1.2 Расчет напора на оголовке и отметки гребня водослива

Расчет выполняется по универсальной формуле расхода водослива с учетом влияния скорости потока V₀на подходе к нему, коэффициентов бокового сжатия и подтопления .

где m - коэффициент расхода водослива;σ_n - коэффициент подтопления водослива;ε - коэффициент бокового сжатия при входе потока в водосливной пролет;g - ускорение силы тяжести,g= 9,81 м/с²; Н₀- полны напор на гребне водослива с учетом скорости подхода потока, м;

В- суммарная геометрическая ширина водосливных пролетов

, (1.2)

где b - ширина одного водосливного пролета,b= 14 м (строка 6 в табл. 1.1);N -количество водосливных пролетов в плотине,N = 10 (строка 5в табл. 1.1 ). При наличии на гребне водослива горизонтальной вставки ширинойС(строка 8 в табл. 1.1) коэффициент расходаmуменьшается на 3% , то есть в формулу (1.1) вводится множитель 0,97.

, (1.3)

Положим, что подтопление водослива отсутствует, что позволяет принять σ_n= 1 и привести формулу (1.3) к виду

,(1.4)

где В_Э- эффективная ширина водосливного фронта

, (1.5)

где b_Э - эффективная ширина водосливного пролета, определяемая по формуле Френсиса

, (1.6)

где ζ - коэффициент формы оголовков разделительных быков, принимается равным ζ = 0,4 в соответствии с заданной криволинейно-заостренной формой (строка 9 в табл. 1.1); n'- число боковых сжатий, в одном пролете: в соответствии с заданием на курсовую работуn'₁ = 2 в 8 внутренних пролетах иn'₂= 1 в двух крайних ( строка 14 в табл. 1.1.).

Тогда эффективная ширина водосливного фронта будет равна

. (1.7)

Расчет по формуле (1.4) производится методом последовательных приближений (итераций), принимая согласно исходных данных Q_max= 3250 м³/с ( строка 1 в табл. 1.1), иm= 0,49 для безвакуумного водослива практического профиля типа А ( строка 2 в табл. 1.1)

В первом приближении положим ε = 1, тогдаВ_Э =Ви полный напор на гребне водослива составит

По формуле (1.7) вычислим при найденном полном напоре эффективную ширину водосливного фронта

Второе приближение

Определим невязку между вторым и первым приближениями

Таким образом, невязка составила менее 3%, что позволяет завершить расчет с окончательным результатом

Вычислим скорость подхода потока к водосливу. В соответствии с данными задания на курсовую работу, в частности с заданной шириной разделительных быков а= 2 м (строка 7 в табл. 1.1), находи общую ширину водосливного фронта

и в соответствии с заданными отметками НПУ = 35 и дна = 0 (строки 3 и 4 в табл. 1.1) находим глубину потока перед водосливом

Отсюда скорость подхода потока к водосливу составит

Тогда геометрический напор на водосливе будет равен

здесь коэффициент Кориолиса принят равным α = 1,05.

По найденному геометрическому напору Hопределяем отметку гребня водослива

и высоту водослива

Принимая в соответствии с заданием на курсовую работу русло за водосливом прямолинейной прямоугольной формы (строки 12 и 13 в табл. 1.1), находим бытовую глубину потока в нижнем бьефе

здесь приняты шероховатость русла для грунтового канала n= 0,025 ( строка 11 в табл. 1.1), уклон дна русла отводящего каналаi = 8*10^-4( строка 10 в табл. 1.1).

Поскольку в результате расчета установлено, что водослив не подтоплен, так как

то коэффициент подтопления будет равен σ_n = 1. Следовательно , перерасчет найденных значений напоровH₀ = 5,04 м иH= 5,02 м, а также отметки гребня водослива Гр=29,98 м и его высотыP = 29,98 м не требуются.