Порядок выполнения работы

1. Мерные водосливы (треугольный, трапецеидальный и параболический) поочередно устанавливают в гидравлическом лотке (рис. 1).

2. Измеряют отметку ребра водослива.

3. С помощью задвижки 2 задают определенный расход воды.

4. Измеряют отметку свободной поверхности воды перед водосливом в верхнем бьефе (в сечении потока на расстоянии от ребра водослива).

5. С помощью стационарного мерного водослива с треугольным отверстием для каждого исследуемого водослива измеряют фактический расход (с помощью шпитценмасштаба и тарировочного графика).

Результаты измерений заносят в табл. 3.

Таблица 3

Показатели	Ед. изм.	Водосливы
		треугольный	трапецеидальный	параболический
Отметка горизонта воды в верхнем бьефе (перед водосливом)
Отметка ребра водослива
Геометрический напор на водосливе H
Ширина водослива (водосливного отверстия) b
Параметр Р параболического водослива		-	-
Расход воды по формуле
Расход воды по тарировочной кривой стационарного водослива
Разница значений расходов	%

Порядок обработки опытных данных

1. Для соответствующих водосливов вычисляют геометрический напор H, как разность отметок горизонта воды в верхнем бьефе и ребра водослива.

2. Вычисляют расход по формулам (7 - 12).

3. Сравнивают фактический расход , найденный по тарировочной кривой, с расходом , вычисленным по формуле для соответствующего водослива.

4. Устанавливают разницу значений расходов:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОДОСЛИВА С ОСТРЫМ РЕБРОМ

Цель работы

1. Рассчитать по данным, полученным из опыта, коэффициент расхода неподтопленного водослива без бокового сжатия с тонкой вертикальной стенкой.

2. Рассчитать по данным, полученным из опыта, коэффициент подтопления нормального водослива σ_n.

3. Рассчитать по данным, полученным из опыта, коэффициент расхода m_c прямоугольного водослива с боковым сжатием.

Общие сведения

В зависимости от влияния нижнего бьефа на истечение прямоугольные водосливы с тонкой стенкой подразделяют на:

1. Неподтопленные. Для них глубина воды в нижнем бьефе не влияет на расход и (или) геометрический напор (рис. 4 а);

2. Подтопленные. Для них глубина воды нижнего бьефа влияет на расход и напор (рис. 4 б).

Рис. 4 – Истечение жидкости через прямоугольный водослив с вертикально расположенной тонкой стенкой: а) неподтопленный; б) подтопленный

Если непосредственно за стенкой водослива горизонт воды выше его ребра, то водослив считают подтопленным.

В зависимости от соотношения и прямоугольные водосливы с вертикальной стенкой подразделяют на:

1. Водосливы без бокового сжатия (рис. 5 а);

2. Водосливы с боковым сжатием (рис. 5 б).

Рис. 5 – Прямоугольный водослив с вертикально расположенной тонкой стенкой: а - без бокового сжатия; б - с боковым сжатием

Водосливы без бокового сжатия это водосливы, для которых ширина подходящего потока B, измеряемая по свободной поверхности жидкости, равна ширине водосливного отверстия на том же уровне. Или, иначе говоря, подходящий к водосливу поток на прилегающем к водосливу участке не имеет искривления линий тока в плане. Если ширина водосливного отверстия меньше ширины потока в верхнем бьефе B, то истечение через водослив происходит с боковым сжатием.

Формула расхода для неподтопленного водослива с острым ребром без бокового сжатия имеет вид:

, , (13)

где – ширина водосливного отверстия, м;

– геометрический напор на водосливе, м;

– коэффициент расхода, определяемый по эмпирической формуле Базена:

(14)

Формулу (14) применяют при диапазоне размеров

0,2 b 2 м

0,05 H 1,24 м

0,24 С 1,13 м,

где - высота водосливной стенки (со стороны верхнего бьефа), м.

Для водослива с боковым сжатием коэффициент расхода m_c определяют по эмпирической формуле Эгли:

, (15)

где - ширина потока по свободной поверхности в верхнем бьефе при подходе к водосливному отверстию, м.

Коэффициент расхода m_c всегда меньше , так как струя жидкости на гребне водослива теряет часть своей энергии при сжатии в плане.

При нахождении расхода для подтопленного водослива в формулу (13) вводят корректирующий коэффициент - коэффициент подтопления σ_n, определяемый по формуле Базена:

, (16)

где: - глубина подтопления водослива (превышение горизонта воды нижнего бьефа над гребнем водослива) м;

– геометрический перепад на водосливе (разность горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефе), м.