4.4. Гидравлический расчет выходного участка быстротока

Критическая глубина на призматическом участке быстротока

Раздельная глубина, сопряженная со сжатой глубиной в конце быстротока

Поскольку ширина по дну, заложение откосов, уклон и шероховатость бетонных облицовок подводящего и отводящего каналов равных между собой, то нормальная глубина в отводящем канале будет равна нормальной глубине в подводящем канале ( см. табл. 4.1.)

Можно видеть, что, таким образом, прыжок будет отогнанным, поэтому в конце быстротока необходимо выполнить водобойное устройство.

В качестве водобойного устройства принимается водобойный колодец, его глубина определятся по формуле

где - глубина воды в колодце

где коэффициент запаса (коэффициент затопления прыжка), равныйперепад на выходе из водобойного колодца

коэффициент скорости,

Поскольку изменение сжатой глубины в результате заглубления дана колодца ниже отметкиможно полагать несущественным, то расчет выполняется без повторных уточняющих итераций.

Таким образом, имеем

В результате глубина колодца составит

Длину гидравлического прыжка в водобойном колодце вычисляем по формулам Н.Н. Павловского

и М.Д. Чертоусова

Принимая в качестве расчетного максимальное значение ,длину водобойного колодца, отсчитываемую от сжатого сечения, определяем по формуле

Выходной оголовок отводящего канала, устраиваемый за водобойным колодцем, имеет углы расхождения открылков .

5. Гидравлический расчет судоходного шлюза

Задачей расчета является определение основных размеров клинкетного отверстия и водопроводных галерей шлюза, а также определение гидравлических характеристик процесса опорожнение нижней камеры шлюза.

5.1. Исходные данные

Таблица 5.1

Исходные данные для гидравлического расчета шлюза

№	Наименование заданного параметра	Обозначение, величина, описание
1	Длина камеры шлюза, м
2	Ширина камеры шлюза, м
3	Глубина в верхнем и нижнем бьефах и минимальная глубина в камерах шлюза, м
4	Высота стенки падения, м
5	Время наполнения - опорожнения камеры шлюза, м

5.2. Определение размеров клинкетного отверстия при наполнении верхней камеры шлюза

Наполнение верхней камеры шлюза осуществляется в два этапа:

1) на первом этапе в период наполнение верхней камеры от глубиныдо глубиныпроисходит при незатопленном клинкетном отверстии и постепенном равномерном поднятии затвора в головных воротах шлюза от закрытого положениядо полного открытия;

2) на втором этапе период при полном открытии затвораи затопленном клинкетном отверстии происходит полное наполнение верхней камеры шлюза от глубиныдо глубины, соответствующей уровню верхнего бьефа.

При этих условиях расчетную высоту клинкетного отверстия в шлюзовых воротах в голове верхней камеры найдем из выражения

где площадь зеркала воды в камере шлюза,ширина клинкетного отверстия,среднее значение коэффициента расхода при постепенном открытии затвора клинкетного отверстия;коэффициент расхода, соответствующий максимальному (полному) открытию затвора клинкетного отверстия.

Для определения среднего и максимального значений коэффициента расхода воспользуемся формулой определения его текущих значений при постепенном открытии затвора клинкетного отверстия

где коэффициент гидравлического сопротивления плоского затвора с острым ребром [1], зависящий от его относительного открытия(табл. 5.2).

Результаты расчета текущих значений коэффициента расхода по формуле сведены в четвертую строку табл. 5.2.

Таблица 5.2

Значения коэффициентов гидравлического сопротивления

и расходадля затвора клинкетного отверстия

	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
		193	44	18,05	8,4	4,27	2,4	1,1	0,64	0,34	0,25
	0	0,072	0,149	0,229	0,326	0,436	0,542	0,690	0,781	0,864	0,894

Примечание: текущее (промежуточное) открытие затвора,;полное открытие затвора,.

Можно видеть, что по данным табл. 5.2 среднее значение коэффициента расхода равно , а максимальное присоставляет

Отсюда

При этом время открытия затвора составит