7. При расходе нормальной обеспеченности определить размеры воронки размыва в нижнем бьефе.

7.1. В том месте, где струя падает на размываемое дно нижнего бьефа, происходит местный размыв. В результате более или менее продолжительного действия струи образуется воронка размыва, размеры которой возрастают, что постепенно приводит к сопряжению бьефов по типу затопленной струю, после чего дальнейшее увеличение размеров воронки прекращается. Максимальная глубина размыва получается обычно в месте падения струи. Глубина размыва зависит от свойств грунта сопротивляться разрушению, от аэрации струи, от влияния направления динамической оси потока, от общих деформаций русла, на котором возводится сооружение и др.

При определении глубины воронки полагаем, что струя при падении при падении на дно нижнего бьефа сохраняет ширину, равную ширине конца консоли.

7.2.Определим величинуР₂ необходимую для дальнейших расчетов:

Р₂ = Р – Р₁= = __________ , где величиныРиР₁подсчитаны в п. 4.2.

7.3.Определим величину скорости потока со струенаправляющего носкаV_н, необходимую для дальнейших расчетов:

= __________ м/с, где

q₀- удельный расход на быстротоке (по заданиюq₀ = _________ м²/сек.),

h– глубина, принимаем равной глубине потока в конечном сечении быстротока ,

h = = ___________ м., (из вывода п. 4.5.3.).

7.4.Определим величину (Н₀)_н необходимую для дальнейших расчетов:

= __________ м., где

h– глубина, принимаем равной глубине потока в конечном сечении быстротока ,

h = = ___________ м., (из вывода п. 4.5.3.);

α - коэффициент кинетической энергии, принимаем α = 1,1;

V_Н= _________ м/с – скорость, подсчитана в п. 7.3.;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/сек².

7.5.Глубину воронки размываt_воропределим методом подбора в табличной форме:

Задаемся величиной (t_вор)₁ и определяем величинуt_вор , до тех пор, пока не будет выполнено условие: (t_вор)₁ =t_вор, с допустимым расхождением менее ± 5 % .

Р₂=______, (из п.7.2); (Н₀)_н = ______ м.(из п.7.4);G= 1,1;

h_к= (h_к)_б= ______м. (из п.4.3); (t_отв)₀= _________ м. (из вывода п. 5.1.).

(tвор)1	То		по графику		tвор
1	2	3	4	5	6
1,00

Проверяем расхождение (погрешность):

= ± _________ % < 5 %

Вывод:принимаем глубину воронки размыва t_вор = ___________ м.

Примечание: !!!

1.Колонка таблицы № 1, (t_вор)₁– принимаем глубину воронки размыва равной 1,00 м.;

2. Колонка таблицы № 2, Т_о– удельная энергия концевого сечения струенаправляющего

носка относительно плоскости сравнения 0 – 0, определяемая по формуле:

,где (Н₀)_н = ______ м.(из п.7.4), Р₂=______, (из п.7.2);

3.Колонка таблицы № 3, - величина относительной удельной энергии, определяемая

по формуле: , гдеh_к– глубина, принимаем равной критической глубине потока

на быстротоке - (h_к)_б, (h_к)_б= ________ м.(посчитано в п. 4.3.);

4.Колонка таблицы № 4, - определяется по графику проф. А.Н. Рахманова в

зависимости от величины и φ, гдеφ– коэффициент скорости, принимаемый по

данным Н.И. Павловского для истечения в атмосферу при свободном полете струи

равным 0,97 ÷ 1,00, принимаем φ= 1,00;

5.Колонка таблицы № 5, - сопряженная глубина, определяемая по формуле:

, где гдеh_к– глубина, принимаем равной критической глубине потока

на быстротоке - (h_к)_б, (h_к)_б= ________ м.(посчитано в п. 4.3.);

6.Колонка таблицы № 6,t_вор– глубина воронки размыва определяемая по формуле:

,где

G- коэффициент запаса, обеспечивающий сопряжение бьефов по типу

затопленной струи, принимаем G= 1,1;

(t_отв)_{0 –} бытовая глубина в отводящие канале – это нормальная глубина потока в

отводящем канале, при пропуске расхода нормальной обеспеченности,

(t_отв)₀= _________ м. (из вывода п. 5.1.)

Получившуюся в колонке № 6 величину t_ворподставляем в колонку № 1 и просчитываем до тех пор, пока не будет выполнено условие: (t_вор)₁ =t_вор, с допустимым расхождением менее ± 5 %.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7.6.Для учета свойств грунта, от которых зависят размеры воронки размыва, необходимо ввести некоторый запас, определяя наибольшую глубину размывапо формуле: = = ________ м., где

-коэффициент, учитывающий свойства грунтов отводящего канала,

грунт отводящего канала _____________________ (по заданию), принимаем = ______.

Для плотного лесса	= 2
Для гравелисто-песчаных грунтов	= 1,5 ÷ 2,5

7.7.Размеры воронки размыва в плане определяют приближенно, пологая форму воронки конической с уклоном откосов 1:1.

Диаметр воронки размыва Д при откосах 1:1 равен:

= = ________ м., где = ______ м.(из п. 7.6).

Найденная граница воронки размыва определяет собой возможное заложение фундамента опорных конструкций перепада.

8. Определить при расходах Q_25%, Q_50%, Q_75% высоту поднятия щитов головного сооружения с соблюдением условия постоянства отметки уровня воды в подводящем канале перед головным сооружением, равной отметке при пропуске расхода нормальной обеспеченности с поднятыми щитами.

8.1.Назначение щитов-регуляторов в конструкции головного сооружения берегового водосброса поддерживать постоянный уровень воды на отметке НПГ, независимо от величины сбрасываемого через водосброс расхода. С этой целью при сбросе расходов меньше расхода нормальной обеспеченности –Q_1%, каковыми являются заданные расходы:Q_25%,Q_50%,Q_75%, необходимо опускать щиты головного сооружения с таким расчетом, чтобы высота щитового отверстия –а, при пропуске каждого из этих расходов, обеспечивала постоянную глубину воды в конечном сечении подводящего канала, равную глубине потока в конечном сечении подводящего канала, (t_к)_п= _____ м., (из п 3.1.).

При этом, очевидно, что уровень воды в водохранилище во всех случаях будет оставаться на отметке НПГ.

Следовательно, необходимо определить высоту открытия щитов - а, соответствующей пропуску каждого из заданных расходов:Q_25%,Q_50%,Q_75%, при постоянной глубине воды перед щитами, (t_к)_п= ______ м., (из п 3.1.).

8.2.Определение величин расходовQ_25%,Q_50%,Q_75%:

Условный расход: = = _____ м³/сек.,

где Q_1%= _______ м³/сек.- расход нормальной обеспеченности (по заданию);

= _______ м³/сек.;

= _______ м³/сек.;

= _______ м³/сек.

8.3.Определение скорости потока в конечном сечении подводящего каналаV₀для каждого из заданных расходовQ_25%,Q_50%,Q_75%:

= _______ м/с;

= _______ м/с;

= _______ м/с;

где W_к.п.= __________ м²- площадь живого сечения потока в подводящем канале перед

головным сооружением (подсчитано в п. 3.2.).

8.4.Определяем величину удельной энергии сеченияТ₀потока перед щитами относительно горизонтального дна подводящего канала для каждого из заданных расходовQ_25%,Q_50%,Q_75%по формуле:

, где

α– коэффициент кинетической энергии, принимаем α = 1,1;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/сек²;

(t_к)_п- глубину потока в конечном сечении подводящего канала, (t_к)_п= _____ м., (из п 3.1.);V₀– скорость потока в конечном сечении подводящего канала для каждого из заданных расходовQ_25%,Q_50%,Q_75%(из п. 8.3.).

Следовательно:

= _______ м.;

= _______ м.;

= _______ м.

8.5.При определении высоты поднятия щитов воспользуемся методом, предложенным профессором И. И. Агроскиным.

8.5.1.Определяем расходQ_ОТВ, приходящийся на одно щитовое отверстие и

удельный расход по ширине отверстия q₀

для каждого из заданных расходов Q_25%,Q_50%,Q_75%(величины расходов из п. 8.2.).