Определение скорости течения в канале.
Средняя скорость
по живому сечению в канале,
,
определяется из формулы:
где
площадь
живого сечения, в котором необходимо
определить скорость.
Как правило, скорость необходимо знать, чтобы выяснить, является она размывающей или нет.
Определю скорость течения воды при нормальной глубине:
;
Определю скорость течения воды при критической глубине:
.
Для канала с шероховатостью поверхностей 0.025 допустимые скорости имеют следующие значения 4.2 – 6.2 .
Сравнивая полученные значения скоростей с допустимыми, можно сделать вывод о том, что в канале скорость воды размывающая. Нужно применять меры по укреплению русла.
2.2Быстроток
При значительных расходах воды, больших уклонах и наличии 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
(
).
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.
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 (0,7 - 0,8)
.
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 7° 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 таблице.
2.7.
|
1.33 |
1.33 - 2.00 |
2.00 - 3.33 |
|
0.1 - 0.2 |
0.2 - 0.4 |
|
