2.1.5. Розрахунок спряження б’єфів

При пропусканні повеневих вод через регулятор підняття затворів в прогонах проводиться не зразу на всю висоту отвору, а шляхом поступового відкриття, що дає змогу запобігти можливому розмиву дна і укосів з’єднувального каналу. У початковий момент підняття затворів на регуляторі в з’єднувальному каналі ще відсутні рівні води, які достатні для затоплення гідравлічного стрибка, тому необхідно запроектувати гаситель енергії потоку (водобійний колодязь).

Для визначення глибини водобійного колодязя d_к необхідно задаватись різними значеннями відкриття затворів, визначити стиснену глибину h_с для кожного випадку відкриття, визначити другу спряжену глибину і, порівнюючи її з побутовою глибиною, зробити висновки щодо режиму спряження б’єфів.

Глибину водобійного колодязя d_к і його довжину l_к необхідно визначити для самих невигідних умов спряження б’єфів.

Для розрахунків необхідно задаватись кількома значеннями відкриття затвора a₁=0,1Н, a₂=0,2Н, a₃=0,3Н, a₄=0,4Н. При перелічених відкриттях значення витрати в кожному випадку буде знайдено за залежністю

, (2.20)

де а – відкриття (висота підняття) затвору (див. рис. 2.10);

- ширина щитового отвору (прогону);

п₂ – кількість прогонів, φ – коефіцієнт швидкості (φ=0,99);

Н₀ – напір перед затвором з урахуванням швидкості підходу;

- коефіцієнт вертикального стиснення, що приймається в залежності від відношення а/Н (за табл. 2.8).

Таблиця 2.8.

Значення коефіцієнта

а/Н	0,1	0,2	0,3	0,4
	0,618	0,620	0,625	0,633

Глибина с стисненому перерізі після щитового отвору визначається за залежністю

. (2.21)

Рис. 2.10. Схема до розрахунку спряження б’єфів

Для спрощення розрахунку можна скористатися таблицею 2.9, що створена на основі графіка [9, c. 175, рис. 12.9], де

Таблиця 2.9.

Значення коефіцієнта а

і	1	2	3	4
а/Н	0,1	0,2	0,3	0,4
А	0,271	0,515	0,795	0,970

Значення питомої витрати при будь-якому відкритті можна найти за залежністю

. (2.22)

Встановлюємо форму спряження б’єфів за щитовим отвором, для чого знаходимо другу спряжену глибину , яка спряжена з глибиною в стисненому перерізі h_с

, (2.23)

і знаходимо значення витрати

. (2.24)

Потім, звернувшись до кривої залежності Q=f(h_ЗК) для з’єднувального каналу, знаходимо глибину h_нб= h_поб нижнього б’єфу при знайденому значенні .

Порівнюючи значення і h_поб робимо висновок про форму спряження б’єфів.

Глибина водобійного колодязя d_к визначається для самих невигідних умов пропуску води: беруться до уваги і різниця між і h_поб (вона має бути найбільшою), і швидкості потоку, які можуть спричинити розмиви за спорудою. Для визначення d_к скористаємося залежністю

d_к=1,1 - h_поб. (2.25)

Довжина водобійного колодязя за залежністю

l_к =3,25βφТ, (2.26)

де β=0,7...0,8, φ=0,9, Т – різниця відміток рівня води у верхньому б’єфі і дна водобійного колодязя.

Довжина рисберми знаходиться за залежністю

, (2.27)

де h_поб – глибина води в з’єднувальному каналі при проходженні витрати для основного розрахункового випадку і при відкритті затвора на висоту а₃=0,3Н (2.28)(по кривій Q=f(h_ЗК));

- швидкість в кінці рисберми (рекомендується приймати =1,2 (допустима швидкість для грунтів з’єднувального каналу));

- придонна швидкість в кінці рисберми ( =0,85 ), м/с;

- критична швидкість в кінці рисберми, м/с, =q_к/h_кр (2.29), де q – питома витрата в кінці рисберми (на початку з’єднувального каналу);

, (2.30)

де - витрата, що проходить при відкритті затвора на висоту а₃=0,3Н;

- ширина по дну з’єднувального каналу;

h_кр – критична глибина в кінці рисберми,

; (2.31)

k₁ – коефіцієнт, k₁ =0,32 (для водобійного колодязя).