозливу _осн = 185 м; відношення розмірів верхової грані водозливу α/с_в = 0; кути нахилу до горизонту верхової грані α_в = 90° і прямолінійної ділянки низової грані α_н = 15°; побутова глибина в нижньому бьефі h_н = 2,2 м. Підтоплення греблі і бічне стиснення струменя відсутні, σ_п = 1 и Ɛ = 1.

 

Рішення

1. Розрахунок ширини водозливного фронту і водозливних отворів.

Попередньо визначимо ширину водозливного фронту за формулою (9.3) і водозливних отворів за формулою (9.4):

Округляємо розмір b до найближчого стандартного значення (див. таблицю 9.1). Приймаємо b = 1,25 м. Тоді ширина водозливного фронту дорівнює:

B = b · n = 1,25 · 2 = 2,5 м.

При цьому зміниться значення питомої витрати q_пл:

Приймаємо такі розрахункові параметри: питома витрата греблі q_пл = 4,8 м²/с; ширина водозливного фронту В = 2,5 м; ширина водозливних отворів b = 1,25 м.

2. Визначення профілюючого напору і висоти водозливу.

Визначаємо коефіцієнт витрати m за формулою (9.6):

Профілюючий напір Н_прф визначаємо за формулою (9.1) за умови, що Н_прф= Н₀:

Висоту водозливу визначаємо за формулою (9.5):

Остаточно приймаємо такі параметри водозливу: профілюючий натиск Н_прф = 1,75 м; висота водозливу с_в = 15,2 м.

3. Визначення типу сполучення потоків в нижньому б'єфі та розрахунок водобійних пристроїв.

Положення гідравлічного стрибка за водозливом визначаємо за критерієм (5.15). Для цього спочатку визначимо критичну глибину Н_кр за формулою (5.2), глибину стисненого перерізу Н_с за формулою (5.18) і роздільну глибину Н_роз за формулою (5.16).

Визначимо критичну глибину (в інженерних розрахунках для нерівномірних потоків допустимо приймати коефіцієнт Коріоліса α = 1):

Глибина стисненого перерізу:

Вирішуємо методом ітерацій. Коефіцієнт швидкості φ для водозливу практичного профілю приймаємо 0,94. Таким чином, отримаємо:

Остаточно в третьому наближенні отримали h_c = 0,282 м.

Роздільна глибина:

На підставі критерію (5.15) встановлюємо, що в нижньому б'єфі за водозливом утворюється відігнаний гідравлічний стрибок, тому величина роздільної глибини Н_раз = 3,95 м більше глибини в нижньому б'єфі h_н = 2,2 м.

Для запобігання відгону стрибка передбачимо прямокутну водобійні стінку на всю ширину водозливних отворів, b_ст = b, і, відповідно, q_ст = q_пл. Висоту першої стінки с'₁ розраховуємо за формулою (9.8), попередньо визначивши за формулою (9.9) геометричний напір Н’₁ над гребенем стінки в припущенні, що стінка не підтоплена, σ'_п.1 = 1.

Повний напір над гребенем стінки:

Тоді геометричний напір над гребенем стінки:

Таким чином, розрахункова висота водобійні стінки:

Приймаємо с’₁ = 2,5 м. Тоді глибина води в утвореному колодязі:

а коефіцієнт запасу дорівнює:

Що не виходить за межі рекомендованого інтервалу 1,05 … 1,1.

Висота водобійні стінки c’₁ = 2,5 м більше глибини в нижньому б'єфі h_н = 2.2 м, відповідно, стінка не підтоплена (σ'_п1 = 1) і уточнення розрахунку не вимагається.

Довжину підошви водобійні стінки L_ст.1 конструктивно приймаємо рівною її висоті, тобто L_ст.1 = c’₁ = 2,5 м.

Визначаємо місце встановлення водобійної стінки. Для цього спочатку розраховуємо довжину вільного стрибка L_пр.1 за формулою Чертоусова (5.6), приймаючи, що перша сполучена глибина h₁ = h_с = 0,282 м, тоді:

Відстань по дну від нижньої точки водоскатів до верхової грані водобійної стінки визначаємо за формулою (9.12):

Конструктивно приймаємо L_кол1 = 14,0 м.

Остаточно приймаємо такі конструктивні параметри першого ступеня водобоя: висота водобійної стінки с’₁ = 2,5 м; довжина підошви водобійної стінки L_ст.1 = 2,5 м; відстань по дну від нижньої точки водоскатів до верхової грані водобійної стінки L_кол.1 = 14,0 м.

Визначаємо положення гідравлічного стрибка за першою водобійною стінкою (методика розрахунку аналогічна представленій вище при визначенні положення гідравлічного стрибка за водозливом).

Критична глибина h_кр = 1,33 м - без змін.

Глибина стисненого перерізу:

Тоді:

Значення другого і третього наближень відрізняються менше ніж на 1%, тому остаточно приймаємо h_c.1 = 0,592 м. Роздільна глибина:

Так як величина роздільної глибини h_роз.1 = 2,54 м більше глибини в нижньому б'єфі h_н = 2,2 м, то за першою водобійною стінкою також утворюється відігнаний гідравлічний стрибок, отже, необхідно передбачити другу водобійну стінку.

Розрахунок другої водобійної стінки проводимо аналогічно розрахунку першої стінки. Повний напір над гребенем другої стінки Н’₀₂ = 1,88 - як і раніше. Геометричний напір над гребенем другої стінки:

Таким чином, розрахункова висота другої водобійної стінки:

Приймаємо с’₂ ​​= 1,1 м. Тоді глибина води в утвореному колодязі:

Коефіцієнт запасу дорівнює:

що не виходить за межі рекомендованого інтервалу 1,05... 1,1.

Довжину підошви водобійної стінки L_cn.1 конструктивно приймаємо рівною її висоті, тобто L_{ст, 2} = с'₂ = 1,1 м.

Визначаємо місце встановлення водобійної стінки.

Критерій Фруда для стисненого перерізу:

Відстань по дну від низової грані першої стінки до верхової межі другої водобійної стінки:

Конструктивно приймаємо L_кол2 = 10,0 м.

Висота другої водобійної стінки с'₂ = 1,1 м менше глибини в нижньому б'єфі h_н = 2,2 м. Тому, можливо, стінка підтоплена. Перевіримо виконання другої умови підтоплення, для чого визначимо положення гідравлічного стрибка за другою стінкою по вже використаній методиці.

Критична глибина h_кр = 1,33 м - без змін.

Глибина стисненого перерізу:

Тоді:

Значення третього і четвертого наближень відрізняються менше ніж на 1%, тому остаточно приймаємо h_с.2 = 0,776 м.

Роздільна глибина:

Так як величина роздільної глибини h_роз.1 = 2,1 м менше глибини в нижньому б'єфі h_н = 2,2 м, то за другою водобійною стінкою буде мати місце затоплений гідравлічний стрибок. Це означає, що відгін стрибка ліквідований і водобійних пристроїв більше не потрібно. У той же самий час виконується друга умова підтоплення, отже, друга водобійна стінка підтоплена σ_п.2 <1, що вимагає уточнення розрахунку її висоти.

Використовуючи додаток П.5, уточнюємо коефіцієнт підтоплення σ^’_п2. Для цього визначаємо перевищення рівня води в нижньому б'єфі над гребенем водобійної стінки:

Далі обчислимо відношення:

Встановлюємо значення коефіцієнта підтоплення σ^’_п2 = 0,957.

З урахуванням коефіцієнта підтоплення уточнюємо:

Приймаємо с’₂ ​​= 1,0 м. Тоді глибина води в утвореному колодязі:

а коефіцієнт запасу дорівнює:

що не виходить за межі рекомендованого інтервалу 1,05... 1,1.

Довжину підошви водобійної стінки приймаємо L_ст2 = c’₂ = 1,0 м. Остаточно приймаємо такі конструктивні параметри другої ступені водобою: висота водобійні стінки с'₂ = 1,0 м; довжина підошви водобійної стінки L_ст2 = 1,0 м: відстань по дну від нижньої точки водоскату до верхової грані водобійної стінки L_кол.2 = 10.0м.

 

 

ДОДАТКИ

Додаток 3.

Коефіцієнт форми σ_ф без вакуумного водозливу практичного профілю,

Додаток 4.

Коефіцієнт повноти напору σ_н безвакуумного водозливу практичного профілю, побудованого за координатами Крігера-Офіцерова