8.2.Основные элементы водослива
1. Профиль водослива – форма продольного (вдоль течения) сечения водослива;
2. Ширина водослива b – длина водосливного фронта (в направлении, перпендикулярном движению переливающийся через водослив жидкости);
3. Длина порога водослива l (по направлению течения);
4. Высота водосливной
стенки со стороны верхнего бьефа
,
рис.8.1.
5. Высота водосливной стенки со стороны нижнего бьефа Р;
6. Глубина воды в
отводящем русле (в нижнем бьефе) в
естественных (бытовых) условиях
;
7. Разность уровней
в верхнем и нижнем (при глубине
)
бьефахz.
8.3. Классификация водосливов
1. Водослив с
тонкой стенкой. Для
него характерно, что толщина водосливной
стенки (длина порога водослива) l
не влияет на форму переливающейся струи.
Для этого необходимо, чтобы выполнялось
условие
,
рис. 8.2.
Рис 8.1. Рис 8.2.
2. Водослив с широким порогом, рис 8.3. Обычно считают, что длина порога l должна находиться в следующих пределах (1,5-2,0)H<l<(10-12)H. Если l<(1,5-2)H, то водослив относят к водосливам практического профиля, а при l >(10-12)H – к каналам с горизонтальным дном.
3. Водослив практического профиля, рис 8.4. Верхняя часть гребня и низовая грань имеют плавное очертание, которое часто выполняется в соответствии с координатами струи, перетекающей через вертикальную стенку.
Рис. 8.3 Рис.8.4
Водосливы классифицируются также по наличию или отсутствию бокового сжатия (в плане) при истечении.
Водосливы без бокового сжатия, рис 8.5. Водосливы с боковым сжатием, рис. 8.6, а, б. К такому типу водосливов относятся, например, отверстия мостов.
По условиям высотного расположения свободной поверхности нижнего бьефа водосливы могут быть подтопленными и неподтопленными.
а) б)
Рис. 8.5 Рис. 8.6
Водослив называется подтопленным в том случае, если свободная поверхность в нижнем бьефе расположена так высоко (обычно выше порога водослива), что поток нижнего бьефа оказывает влияние на величину расхода, проходящего через водослив, рис. 8.7.
Водослив называется неподтопленным, если уровень нижнего бьефа не влияет на расход или напор водослива, рис. 8.8.
Рис 8.7 Рис8.8
8.4.Основная формула расхода водослива
Всегда можно расход (через водослив в частности) представить в виде
,
где V
– средняя скорость, а площадь сечения
S
при протекании через водослив всегда
пропорциональна произведению
,
гдеH
– напор. Скорость потока V
определяется
из условия, что потенциальная энергия
mgH,
обусловленная высотой H
над гребнем водослива преобразуется в
кинетическую энергию
;
при этом
.
Вводя поправочные безразмерные
коэффициенты, получим
и окончательно
|
|
(8.1) |
Эта формула применима ко всем водосливам. Очевидно, что для различных водосливов при одних и тех же длине порога b и напора H расходы будут различны; коэффициент расхода m также будет различным (по опытным данным 0,3< m <0,6).