Значения радиусов r сопряжения водослива с дном реки (или водобоем) в зависимости от напора на водосливе Но и высоты водослива р

Но, м	Р, м
	10	20	30	40	50	60
1	3,0	4,0	4,5	4,7	4,8	4,9
2	4,2	6,0	7,5	8,4	8,8	8,9
3	5,4	7,8	9,7	11,0	12,2	13,0
4	6,5	8,9	11,0	13,0	14,5	15,5
5	7,5	10,0	12,4	14,5	16,5	18,0
6	8,5	11,0	13,5	15,8	18,0	20,0
7	9,6	12,2	14,7	17,0	19,2	21,2
8	10,6	13,3	15,8	18,0	20,3	22,2
9	11,6	14,3	16,8	19,0	21,3	23,2

Примечания: Офицеров С.Я. рекомендует с учетом этой таблицы принимать R: для плотин на нескальном основании R=(0,5-1,0) Н; для плотин на скальном основании R=(0,25-0,5) Н. Здесь Н – напор на плотину; Н=НПУ ВБ – НПУ Н.Б.

Донный режим сопряжения происходит в виде гидравлического прыжка, при котором поток переходит из бурного состояния в спокойное (рис.5). В зависимости от глубины в нижнем бьефе гидравлический прыжок может быть отогнанным или затопленным. При затопленном прыжке скорости течения в нижнем бьефе за плотиной меньше, что уменьшает вероятность размыва дна.

Последовательность расчета донного режима сопряжения бьефов.

Определяется глубина в сжатом сечении потока h_c при сходе с водослива:

, м, (7)

где – расход в сжатом сечении, равный расходу на гребне плотины;

– скорость потока с сжатом сечении, определяемая по формуле:

, м/с (8)

здесь = 0,95- скоростной коэффициент. Так как h_c входит в левую и правую часть формулы (7) , она находится методом последовательных приближений. Полагая в первом приближении h_c=0 в формуле (8), находится , по которому снова определяется h_c по (7), и т.д. Обычно достаточно двух – трех приближений, чтобы полученное значение h_c по (7) было примерно равно заданному значению h_c в (8).

Определяется сопряженная глубина h₂ из уравнения гидравлического прыжка:

, м, (9)

где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределение скоростей течения по сечению потока, принимаемый равным 1,05 ÷ 1,1.

Сопряженная глубина h₂ сравнивается с глубиной в нижнем бьефе при пропуске паводка: = У пав Н.Б. - Дна. Если , то прыжок отогнанный, при котором будут значительные скорости течения в нижнем бьефе. Для получения затопленного прыжка устраивается водобойный колодец глубиной , или на эту же величину понижается отметка дна. В практической работе №2 рекомендуется понизить отметку дна, выполнить сопряжение сливной части плотины радиусом R с новым положением дна и повторить расчеты h_c и h₂ при новых значениях . После окончания расчетов выполняется рисунок донного режима сопряжения бьефов, на котором изображается профиль водосливной части плотины, построенный по таблице Кригера – Офицерова, и гидравлический прыжок длинной . На рис. 4,5 показан донный режим сопряжения бьефов при понижении отметки дна с 15.00 до 14.00 м.

Определяется допустимый удельный расход воды на рисберме по формуле:

, м²/с, (10)

где t_НПУНБ = НПУНБ - дна - глубина в нижнем бьефе при НПУНБ;

( )_доп – допустимая скорость течения , зависящая от рода материала, из которого изготовлена рисберма: бетонные плиты – 1,5 -2,5 м/с; железобетонные плиты -2,5 -3,0 м/с; камень -3,0-3,5 м/с. Удельный расход воды на рисберме q_р, определенный в практической работе №1, сравнивается с (q_р)_доп. Если , гасители на водобое и рисберме не требуются; если , на водобое и рисберме устраиваются пирсы, шашки, зубья, растекатели, носки-расщепители и их комбинации [4,7]. Обычно первый ряд гасителей располагают на расстоянии от сжатого сечения потока, равном 3h₂. Размеры гасителей подбираются в ходе лабораторных исследований. Приближенно пирсы и шашки принимаются прямоугольного или трапецеидального сечения с размерами: высота h=(0,75 – 1,00) h_c; ширина в =(0,5-1,0)h; они располагаются рядами в шахматном порядке в плане.

Оформление практической работы №2 при донном режиме

сопряжения бьефов.

Практическая работа №2 оформляется в виде: пояснительной записки с расчетами по донному режиму сопряжения бьефов и при необходимости с выбором типа гасителей; рисунка гидравлического профиля водосливной части плотины по таблицам Кригера – Офицерова с элементами донного режима сопряжения бьефов и гидравлического прыжка.

Режим сопряжения бьефов с отбросом струи для

плотин на скальном основании

Режим сопряжения бьефов с отбросом струи применяется для плотин среднего и большого напора на скальном основании во избежание размывов основания вблизи плотины и потери ею устойчивости. Вначале выполняется построение очертания безвакуумного водослива по таблицам Кригера – Офицерова от гребня до дна реки.

Определяется ширина плотины В_пл по дну по условиям ее прочности она откладывается на уровне дна от оси У. Если В_пл находится в пределах кривой водослива, сопряжение носка выполняется с касательной, проведенной из точки В к кривой водослива (рис.6). Построение носка выполняется следующим образом. Проводится горизонтальная линия на расстоянии от дна , где = НПУВБ –

 – напор при уровне паводка в нижнем бьефе. Сопряжение кривой водослива (или касательной к кривой водослива) выполняется с этой горизонтальной линией радиусом R, принимаем по таблице 2. Величин R должна быть в пределах (0,25-0,5) H. Центр окружности радиусом R находится в точке О пересечения прямой, проведенной параллельно указанной горизонтальной линии на расстоянии R от нее, и кривой (или прямой), проведенной параллельно очертанию водослива (или касательной к нему), на расстоянии R от нее. Перпендикуляр, опущенный из центра окружности О, проходит через нижнюю точку очертания носка (рис.6).Расстояние по оси х от этого перпендикуляра до границы носка со стороны нижнего бьефа предварительно принимается в пределах .

Высота носка а и угол , под которым поток воды сходит с носка в сторону нижнего бьефа, выбираются такими, чтобы получить наибольшую дальность отброса струн от плотины. вычисляется по формуле:

, (11)

где – скорость в сжатом сечении потока при сходе его с носка; здесь Н_С – напор в сжатом сечении, равный . Так как значительно меньше H_с, то приближенно, с некоторым увеличением V_с и , полагаем в формуле Н_с. Для определения наибольшей дальности отброса струи следует задать 8-10 значений высоты носка a, например 4-5 значений ниже У.Пав.Н.Б. и 4-5 значений выше У.Пав.Н.Б., с шагом 2 м по высоте. Для каждого а необходимо вычислить по формуле (11) при нескольких значениях угла : 10⁰; 20⁰; 30⁰; 40⁰; 50⁰; 60⁰ (табл.№4). По рассчитанным строятся графики зависимости для всех a (рис.7). Окончательно, для удобства эксплуатации и возможности ремонта, высота носка принимается на 1-3 м выше отметки уровня паводка в нижнем бьефе. По соответствующему графику определяется дальность отброса струи от плотины при принятой высоте носка. Радиусом сопряжения R очертание носка доводится до отметки, соответствующей принятой высоте носка. В результате построения очертания водослива и носка плотины устанавливается длина флютбета (рис.6).

Таблица 4