39.Удельная энергия сечения русла.

Представим на рисунке поперечное сечение какого либо русла., причём укажем на рисунке плоскость сравнения ОО.

Как известно, удельная энергия(полный напоh Hе), т.е. полная энергия, отнесённая к единице веса жидкости, для данного живого сечения выражается зависимостью . Удельной энергией сечения

Э наз-ся частное значение полной уд.энергии, подсчитанное в предположении, что плоскость сравнения проведена через самую нижнюю точку сечения русла. Для плоскости сравнения Од-Од имеем равенство: , а следовательно . Обратимся к анализу этих зависимостей . Будем считать, что при заданном расходе вода ч-з данное сечение русла может протекать с различными глубинами h. При различных глубинах будем получать разные вел-ны Э.Поэтому можем написать, что Э=f(h), и считать, что Э при указанной постановке вопроса целиком определяется глубиной .Из данных уравнений легко видеть, что: а)при h→0, получаем Э→∞. б) при h→∞, получаем также Э→∞. Известно, что если непрерывная функция при граничных значениях независимой переменной оказывается равной плюс бесконечности, то в промежутке данная ф-ция имеет, по крайней мере , один минимум.

Более подробный анализ показывает, что ф-ция м/б представлена кривой, имеющей один минимум. Как видно, кривая имеет две асимптоты: а)ОМ, направленную под углом 45 к осям координат; б) ОЭ- гориз.ось коорд-т. Площадь, покрытая на ч-же штриховкой, даёт эпюру изменения скоростного напора .В случае равномерного движения (h=const) Hе уменьшается вдоль потока(в связи с наличием потерь напора); вел-на же Э при равномерном движении не изменяется вдоль потока.

40.Нормальная глубина, критический уклон.

Рис.3.

На рисунке представлен поток, находящийся в состоянии плавно изменяющегося неравномерного движения(АВ- свободная поверхность этого потока). Расход считается заданным. Нормальной глубиной называется глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если бы в этом русле движение было равномерным. Нормальная глубина h_о , определяется по зависимостям случая равномерного движения. Все элементы, соответствующие нормальной глубине, обозначаем след. обр. : При таких обозначениях уравнение равномерного движения запишется в виде: .

Линия К-К, проведённая параллельно дну на расстоянии h_k от него, наз-ся линией критических глубин; линия N-N, проведённая параллельно дну на расстоянии h_о от него, наз-ся линией нормальных глубин.

Критический уклон. Положим, что нам заданы расход, форма и размеры русла, а так же к-т шероховатости n. Определённому уклону заданного русла будет отвечать вполне определённая глубина h_о. На рисунке представим наше русло, укреплённое как бы на шарнире О; тогда , придавая этому руслу разный уклон i, будем получать разные глубины h_о(h_о^’, h_о^’’ и т.д.).

Рис.4.к определению критического уклона.

В отличие от нормальной глубины критическая для заданного попер. сечения русла зависит только от расхода. От уклона не зависит. Поэтому на графике ф-ция выражается горизонтальной прямой. Как видно из графика, сущ. такой уклон, при котором h_о= h_k; этот уклон обознач-ся как и наз-ся критическим уклоном, и отвечает точке А пересечения кривой и горизонтальной прямой . Т.о. , критический уклон есть такой воображаемый уклон, который надо придать рассматриваемому цилиндрическому призматическому руслу, что бы при заданном расходе и при равномерном движении воды в русле нормальная глубина оказалась равной критической. Найдём выражение С этой целью представим себе, что русло имеет след. вид .

Рис 5.Русло с критическим уклоном

. Ранее при опред-ии h_k было получено: . Подставляя эту зав-ть в выраж-е для Q, получаем: или , откуда или окончательно .