1.3 Установление формы свободной поверхности потока

Предварительно определим критический уклон:

,

где g – ускорение силы тяжести;

α – коэффициент Кориолиса;

– коэффициент Шези;

χ_к – смоченный периметр, м;

В_к – ширина русла по верху, м.

Тогда

Так как h₀ > h_к и i < i_к,, а заданная глубина h_з < h₀ и h_з > h_к, то следовательно, кривая свободной поверхности в зоне «b» и является кривой спада типа b₁.

1.4 Определение гидравлического показателя русла х

Для определения гидравлического показателя воспользуемся зависимостью

где К_ср – модуль расхода, отве6чающий средне глубине;

h_ср – средняя глубина на данном участке потока, рассчитывается по формуле:

Тогда

Округляя полученное значение х до ближайшего табличного (справочник Киселева), получаем х = 3.4

1.5 Определение величины jср

Данную величину рассчитываем по формуле:

,

где С_ср, В_ср, х_ср – соответственно коэффициент Шези, ширина потока по верху и смоченный периметр, вычисленные по средней глубине

.

Можно различать два разных способа учета величины j_ср при построении свободной поверхности потока.

Первый способ (менее точный). Здесь предположим, что величина j_ср постоянна по всей длине потока. При этом пол глубиной h₁ и h₂ понимаем глубины в начале и конце заданного русла.

Второй способ (более точный). Согласно этому способу рассматриваемое русло разбиваем на несколько участков, причем принимаем, что j_ср постоянно только в пределах одного участка.

Количество участков зависит от разности глубин в начале h_нач и в конце русла h_кон и определяется по формуле

,

где Δh – разница глубин в начале и в конце каждого участка; принимается равной для перепада и быстротока (0,08 – 0,10) м.

Принимаем n = 11.

Затем, задаваясь значениями h (в пределах от h_нач до h_кон), определяем значение j по формуле

.

Все расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4
N п/п	h, м	ω, м2	χ, м	R, м	С,	С2, м/с2	В, м	j
1	2,14	25,98	16,05	1,62	55,05	3030,90	14,28	0,155
2	2,05	24,70	15,80	1,56	54,68	2989,46	14,10	0,153
3	1,96	23,44	15,54	1,51	54,28	2946,54	13,92	0,152
4	1,87	22,20	15,29	1,45	53,87	2902,04	13,74	0,150
5	1,78	20,97	15,03	1,39	53,44	2855,81	13,56	0,148
6	1,69	19,76	14,78	1,34	52,99	2807,70	13,38	0,146
7	1,60	18,56	14,53	1,28	52,51	2757,52	13,20	0,144
8	1,51	17,38	14,27	1,22	52,01	2705,08	13,02	0,142
9	1,42	16,22	14,02	1,16	51,48	2650,13	12,84	0,140
10	1,33	15,07	13,76	1,09	50,92	2592,40	12,66	0,137
11	1,240	13,94	13,51	1,03	50,31	2531,56	12,48	0,134
12	1,200	13,44	13,39	1,00	50,03	2503,42	12,40	0,133

По данным таблицы строим график j = f(h), (рисунок 4).

Рисунок 4 – Построение кривой j = f(h)