Контрольные вопросы

1. Какие трубопроводы называются короткими и длинными, простыми и сложными? В чем особенности гидравлического расчета таких трубопроводов? 2. Изложите методику решения трех типовых задач расчета простого короткого трубопровода. 3. Какова особенность расчета трубопроводов с параллельным соединением линий? 4. Чем отличается определение диаметра магистрального трубопровода и его ответвлений при расчете тупиковой водопроводной сети? 5. Что такое сифон и каковы особенности его гидравлического расчета? 6. В чём заключается преимущество кольцевого трубопровода? 7. Что такое гидравлический удар в трубопроводе. 8. Меры снижения динамической нагрузки при гидравлическом ударе.

7 Равномерное движение потока в открытых руслах

7.1 Виды движений жидкости в открытых руслах

Открытыми каналами и руслами называются потоки, имеющие свободную поверхность, на которую действует атмосферное давление.К таким потокам относятся реки, ручьи, искусственные каналы, быстротоки, гидравлические лесосплавные лотки. К открытым потокам относятся и некоторые закрытые трубопроводы, в которых жидкость движется при неполном заполнении сечения (туннели, сточные желоба).

Движение жидкости в открытых потоках разделяют на установившееся и неустановившееся (рисунок 7.1).

При установившемся движении основные параметры потока – скорость и давлениеP– зависят от положения рассматриваемой частицы жидкости в потоке и не зависят от времени, т.е. = f(x,y,z), P=f(x,y,z). При неустановившемся движении = f(x,y,z,t), P = (x,y,z,t).

Примером неустановившегося движения жидкости служит движение паводковых вод, цунами, движение волн.

В рассматриваемом курсе ограничимся изучением только лишь установившегося движения.

Установившееся движение может быть равномерным и неравномерным. Равномерное движение потока наблюдается в русле с постоянной формой поперечного сечения ( = const) и постоянной средней скоростью движения ( = const).

Если же глубина потока переменна по длине (h ≠ const), то наблюдается неравномерное движение. Такое движение происходит при истечении жидкости через водосливы, истечение из-под щита, движение на быстротоке, движение в русле реки при установке поперечной лесозадерживающей запани.

Рисунок 7.1

Различают движение безнапорное и напорное.

Безнапорным называется движение потока со свободной поверхностью, например движение воды в реках и каналах.

Напорным называется движение потока без свободной поверхности, например движение воды в сплошь заполненной трубе.

7.2 Типы русел

При изучении движения потока в открытых руслах вводится понятие призматическое цилиндрическое русло и призматическое нецилиндрическое русло.

В призматическом русле форма и размеры сечения 1-2-3-4 русла постоянны вдоль всего потока (рисунок 7.2.), в то время как глубина потока и живое сечение потока могут быть переменными по длине потока (h ≠ const, ≠ const ). Нельзя смешивать понятия поперечного русла и живое сечение потока.

В непризматическом русле форма его не постоянна по длине. Такие русла могут быть расширяющимися или сужающимися в плане (рисунок 7.3.

Рисунок 7.2

Рисунок 7.3

В зависимости от уклона дна различают три типа русла: с прямым уклоном дна i > 0, горизонтальнымi = 0 и обратным уклоном дна (рисунок 7.4),i < 0.

Рисунок. 7.4