17.5. Водослив практического профиля

В гидротехнической практике чаще других встречаются водосливы практического профиля или с широким порогом. Водосливные плотины гидроэлектростанций, головных сооружений оросительных систем и т.д. представляют собой водосливы практического профиля. Водосливы практического профиля могут иметь различные очертания: криволинейного (рис. 17.7), прямоугольного (рис. 17.8), полигонального профиля (рис. 17.9). В гидротехнической практике наибольшее применение получили водосливы криволинейных форм.

Рис. 17.8 Рис. 17.9

Незатопленный водослив. Водослив практического профиля считается незатопленным, если уровень нижнего бьефа лежит ниже гребня водослива (рис. 17.10).

h_b < p.

Формула расхода через незатопленный водослив практического профиля имеет вид общей формулы водосливов (17.1). Но так как на практике подводящее русло у водосливных плотин обычно имеет неправильное сечение, в формуле расхода водослива практического профиля необходимо учитывать скорость подхода и боковое сжатие потока. Влияние скорости подхода V₀ учитывается путем исправления напора Н на величину скоростного напора скорости подхода

.

Влияние бокового сжатия потока учитывается введением поправочного коэффициента на сжатие струи (при ориентировочных расчетах значение коэффициента бокового сжатия принимается в пределах ε = 0,86 – 0,95 или в среднем ε ≈ 0,90). Расчетная формула расхода через незатопленный водослив практического профиля имеет вид

. (17.3)

Коэффициент расхода m для водосливов практического профиля изменяется в широких пределах в зависимости от формы стенки водослива, величины напора и т.д. В качестве средних значений для коэффициента расхода можно принимать следующие:

1. Для водосливов криволинейного профиля

m = 0,45 – 0,49.

2. Для водосливов прямоугольного и полигонального профиля

m = 0,40 – 0,43.

17.6. Водослив с широким порогом

Водосливом с широким порогом называется водослив, имеющий горизонтальный порог, длина которого δ в 2-3 раза превышает напор Н (рис. 17.11). Обычно считается, что на пороге его имеет место плавноизменяющееся движение, близкое к параллельно-струйному.

Рис. 17.10 Рис. 17.11

Незатопленный водослив. Незатопленный водослив с широким порогом характеризуется наличием двух перепадов свободной поверхности – в начале и в конце порога (рис. 17.11). Водослив считается незатопленным, когда уровень нижнего бьефа расположен ниже порога водослива, или когда высота подтопления меньше 0,8 напора, т.е. условие незатопленного водослива с широким порогом будет

h_b < p или (h_b - p) < 0,8 Н.

В конце горизонтальной части порога устанавливается примерно постоянная глубина h = h_к – критическая глубина.

Расход через незатопленный водослив с широким порогом определяется по формуле (17.3). Коэффициент расхода водослива с широким порогом при отсутствии бокового сжатия изменяется в пределах m = 0,320-0,385 и может быть определен по специальным формулам.

Затопленный водослив. Водослив с широким порогом считается затопленным, когда уровень нижнего бьефа находится выше порога водослива на величину более 0,8 Н₀. Все необходимые коэффициенты для расчета водосливов с широким порогом берутся из таблиц или по полуэмпирическим формулам и здесь не приводятся.