2.3. Водобойный колодец

Водобойный колодец (рис.2.8) глубиной для затопления гидравлического прыжка должен обеспечивать в месте его образования глубину спокойного потока выше второй сопряженной :

(2.18)

Рис.2.8. Схема водобойного колодца

С учетом коэффициента затопления прыжка глубину определяют по формуле

(2.19)

Устройство колодца увеличивает первоначальную высоту стенки падения p, поэтому глубину колодца определяют методом последовательного приближения.

48

Первоначально глубину и определяют так же, как и в перепадах. Пренебрегая в первом приближении величиной и полагая , находят по формуле (2.19) глубину колодца .

Во втором приближении расчет производят аналогично, но глубины и определяют с учетом высоты падения на величину , т. е. принимают .

Обычно второе приближение можно принять за окончательное. Поэтому в формуле (2.19) используют в случае пренебрежения перепадом на выходе из колодца . Если учитывают, то принимают . Выход из колодца работает как подтопленный водослив с широким порогом, и перепады отметок на выходе определяют по формуле

(2.20)

где - коэффициент скорости, принимаемый равным 0,95.

Длину водобойного колодца принимают равной дальности полета струи и длине подпертого гидравлического прыжка

(2.21)

2.3.1. Пример расчета

Исходные данные:

Расход - 9 куб.м/сек; глубина потока в верхнем бьефе - 1,16 м ; высота перепада - 1,5 м; подводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,004); отводной канал трапецеидального профиля (коэф. заложения откосов - 1,5; ширина по низу - 1,3 м; коэффициент шероховатости 0,03; уклон русла - 0,001); Перепад и водобой перепада облицован бетоном (коэффициент шероховатости 0,014).

Решение.

Нормальная глубина на водобое равна 1,41 м.

Определяем глубину в сжатом сечении за перепадом из уравнения(2.1)

= ;

49

Так как используется простейший водослив на перепаде, то коэффициент сжатия - , принимаем равным единице. Коэффициент скорости определяем в зависимости от = ,  = 0,92. Скорость на гребне падения -

м/с.

= ; = 0,75 м.

Определяем вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка относительно глубины в сжатом сечении =1,67.

Определяем глубину колодца в нулевом приближении, принимая =1,2 и =0.

=1,2*1,67 - 1,41 = 0,59 м.

Определяем глубину в сжатом сечении за перепадом с учетом увеличения высоты падения на перепаде. Получаем =0,72 м

Определяем вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка относительно глубины в сжатом сечении =1,72 м.

Определяем величину перепада по формуле (2.20), принимая =1,05 и  = 0,95

м.

. Определяем глубину колодца в первом приближении

=1,05*1,72 - (1,41+0,19) = 0,19 м.

Определяем глубину в сжатом сечении за перепадом с учетом увеличения высоты падения на перепаде. Получаем =0,74 м

Определяем вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка относительно глубины в сжатом сечении =1,68 м.

Определяем величину перепада по формуле (2.20), принимая =1,05 и  = 0,95.

м.

. Определяем глубину колодца во втором приближении

=1,05*1,72 - (1,41+0,18) = 0,17 м.

50

Дальнейшее уточнение глубины колодца не имеет смысла.

Определяем длину колодца по формуле (2.12)

+3*1,68 = 7,93 м.