Водоотводящие системы и сооружения (часть 2)

Перепады с водосливом практического профиля

Гидравлический расчет перепадов с водосливом практического профиля производится по формулам гидравлики для сопряжения бьефов и сводится к определению длины водобойной части l_к = l₂, глубины водобойного колодца d_к 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 T₀’ на подходе, задаваясь первоначальной глубиной водобоя d_К’:

T₀’ = H₀ + P + d_К’ ,

где H₀ = h + v²/2g (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 h_c’’:

,

где h_c’ – первая сопряженная глубина, рассчитываемая по формуле:

h_c’ = Q/bv_c,

здесь Q – пропускная способность перепада,
b – ширина водослива или водобойного колодца (принимается равной, например, диаметру коллектора),
h_кр – критическая глубина:

.

Определяется глубина водобойного колодца:

d_к = B - h_н = σh_c’’ - h_н,

где B – высота водяной подушки,
σ – коэффициент (1,05),
h_н – глубина воды в отводящем коллекторе.

Если d_к и d_К’ значительно отличаются, то расчет повторяют до тех пор, пока погрешность между ними не станет незначительной.

Рассчитывается длина водобойной части:

l_К = 2,7h_c’’.

Определяются координаты поверхности водослива по следующей формуле:

,

где l₁ – длина водослива:

.

Наконец, общая длина перепадного колодца составит:

L = l₁ + l_К.