Определение вида кривой свободной поверхности потока

В зависимости от гидравлических условий, создающихся при возведении сооружений, и состояния потока глубины по его длине могут увеличиваться (кривая подпора) или уменьшаться (кривая спада).

Форма кривой свободной поверхности устанавливается на основе анализа дифференциального уравнения неравномерного движения третьего вида

, (1.4)

где , .

При этом тип кривой свободной поверхности зависит от зоны, в которой находится фиксируемая глубина

Равенство числителя нулю в уравнении (1.4), когда и при этом , соответствует равномерному движению. Если знаменатель стремится к нулю, то и свободная поверхность скачкообразно повышается (или понижается). В первом случае происходит переход потока из бурного состояния в спокойное – так называемый гидравлический прыжок, во втором – образуется водопад.

Когда числитель и знаменатель не равны 0, возможны различные сочетания знаков числителя и знаменателя. При глубина вдоль потока непрерывно и плавно увеличивается (кривая подпора), а при непрерывно и плавно уменьшается (кривая спада).

При неравномерном движении в русле с прямым уклоном () различают три случая, характеризуемыми условиями:

и .

При этом получаем три возможные формы кривой свободной поверхности: кривые подпора , и кривую спада .

и .

Здесь также получаем три возможные формы кривой свободной поверхности: кривые подпора , и кривую спада .

и .

Здесь получаем две возможные формы кривой свободной поверхности - кривые подпора , . В случае широкого прямоугольного русла, если считать, что коэффициент Шези не изменяется с глубиной (), кривые подпора превращаются в прямые горизонтальные линии.

Таким образом, вопрос о форме свободной поверхности решаем путём сопоставления фактической глубины потока с глубинами и :

В нашем случае и , значит в русле образуется кривая спада типа .

Дата добавления: 2015-05-23