Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

V.3. Расчет водобойного колодца и водобойной стенки




.

 

 

 
 

 


V.1

 
 
(V.2)


V
 

(V.2)

 

 

(V.3) (V.4)

???
V.4

(V.6)

 

 


 

 

V . 2. Виды сопряжения бьефов

 

Сопряжение бьефов происходит в потоке обычно ниже водослив­ной плотины или в конце лотков с большим уклоном (быстротоков), где после падения с большой высоты поток приобретает большую скорость течения и имеет очень малую глубину, называемую иногда сжатой глубиной Лс.

Переход от бурного состояния потока с глубиной hc=h' < hK к спокойному состоянию с глубиной h" > hK происходит всегда с помощью прыжка.

Бурный поток, образующийся после перелива через плотину, перепад и в конце быстротока, обладает значительным запасом ки­нетической энергии, которая может разрушать русло.

Чтобы предохранить русло от разрушения, его приходится укреплять до того места, где бурный поток с помощью прыжка переходит в спокойный поток с небольшими скоростями течения. Изучению структуры прыжка отечественные ученые уделяли много внимания.

a)

Рис. V.4.

В прыжке обычно возникает поверхностный водоворот (валец) с обратными поверхностными скоростями. Форма этого вальца очень разнообразна. На циркуляцию потока в этом вальце и на все­возможные трения в прыжке теряется большое количество энергии, величина которой, по опытным данным, достигает 64—67% общего количества энергии в потоке перед прыжком. В зависимости от соотношения сопряженных глубин, а также от соотношения сопряженной глубины h" и бытовой глубины нижнего бьефа t образуется несколько видов сопряжения бьефов.

1. Отогнанный прыжок (h" > t) (рис. V.4 a). Если глу­бина h", сопряженная с наименьшей глубиной h'=hc (называемой иногда сжатой глубиной), образующейся у подножия водослива или после истечения из-под щита, оказывается больше, чем бытовая глубина в нижнем бьефе t, образуется отогнанный прыжок. В этом случае от сжатой глубины hc образуется кривая подпора до глу­бины h', сопряженной с глубиной h" — t, и образование прыжка в потоке переносится вниз от сжатой глубины на расстояние /, не­обходимое для размещения на этом расстоянии кривой подпора от глубины hc до глубины h', сопряженной с h" = t. Этот вид сопряже­ния бьефов носит название отогнанного прыжка. Так как отгон прыжка вызывает необходимость дополнительного крепления русла по длине кривой подпора, то этот вид сопряжения бьефов является невыгодным и его стараются избегать в гидротехнической практике.

2. Нормальный прыжок (h" = t) (рис. V.4 б). Сопряжен­ная со сжатой глубиной hc = h' глубина h" равна бытовой глубине нижнего бьефа t. В этом случае прыжок образуется непосредст­венно за сжатой глубиной hc. Этот вид прыжка безопасен для гид­ротехнических сооружений, однако он является неустойчивым и мо­жет перейти в отогнанный прыжок.

3. Затопленный, или надвинутый, прыжок (h"<t) (рис. V.4 в). Сопряженная со сжатой глубиной глубина h" меньше глубины нижнего бьефа t. В этом случае прыжок придвинется к во­досливной стенке (плотине) или к концу быстротока и затопит створ со сжатой глубиной hc. Этот вид сопряжения бьефа является наибо­лее безопасным для работы гидротехнических сооружений и по­этому его всегда стараются получить при работе гидросооружений.

4. Прыжок-волна. Если разность сопряженных глубин

или , то прыжок при сопряжении бьефов не образуется, а сопряжение происходит с помощью ряда отдельных небольших, постепенно затухающих волн, называемых «пры­жок-волна».

 

Чтобы предупредить образование отогнанного прыжка в нижнем бьефе плотин или перепадов, устраивают так называемые водобой­ные колодцы (рис. V.5 а), образуемые углублением в дне, или во­добойные стенки (рис. 10.5 б).

Сжатая глубина в нижнем бьефе hc может быть определена из уравнения Бернулли, составленного для сечения 0—0 перед пло­тиной или перепадом и сечения 1–1, где находится сжатая глубина:

(V.7)

 
 

 


 

 
 
Рис. V.5.

 


Очевидно, искомое значение будет удовлетворять равенству . Приводим таблицу значений коэффициента (табл. V.1).

       
 
 
   
(V.9)  

 

 


 

       
   
Таблица V.1
 
 

 


гнанного прыжка. Вычислив , Перес-

Рис. V.6

бины h".

Вводя некоторый коэффициент запаса на обеспечение за­топления σ= 1,05-И,10, можно это условие записать так:

 
 

 

 


где Н1 – напор на водобойной стенке. Водобойная стенка рассчитывается как незатопленный водослив практического профиля. Напор определяется из уравнения , где коэффициент расхода =0.42 (см. ниже раздел, посвященный водосливам).

Все рассмотренные случаи гашения энергии с помощью водобой­ного колодца или водобойной стенки являются примерами так назы­ваемого донного режима, при котором донные скорости в эпюре распределения скоростей по высоте преобладают над поверхност­ными (рис. V.6, б).

 

 

Для предохранения от размыва русел и уменьшения длины крепления стараются в потоке ниже плотины получить так называе­мый поверхностный режим, характеризующийся преобладанием по­верхностных скоростей над донными (рис. V.6 а и в).

Такой поверхностный режим получается в нижнем бьефе соору­жения, осуществленного при наличии в нем вертикального уступа (носка) (рис. V.6 а). В этом случае сходящая с уступа струя обра­зует в нижнем бьефе поверхностный прыжок с одним донным валь­цом или, при повышении горизонта в нижнем бьефе, с двумя валь­цами — донным и поверхностным.

Пример 2. Дано: Н =2,96 м; Р = 10,0 м; =0,49; глубина ниж­него бьефа =4 м; =0,95. Определить вид сопряжения с нижним бьефом и рассчитать глубину водобойного колодца или высоту водобойной стенки (рис. V.5).

Решение. Определяем удельный расход на водосливе

(V.8):

 

 
 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 3204; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.031 сек.