5.4. Определение отметки гребня запруды

При пропуске меженного расхода воды запруды обычно работают в потоке в качестве незатопленных или затопленных водосливов с широким порогом. С повышением уровня и увеличением расхода воды вероятной становится работа запруды в качестве затопленных водосливов с широким порогом и практического профиля.

Отметка гребня запруды Z_г находится как разница отметки верхнего бьефа Z_вб и напора Н на запруде

Значение напора на запруде Н вычисляются по формуле водослива:

где σ_п - коэффициент подтопления;

m_р - коэффициент расхода;

b - ширина водослива по длине запруды;

V₀ - скорость течения на подходе потока к створу запруды.

Коэффициент подтопления σ_п, зависящий от напора и положения уровня в нижнем бьефе запруды, находится по графику σ_п = f(h_п/H), который представлен рис.14. Значение коэффициента расхода m_р, зависящие от ширины гребня и конструкции запруды, для водослива практического профиля (при H/b_г > 0,5) отделяются по графину m_р = f(Н/b_г) с учетом заложения низового откоса запруды m_н. График m_р = f (Н/b_г) представлен на рис.15. В случае работы запруды в качестве водослива с широким порогом (при H/b_г ≤ 0,5) значение коэффициента расхода принимается постоянным m_р = 0,34.

Для вычисления скорости подхода V₀ заданный расход должен быть поделен на площадь ω_вб живого сечения верхнего бьефа:

Ширина водослива при определении напора на запруде принимается равной b = (0,7÷0,8)B, где В - ширина несудоходного рукава в створе запруды при уровне верхнего бьефа (этим соотношением учитывается, что при меженных уровнях прикорневые части запруды обсушены).

Для определения величины В на расчетном профиле сечения в створе запруды наносится линия, соответствующая уровню верхнего бьефа (рис.12). Для этого от линии расчетного среднемеженного уровня H_ср.м необходимо отложить разницу между отметкой верхнего бьефа и отметкой свободной поверхности при бытовом состоянии в условной системе высот в створе запруды . Значение берется из табл. 4 для сечения в створе запруды. Схема, поясняющая определение ширины В представлена на рис.11.

Расчет напора на запруде Н приходится выполнять подбором, так как до выполнения расчета неизвестен тип водослива, определяющий величину коэффициента расхода m_р, а также не решен вопрос о затопленности водослива, а, соответственно, неизвестен и коэффициент подтопления σ_п.

В курсовом проекте ширина по гребню принимается равной b_г =2.0 м, а заложение верхового и низового откосов, соответственно, m_в=1 и m_н=2.

Рис. 14. График зависимости коэффициента σ_п = f(h_п/H): 1 – при водосливе практического профиля; 2 – при водосливе с широким порогом

Рис. 15. График зависимости коэффициента m_р = f(H/b_г): 1 – при вертикальном и одиночном заложении низового откоса; 2 – при двойном заложении низового откоса

Библиографический список

1. Гришанин К.В., Дегтярев В.В., Селезнев В.М. Водные пути. – М.: Транспорт, 1986. – 400 с.

2. Руководство по улучшению судоходных условий на свободных реках. – СПб: СПГУВК, 1992. – 312 с.

3. Руководство по проектированию коренного улучшения судоход­ных условий на затруднительных участках свободных рек. – Л.: Транспорт, 1974. – 309 с.

4. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации выправительных сооружений из грунта. – М.: Транспорт, 1971. – 191 с.