3.2 Многоступенчатый перепад
Представляет собой ряд ступеней из одинаковых по размерам колодцев, образованных продольными (боковыми) и поперечными (водобойными) стенками. Он устраивается при значительных (более 0,25) уклонах местности по трассе водосброса.
Размеры колодцев и высота водобойных стенок определяются на основании гидравлического расчета из условия полного гашения энергии потока.
3.3. Гидравлические расчеты
Высота ступеней p обычно назначается одинаковой, не превышающей, как правило, 5–6 м. Длина ступеней – до 20 м. Глубина водобойного колодца при этом предварительно может быть принята dк = p/3. Тогда средняя высота ступеней p = P/n + dк, где P – разность отметок в начале и в конце перепада.
Зададимся значениями
P=5 м. L=20 м. Для последней ступени P=4 м. L=20 м По геодезической топосьёмке.
Расчет первой ступени многоступенчатого перепада.
Подбором определяем величину h1=h’
При заданном расходе Q=155.5 м3/с. По формуле
H0=3 м
φ=0.9 принимается по графикам в зависимости от высоты и конструктивных особенностей ступени
Из расчета h1=0.486
Далее определяется вторая сопряженная глубина h''. По формуле:
Где
Где α=1-коэфициент подтопления
В=29,3м.-ширина перепада
Q=155.5 м3/с требуемы расход
Глубина воды над порогом водослива в начале следующей ступени ( H1)
определяется из уравнения:
Где
m=0.36 – коэффициент расхода
Глубина водобойного колодца на ступени равна
Дальность полета струи равна
Где
Где
Длина прыжка определяется по формуле
Длина ступени перепада (водобойного колодца) равна
Расчет второй ступени перепада
Подбором определяем величину h1=h’
При заданном расходе Q=155.5 м3/с. По формуле
H0=2,11 м
φ=0.9 принимается по графикам в зависимости от высоты и конструктивных особенностей ступени
Из расчета h1=0,515
Далее определяется вторая сопряженная глубина h''. По формуле:
Где
Где α=1-коэфициент подтопления
В=29,3м.-ширина перепада
Q=155.5 м3/с требуемы расход
Глубина воды над порогом водослива в начале следующей ступени ( H1)
определяется из уравнения:
Где
m=0.36 – коэффициент расхода
Глубина водобойного колодца на ступени равна
Дальность полета струи равна
Где
Где
Длина прыжка определяется по формуле
Длина ступени перепада (водобойного колодца) равна
Расчет третьей ступени перепада – водобойного колодца
Подбором определяем величину h1=h’
При заданном расходе Q=155.5 м3/с. По формуле
H0=2,1 м
φ=0.9 принимается по графикам в зависимости от высоты и конструктивных особенностей ступени
Из расчета h1=0,565
Далее определяется вторая сопряженная глубина h''. По формуле:
Где
Где α=1-коэфициент подтопления
В=29,3м.-ширина перепада
Q=155.5 м3/с требуемы расход
Глубина водобойного колодца на ступени равна
Где
Дальность полета струи равна
Где
Где
Длина прыжка определяется по формуле
Длина ступени перепада (водобойного колодца) равна
По расчету видно, что длина ступеней в 20 м. велика. Будем применять длину ступени для первой ступени равную 19 м. Для второй ступени 18 м. Для третьей ступени 16 м. Высоты водобойных стенок в 1 м. А высота водобойного колодца будет равна 0.6 м.
Отводящий канал устраивается между сопрягающим сооружением и руслом реки. Канал выполняется в выемке таким образом, чтобы дно его сопрягалось с дном реки. Дно отводящего канала может быть горизонтальным или ему может придаваться уклон меньше критического. Гидравлический расчет канала производится по формулам равномерного движения воды. Если скорости потока в канале превышают допустимые по размыву, дно и откосы его укрепляются.