8.1. Общие понятия

Водосливом называется любая преграда, через которую переливается вода (рис. 8.1). По своей конструкции водосливы могут быть весьма разнообразными.

Основные элементы водослива.

Высота водосливной стенки:

со стороны нижнего бьефа ;

со стороны верхнего бьефа .

Длина порога водослива или ширина водослива l, b.

Напор на водосливе (разность отметок свободной поверхности верхнего бьефа и порога водослива) Н.

Перепад на водосливе (разность отметок свободной поверхности верхнего и нижнего бьефа) z.

По очертанию поперечного профиля водосливной стенки водосливы делятся на три группы.

1. Водослив с тонкой стенкой или с острым порогом (рис. 8.2, а).

2. Водослив с широким порогом: горизонтальный порог (уклон i=0) c

большой протяженностью по направлению течения.

Обычно считают, что длина порога l (рис. 8.2, б) должна находиться в следующих пределах:

(1,5-2,0)Н<l<(10-12)H.

Если , водослив считают водосливом практического профиля, а если , то течение на пороге водослива рассматривается как течение в канале с нулевым уклоном.

Заметим, что если , то струя, отрываясь от входного ребра порога водослива, переходит в свободный полет. В таком случае водослив рассматривается как водослив с острым порогом.

3. Водослив практического профиля. К этому типу относятся все иные водосливы (см., например, рис. 8.1).

Рис. 8.2.

По условиям высотного расположения свободной поверхности нижнего бьефа водосливы могут быть подтопленными или свободными.

Водослив называется подтопленным в том случае, если свободная поверхность в нижнем бьефе расположена так высоко (обычно выше порога водослива), что поток нижнего бьефа оказывает влияние на величину расхода, идущего через водослив, в противном случае водослив будет неподтопленным.

По своему расположению в плане водосливы делятся на прямые (линия порога водослива перпендикулярна направлению потока) косые и боковые

Рис. 8.4.

(рис. 8.3). Кроме того, водосливы могут иметь в плане криволинейные очертания, в частности круговые (кольцевые). Наконец, по форме выреза в стенке водосливы делятся на прямоугольные (а), треугольные (б), трапецеидальные (в) и криволинейные (г) (рис. 8.4).

8.2. Основная формула расхода водослива

Если водослив рассматривать как частный случай истечения через большое отверстие, для которого расход можно определять по формуле (7.9а)

то полагая и (рис. 8.5), получаем:

.

Обозначив (m называется коэффициентом расхода водослива), получим общую основную формулу расхода (пропускной способности) водослива

. (8.1)

Эту формулу можно получить и иначе. Всегда

;

так как площадь поперечного сечения потока всегда пропорциональна произведению (произведению длины порога b водослива на напор Н), а скорость потока всегда пропорциональна выражению , то для водослива можно записать . Но , а , и тогда, обозначив произведение коэффициентов и через m, получим общую формулу (8.1)

.

Эта формула применима ко всем водосливам. Очевидно, что для различных водосливов при одной и той же длине порога b и одном и том же напоре Н расходы будут различны и коэффициент расхода m также будет различным (по опытным данным 0,3<m<0,6).