Друга і наступні ступені

Висота стінки падіння визначена раніше P'₂ = P' = 3,2 м.

Довжину ступені L_ст.2 визначаємо аналогічно 1-ій ступені з урахуванням того, що водобійна стінка попередньої ступені працює як водозлив практичного профілю. Тоді параметри, що входять до формул (8.9) та (8.10) наступні x'₂ = 0; η'₂ = 0 h'_с.2 = 0,6H₀₁ = 0,6·2,0 м = 1,2 м; m ≈ 0,4. Коефіцієнт φ ≈ 0,83 (за графіком на рис. 12.3). Отримаємо:

z₂ = P'₂ + η'₂ + h'_c.2/2 = 3/2 v + 0 + (1,2/2) м =3,8 м;

L_відл.2 = x'₂ + x₂ = 0 + 3,68 м = 3,68 м;

(значення другого і третього наближень відрізняються менше ніж на 1%, тому остаточно приймаємо h_с.2 = 0,636 м);

Fr_с.2 = = = 10,9

L_пр.2 =10,3 ·h_с.2 ·( −1)^0,81 =10,3 ⋅ 0,636 м⋅( −1)^0,81 =12,9 м .

Товщину водобійної стінки, як і раніше, приймаємо δ_ст.2 = δ_ст.1 = 1,1 м. Тоді довжина другої ступені дорівнює :

L_ст.2 = L_отл.2 + β· L_пр.2 + δ_ст.2 = 3,68 м + 0,8·12,9 м + 1,1 м = 15,1 м.

Довжини першої та другої ступені приймаємо рівними, причому вибираємо більше з двох значень, тобто L_ст.2 = L_ст.1 = 16,0 м. За формулою (9.8) перевіряємо висоту водобійні стінки c'₂ (m ≈ 0,4). Отримаємо :

м.

c'₂ = k · h_раз.2 – H₂ = 1,05 · 2,67 м – 1,80 м = 1,0 м.

Розраховане значення c'₂ не перевищує прийнятого раніше c' = c'₁ = 1,1 Отже, висоту водобійної стінки другого рівня також приймаємо c' ₂ = 1,1 м. Тоді глибина води на другій ступені складе%

h₂ = c'₂ + H₂ = 1,1 м + 1,80 м = 2,90 м.

Отримане значення h₂ менше висоти стінки падіння P'₂ = 3,2 м, тобто ступінь працює як непідтоплений водозлив, що було прийнято спочатку, і уточнення розрахунку не вимагається.

Коефіцієнт запасу в глибині колодязя:

k₂ = h₂ / h_раз.2 = 2,90 м / 2,67 м = 1,09.

Параметри другої та наступних рівнів (крім останнього) приймаються однаковими.

Остання ступень

У межах водобою останньої ступені перепаду необхідно забезпечити зміну бурхливого потоку в спокійний з утворенням насунутого або затопленого гідравлічного стрибка. Визначимо положення гідравлічного стрибка за критерієм (5.15). Глибина в нижньому б'єфі h_н = h₀ = 3,2 м. Роздільну глибину h_роз.9 визначимо, як і раніше, через глибину нижнього стиснутого перетину h_с.9. При цьому висоту стінки падіння на останньому рівні збільшимо на різницю P = 0,1 м, утворену в попередніх розрахунках, тобто P'₉= P'+P = 3,2 м + 0,1 м = 3, 3 м. Отримаємо:

(значення другого і третього наближень відрізняються менше ніж на 1%, тому остаточно приймаємо h_с.9 = 0,629 м).

h_раз = = = 2,69 м.

Таким чином, маємо h_роз.9 < h_н, отже, при заданих параметрах гідравлічній стрібок буде затопленим и застосування допоміжних водобійних прістроїв не вимагається.

Визначимо довжину водобою останньої ступені:

v'_с.9 = v'_с.2 = 4,18 м/с;

z₉ = 3,3 м + 0 + (1,2/2) м = 3,9 м;

x₉ = 4,81 м/с = 3,73 м;

L_отл.9 = 0 +3,73 м = 3,73 м;

Fr_c9 = = 11,3

L_пр.9 =10,3 ⋅0,629 м⋅( −1)^0,81 =13,0 м;

L_ст.9 = L_отл.9 + β L_пр.9 = 3,73м + 0,8·13,0 м = 14,1 м.

Приймемо довжину водобою останньої ступені L_ст.9=14м. Глибина води на останній ступені складатиме:

h₉ ≈ h_н = 3,2 м.

Отримане значення h₉ не перевищує висоти стінки падіння P'₉ = 3,3 м, тобто ступінь працює як непідтоплений водозлив, і уточнення розрахунку не вимагається.

Коефіцієнт запасу в глибині водобоя:

k₉ = h₉/h_раз.9 = 3,2 м/2,69 м = 1,19.

Цей запас гарантує, що відгін стрибка не виникне навіть у разі незапланованого пониження побутової глибини в нижньому б'єфі більш ніж на 0,5 м.

Розрахунок ступенів перепаду закінчений. Остаточно приймаємо такі розрахункові параметри: кількість ступеней n = 9; висоту вертикальних стінок падіння ступеней P' = 3,2 м (крім останьої); висота вертикальної стінки падіння останньої ступені P'₉ = 3,3 м; висота і товщина водобійніих стінок рівнів (крім останньої) c'= 1,1 м і δ_ст = 1,1 м; довжина водобою ступеней L_ст = 16,0 м (крім останнього); довжина водобою останньої ступені L_ст = 14,0 м; глибина води на першій ступені h₁ = 2,91 м; глибина води на другій ступені h₂ = 2,90 м; глибина води на останній ступені h₉ ≈ 3,2 м.