7 Гидравлический прыжок

Задача 7.1. Прыжок возникает в трапецеидальном русле при Q = 16 м³/с, b = 7 м; m = 1,5. Определить сопряженную глубину h", если h' = 0,5 м.

Решение. Определим h" по вспомогательным рисункам 1 и 2 в приложении А. Для этого находим: иВычисляем параметрz'. и по графику k=2,24 м. Тогда h"= k h'=2,240,5 =1,12 м.

Так как отношение больше двух, то имеет место совершенный прыжок и решение правильное.

Задача 7.2. В параболическом русле возникает прыжок со вто­рой сопряженной глубиной h" = 2,2 м. Найти первую сопряженную глубину h' и длину прыжка _п, если Q = 6,2 м³/с, а р = 2,6 м.

Решение. Вычисляем величину и находим'= По таблице приложения Б находим соответствующее значение '=0,275. Тогда h'=м. Далее вычисляем П'_к, для чего находим

В'=м и

.

Тогда П'_к=.

По формуле Айвазяна О.М.

Задача 7.3. Определить вторую сопряженную глубину гидрав­лического прыжка в круговом (сегментном) русле, если первая со­пряженная глубина h' = 0,4 м, a Q = 5 м³/с и r = 2 м.

Решение. Определяем безразмерную величину

Далее находим отношение и по (рис. 3 приложения А) находим отношение при параметре кривой 0,43. Получаем = 0,84, откуда h" = 0,842 = 1,68 м.

Задача 7.4. Установить характер сопряжения потоков в пря­моугольном лотке шириной b = 10 м при изменении уклона от ₁ = 0,05 до ₂ = 0,00078, если Q = 20 м³/с, а нормальные глубины рав­ны соответственно = 0,29 м;=l,09м.

Решение. Определим критическую глубину для рассматриваемых условий

Так как нормальная глубина на первом участке меньше крити­ческой, а на втором участке больше критической, то приходим к вы­воду, что на верхнем участке поток в бурном состоянии, а на ниж­нем – в спокойном. Следовательно, сопряжение потоков произой­дет в форме гидравлического прыжка.

Уточним вид и место прыжка.

Определим значение глубины , сопряженной с, считая, что до конца первого участка поток движется с нормальной глу­биной.

Сравниваем с нормальной глубиной на втором участке и убеждаемся, что>. Следовательно, в месте перелома уклона прыжок возникнуть не может. Тем более он не может воз­никнуть на первом участке. Остается только, что прыжок возни­кает на втором участке в некотором удалении от точки перелома уклона, там, где глубина достигает значения . Найдем:

Таким образом, на втором участке будет сначала кривая под­пора, на длине, необходимой для увеличения глубины от 0,29 м до 0,51 м. Затем произойдет прыжок от глубины 0,51 м до 1,09 м, и далее поток будет двигаться равномерно с глубиной = 1,09 м. На первом участке сохранится равномерное движение с глубиной= 0,29 м по всей длине первого участка.

8 Водосливы

8.1. Водосливы с острым ребром

Задача 8.1. Построить кривую связи расходов воды и напоров Q = f(H) для пропуска расходов в диапазоне от 0,001 до 0,030 м³/с через треугольный водослив с острым ребром, если угол при вершине  = 90° (рис. 22).

Решение. При различных значениях Н вычислим расходы по зависимости и результаты вычислений сведем в таблицу, по которым построим графикQ = f(H). Этот график, показан на (рис. 22).

Таблица 1 – Результаты вычислений

Н, cм	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18	20	22
Q, л/с	0,78	1,23	1,81	2,53	3,40	4,42	6,97	10,26	14,35	19,25	25,00	31,80

Рисунок 22