Опыт показывает, что если гидравлически наивыгоднейшая глубина возрастает по сравнению с нормальной глубиной, то гидравлически наивыгоднейшая ширина уменьшается.

3.1.6. Определение скорости течения в канале

Средняя скорость по живому сечению в канале V, м/с, определяется по формуле

где ω – площадь живого сечения, в котором необходимо определить скорость.

Как правило, скорость необходимо знать, чтобы выяснить, является она размывающей или нет. Допускаемой (неразмывающей) скоростью Vдоп называют верхний предел средней скорости потока в канале (канаве), определяемый из условия отсутствия размыва потоком грунта канала (канавы) и укрепления [17]. Существуют различные

вающих) средних скоростей течения воды для несвязных и связных грунтов и для искусственных укреплений [11, 17] приведеныв прил. 6.

бинах, используяСформулы (2) и (19), и сравнить их с допускаемыми (неразмывающими) значениями. В результате анализа сделать вывод о необходимости дополнительного укрепления дна и откосов подводящего канала (канавы).

При выполнен курсовой работы студентам необходимо опре-

делить скорости течения при нормальной h01 и критической hк1 глу-

3.2. Быстроток

При значительных расходах воды или больших уклонах, при наличии в воде твёрдых включений и благоприятных геологических условиях, обеспечивающих устойчивое положение круто наклоненного лотка, наиболее целесообразны быстротоки.

22

Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном дна больше критического (i0>iк ) [16, 19].

Быстротоки могут быть призматические и непризматические. Призматические быстротоки представляют собой водопроводящие сооружения (естественные или искусственные русла, лотки постоянного сечения, водопропускные трубы), уклоны которых больше критического.

Искусственные быстротоки могут сооружаться железобетонными, бетонными, каменными, иметь типовую бетонную конструкцию и служить как для подведения воды к водопропускному сооружению в косогорных условиях, так и для отведения воды из водоотводных канав или водопропускных сооружений.

Поперечное сечение быстротока можетИотличаться от примыкающих к нему участков канала (подводящего и отводящего). В этом

Непризматические быстротоки также могут быть железобетонными, бетонными и каменными; устраиваются они в качестве переходных участков, при помощи которых поток сужается перед входом

в сооружение или расширяется на выходе из него.

случае устраивают переходные участки, пользуясь при их расчётах

условия поддержанСия необходбмой глубины потока в концевой части подводящего канала, т.е. сходя из условия поддержания в подводящем канале равномерного движения. Если ширина и глубина быстротока не ограничена и не определяется конструктивными соображениями, то принимают гидравлически наивыгоднейшее сечение (ГНП).

Уклон для входного участка быстротока (рис. 10) принимают равным уклону дна подводящего канала. Глубина в конце входной части (на изломе) принимается равной критической hк (в случае курсовой работы hк2 ), а при более чем двукратном превышении критиче-

ской глубины над нормальной глубиной на водоскате h02 глубина на

изломе дна равна hизл 0,7 0,8 hк .

При резком изменении уклона дна движение воды становится неравномерным. Поэтому расчёт водоската заключается в определении на нём глубин и скоростей потока на характерных участках и ос-

23

новная задача сводится к расчёту 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 (m 0 ).

При высоких скоростях течения воды на быстротоке поток захватывает пузырьки воздуха и в результате этого образуется водновоздушная смесь. Это явление (аэрация) приводит к увеличению глубин, что необходимо учитывать в расчётах. Коэффициент шероховатости стенок и дна канала для аэрированного потока na приближенно определяется по формуле

где a – коэффициент аэрации, зависит от уклона быстротока i02 .

По данным А. А. Ничипоровича [11], коэффициент а можно принимать по табл. 6 в зависимости от уклона быстротока i02 и гид-

равлического радиуса R.

24

Высоту стенок быстротока принимают с некоторым запасом, например, в 25 см, чтобы вода не вытекала на прилегающую местность.

Когда быстроток используется как самостоятельное сооружение и за ним в отводящем канале возникает гидравлический прыжок, то для сокращения участков крепления в конце быстротока или в начале отводящего канала устраивают водобойные стенки или водобойные колодцы.

В данной курсовой работе студентам предлагается выполнить и

Для определенияинормальной глубины на быстротоке можно воспользоваться любым звестным методом. Для закрепления знания формул и навыкаСв расчётах рекомендуем использовать метод, описанный в подразд. 3.1.1.

При вычислении модуля расхода, площади живого сечения, смоченного периметра и коэффициента Шези необходимо помнить, что при заданном расходе Q0 изменился уклон дна i02 , форма попе-

речного сечения и укрепление стенок канала (см. п.2.1, б). Причём коэффициент шероховатости в расчётах принимать с учётом аэрации потока:

В связи с увеличением скорости на водоскате нормальная глубина быстротока значительно уменьшится. Поэтому рекомендуемые для расчёта значения глубин не превышают 0,6 м.

25