2.4. Водобойная стенка

Водобойные стенки (рис.2.9) рассчитывают исходя из тех же принципов, что и водобойные колодцы. Разница лишь в том, что перед водобойной стенкой, работающей как водослив с тонкой стенкой, образуется подпор, и необходимо проверять условия сопряжения бьефов ниже стенки. Высоту стенки определяют по формуле

(2.22)

где степень затопления водослива;

Н - напор перед стенкой относительно ее гребня.

Рис.2.9. Схема водобойной стенки

Напор перед стенкой определяют в первом приближении из условия работы водобойной стенки как неподтопленного водослива; при этом коэффициент расхода принимают .

Полный напор перед стенкой вычисляют по формуле

(2.23)

51

Затем определяют глубину в сжатом сечении за перепадом (см. расчет перепада). Принимая = , определяют вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка .

Величину статического напора находят из выражения

(2.24)

где - ширина стенки водослива.

Далее проверяют режим работы стенки - не является ли она подтопленной. Для возникновения подтопленного режима необходимо выполнение двух условий:

1. (2.25)

2. (2.26)

Значения определяются по графику приведенному на рис.2.3.

Если оба эти условия выполняются, то стенка работает как подтопленная и ее высоту можно уменьшить. Для определения высоты такой стенки необходимо построить график зависимости расхода от высоты стенки, используя данные, ранее полученные при расчете стенки. Расход через подтопленный водослив с тонкой стенкой определяется по формуле

(2.26)

где - коэффициент подтопления, величину которого можно определить по формуле

(2.27)

С учетом величин, полученных в расчете стенки, работающей как незатопленный водослив, получаем

(2.28)

52

. (2.29)

По полученному графику определяют новое значение высоты водобойной стенки.

При расчете водобойных стенок обязательно проверяют тип сопряжения ниже водобойной стенки. Если оказывается возможным надвинутый или затопленный прыжок, то требуется установка стенки меньшей высоты.

Методика расчета второй стенки ( а в некоторых случаях и третьей) водобойной стенки та же, что и первой. Запас удельной энергии над гребнем водобойной стенки составляет

Расстояние от стенки падения до водобойной стенки определяют так же, как и длину водобойного колодца.

2.4.1. Пример расчета

Исходные данные.

Используем данные примера расчета одноступенчатого перепада

Решение.

Напор перед стенкой определяют в первом приближении из условия работы водобойной стенки как неподтопленного водослива; при этом коэффициент расхода принимают .

Полный напор перед стенкой вычисляют по формуле

м

Затем определяют глубину в сжатом сечении за перепадом (см. расчет перепада). Принимая = , определяют вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка .

Величину статического напора находят из выражения

м.

где - ширина стенки водослива.

53

Определяют высоту стенки =1,05*2,49-1,76= 0,85 м.

Далее проверяют режим работы стенки - не является ли она подтопленной. Для возникновения подтопленного режима необходимо выполнение двух условий:

1. = 1,53 - 0,85 =0,68 > 0

2. ; (1,76+ 0,85 - 1,53)/0,85 = 1,08 > 0,75 - водослив неподтопленный.

Методика расчета второй стенки ( а в некоторых случаях и третьей) водобойной стенки та же, что и первой. Запас удельной энергии над гребнем водобойной стенки составляет

Дальнейшие расчеты показали, что требуется большое число стенок для гашения энергии потока ( р2= 0,65; р3= 0,55; р4= 0,51). Поэтому необходимо изменить уклон водобоя. Примем что уклон водобоя равен 0,002. Тогда нормальная глубина в отводящем русле будет равна 2,25 м.

= (1,76+ 0,85 - 2,25)/0,85 = 0,43 < 0,75 - водослив подтопленный

Если оба эти условия выполняются, то стенка работает как подтопленная и ее высоту можно уменьшить. Для определения высоты такой стенки необходимо построить график зависимости расхода от высоты стенки, используя данные, ранее полученные при расчете стенки. Расход через подтопленный водослив с тонкой стенкой определяется по формуле

где - коэффициент подтопления, величину которого можно определить по формуле

С учетом величин, полученных в расчете стенки, работающей как незатопленный водослив, получаем

54

.

По полученному графику определяют новое значение высоты водобойной стенки.

Высота стенки будет равна 0,53 м Длина водобоя получается равной :