Быстроток
При значительных расходах воды, больших уклонах и наличии в воде твердых включений при благоприятных геологических условиях, обеспечивающих устойчивое положение круто наклоненного лотка, наиболее целесообразны быстротоки.
Быстротоком
называют искусственное сооружение
(русло) с уклоном больше критического
(
>
)
[2,10].
Рис. 2.8
Гидравлический расчет быстротока сводится к расчету входной части 1, лотка быстротока (водоската) 2 и выходного участка 3 (рис. 2.8).
Поперечное сечение быстротока может отличаться от примыкающих к нему участков канала (подводящего и отводящего), и тогда устраивают переходные участки, пользуясь при их расчетах рекомендациями по расчету сужающихся и расширяющихся бурных потоков [2,3,4].
Входная часть быстротока в этом случае представляет собой участок сужения с прямолинейными в плане боковыми стенками, сопрягающий подводящий канал с водоскатом. Ширину лотка быстротока рекомендуют принимать меньше ширины подводящего и отводящего каналов, т.к. благодаря высокой скорости течения на водоскате поперечное сечение потока невелико. Иногда входную часть устраивают в виде лотка той же ширины и формы, что и лоток быстротока. Но в том, и в другом случае гидравлический расчет входной части можно выполнить как для незатопленного водослива с широким порогом.
Ширина лотка быстротока может быть задана или определена из условия поддержания необходимой глубины потока в концевой части подводящего канала, т.е. исходя из условия поддержания в подводящем канале равномерного движения.
Уклон
для входного участка принимают равным
уклону дна подводящего канала. Глубина
в конце входной части (на изломе)
принимается равной критической
,
а при более чем двукратном превышении
критической глубины над нормальной
глубиной на водоскате
глубина
на изломе дна равна
.
Если
лоток быстротока уже, чем отводящий
канал, то выходную часть устраивают в
виде расширяющегося переходного участка.
Характер растекания бурного потока
может принимать различные формы.
Достаточно равномерное распределение
глубин в поперечных сечениях расширяющегося
выходного участка с прямолинейными
стенками может быть получено лишь при
их отклонении меньше чем на
от
оси потока.
Если ширина и глубина быстротока не ограничены и не определяются конструктивными соображениями, можно принимать гидравлически наивыгоднейшее сечение (2.1.4).
Расчет водоската заключается в определении на нем глубин и скоростей потока. Поэтому основная задача сводится к расчету и построению кривой свободной поверхности на быстротоке.
Скорость
течения в лотке быстротока бывает
высокой и требует применения
соответствующего материала для его
изготовления. Чаще всего это бетон. Из
технико-экономических соображений
бетонные быстротоки устраивают
прямоугольного сечения (
).
При
высоких скоростях течения на быстротоке
поток захватывает пузырьки воздуха, и
в результате этого образуется
водно-воздушная смесь. Это явление
(аэрация) приводит к увеличению глубин,
что необходимо учитывать в расчетах.
Коэффициент шероховатости стенок и дна
канала для аэрированного потока
приближенно определяется по формуле
,
(2.19)
где
–
коэффициент аэрации, зависит от значения
уклона быстротока
,
определяется по табл. 2.7.
В данной курсовой работе студентам предлагается выполнить и последовательно оформить расчет быстротока.
Таблица 2.7
|
|
|
|
|
|
|
|
