2.3.3. Расчёт водобойного колодца

Гашение энергии в водобойном колодце осуществляется затоплением гидравлического прыжка, образующимся в колодце при входе потока с быстротока.

Рис 2.12 Расчетная схема водобойного колодца

Расчёт гасителя энергии за быстротоком сводится к определению глубины и длины водобойного колодца. Глубина колодца определяется методом подбора.

В первом приближении глубина колодца d определяется по формуле:

где ― коэффициент запаса (1,05 – 1,1);

― выше определенная глубина, сопряжённая с глубиной при энергии ;

― нормальная глубина в канале за быстротоком, она не зависит от глубины колодца и остаётся постоянной во втором и третьем приближении ( ).

Во втором приближении глубина водобойного колодца определяется с учётом глубины

Здесь ; определяется с учётом глубины колодца , по предыдущей методике при энергии

Так как и отличаются более чем на 5%, определяю глубину в третьем приближении:

где определяется также с учётом , т. е. при энергии:

Так как и отличаются более чем на 5%, определяю глубину в четвёртом приближении:

где определяется также с учётом , т. е. при энергии:

Так как и отличаются менее чем на 5% то принимаем глубину колодца равной .

Длина водобойного колодца определяется суммой дальности отлёта струи длины подпёртого прыжка :

Существует разные рекомендации по определению этих длин. Воспользуюсь следующим:

где ― длина гидравлического совершенного перышка, определяется по рекомендациям Н. Н. Павловского:

3. Укрепление русел

При изменении уклонов, на входном и выходном участков быстротока, на входной части перепада скорость потока в большинстве случаев превосходит допустимую скорость по грунту. В этих условиях требуется устройство укрепления русел. Размеры и тип крепления назначаются на основании гидравлических расчетов исходя из условия свободного растекания потока на плоском дне. Исходными данными для определения размеров укрепления служат глубина и скорость потока на данных участках, характер грунтов, слагающих русло, а также уклон русла.

Существует три типа крепления русел:

1. сборными бетонными и железобетонными плитами;

2. монолитным бетоном;

3. мощением или наброской камней.

Размер укрепляемого участка русла принимают с учетом типа укрепления. Границы укрепляемого участка назначают на основании эпюры растекания потока. Тип укрепления русел выбирают на основании технико-экономических показателей.

Наряду с традиционными типами укрепления выходных русел может быть использована дешевая, легкая и технологически мягкая конструкция, позволяющая на 20-40% уменьшить глубину размыва по сравнению с типовым бетонным укреплением и представляющая собой полотнище синтетического материала, уложенное на предварительно спланированный грунт.