Для этого предварительно вычисляют значения

(16)

где а - масштаб по оси уровней Z_с (1 см = “а” м);

b - масштаб по оси модулей сопротивления F (1 см – “b” с²/м⁵).

Построения начинают по судоходному рукаву от известной отметки уровня в нижнем сечении Z_н = 10.00 м, проводя лучи под уг­лом φ_с к вертикальной оси Z_с с использованием кривой F= f (Z_с) соответствующего расчетного участка (см. рис.10). В результате находят падение уровня ΔZ_i на расчетных участках и отметку уровня Z_в в верхнем (выше острова) сечении участка. Полученная отметка Z_в по горизонтали переносится на график F= f(Z_с) несудоходного рукава, где построения выполняют, спускаясь от Z_в под углом φ_нс до сечения в створе запруды, и находят отметку Z_вб верхнего бьефа запруды. Затем под тем же углом φ_нс проводят лучи, поднимаясь от ниж­него сечения с отметкой Z_н = 10.00 м до сечения в створе запруды , и находят отметку Z_нб нижнего бьефа запруды.

4. Определяется перепад уровней на запруде как разница отметок верхнего и нижнего бьефов запруды ΔZ_з = Z_вб –Z_нб.

5. По результатам графических построений (см. рис.10) строятся кривые свободной поверхности при проектном состоянии, которые совмещаются с бытовой кривой свободной поверхности (см. рис.9). Эти кривые дают наглядное представление о влиянии запруды на положение свободной поверхности воды по длине затруднительного участ­ка.

5.4. Определение отметки гребня запруды

При пропуске меженного расхода воды запруды обычно работают в потоке в качестве незатопленных или затопленных водосливов с широким порогом. С повышением уровня и увеличением расхода воды вероятной становится работа запруды в качестве затопленных водос­ливов с широким порогом и практического профиля.

Вид водослива (рис. 11.19 [1]), в стадии которого работает запруда, зависит от отношения напора Н к ширине гребня запруды b_г.

Отношения (Н / b_г) ≤ 0.5 соответствуют случаям работы запруды в потоке в стадии водослива с широким порогом, а отношения (Н / b_г) > 0.5 - случаю работы запруды в качестве водослива практического профиля. Условия, при которых водосливы оказывают­ся затопленными, имеют вид: 1) для водослива с широким порогом (h_п / H) ≥ 0.8 (где h_п - высота подтопления); 2) для водос­лива практического профиля - h_п > 0 и отношение (ΔZ_з / Р_н)< 0,7 (где Р_н - высота запруды над дном ниж­него бьефа).

Отметка гребня запруды Z_г находится как разница отметки верхнего бьефа Z_вб и напора Н на запруде

(17) Значение напора на запруде Н вычисляются по формуле водослива:

(18)

где σ_п - коэффициент подтопления;

m_р - коэффициент расхода;

b - ширина водослива по длине запруды;

V₀ - скорость течения на подходе потока к створу запруды.

Коэффициент подтопления σ_п, зависящий от напора и положения уровня в нижнем бьефе запруды, находится по графику σ_п = f(h_п/H), который представлен рис.12. Значение коэффициента расхода m_р, зависящие от ширины гребня и конструк­ции запруды, для водослива практического профиля (при H/b_г > 0,5) отделяются по графину m_р = f(Н/b_г) с учетом заложения низового откоса запруды m_н. График m_р = f (Н/b_г) представлен на рис.13. В случае работы запруды в качест­ве водослива с широким порогом (при H/b_г ≤ 0,5) значение коэффициента расхода принимается постоянным m_р = 0,34.