1. Определение напора над водосливом.

Воспользуемся формулой расхода жидкости через водослив практического профиля криволинейного очертания:

Так как вопрос о расчёте колодца возникает толь­ко при условии, что водослив неподтопленный, то

σ_п = 1,0

Выражая напор, получим:

2. Определение сжатой глубины воды в нижнем бьефе при отсутст­вии водобойного колодца (рис. 1)

Такой расчет необходим, так как сопряжение при затопленном гидравлическом прыжке возможно и при отсутствии водобойного колодца.

Запишем уравнение Бернулли для сечения потока перед водосли­вом и для сжатого сечения в нижнем бьефе относительно плоскости О - О:

где V_с - средняя скорость потока в сжатом сечении.

Рис. 2 - Сопряжение бьефов в форме затопленного прыжка при наличии во­добойного колодца

Решая это уравнение относительно V_с с учетом ранее принятых обо­значений полного напора и коэффициента скорости, получим:

Так как Q = b·h_c ·V_c , то

Глубина h_с находится способом последовательных приближений.

Чтобы найти ориентировочное значение h_с, в первом приближении можно под корнем принять h_с = 0.

3. Определение второй сопряженной глубины прыжка

Принимаем глубину перед прыжком равной h_с и по формуле находим h″_c:

4. Определение естественной глубины воды в нижнем бьефе h_НБ (см. рис. 1 и 2)

Считая движение воды равномерным, h_НБ находят так же, как при решении задачи по расчету каналов (при выполнении условий схемы равномерного движения жидкости).

Если h″_c > h_НБ, то необходимо запроектировать водобойный колодец, глу­бина которого задается.

5. Определение сжатой глубины воды в нижнем бьефе при наличии водобойного колодца

Задачу решают аналогично материалу, изложенному в п. 2 с той разницей, что уравнение Бернулли записывают относительно пло­скости сравнения О' - О' (см. рис. 2).

В результате получим урав­нение для расхода воды:

Глубину h_c.кол находят способом последовательных приближений при заданном d_кол , например 0,5 м и более.

6. Определение второй сопряженной глубины гидравлического прыжка при наличии водобойного колодца

Принимаем h_c.кол и находим h^//_c.кол

Необ­ходимо, чтобы эта глубина h^//_c.кол была меньше глубины воды в колодце h_кол.

7. Определение глубины воды в водобойном колодце h_КОЛ

Из рис. 2 видно, что:

h_кол = h_НБ + d_кол + ∆z ,

где ∆z - перепад, образующий­ся перед уступом водобойного колодца.

Данный перепад определяют исходя из того, что выходная часть водобойного колодца работает как подтопленный водослив с широким порогом.

Расход воды для условий плоской задачи можно записать:

или

,

Откуда

,

где V_о.кол - средняя скорость потока в водобойном колодце.

Перепад ∆z подсчитывают способом последовательных приближений.