Витікання з-під затвора в горизонтальному лотку

У багатьох водозабірних і водопропускних гідротехнічних спорудженнях витрати води проходять через отвори, що перекриваються затворами. Затвори піднімають на певну висоту над дном і пропускають через отвори необхідні витрати. Найчастіше на гідромеліоративних спорудженнях улаштовують отвори прямокутного перерізу, витікання з яких і розглянемо.

Отвори можуть бути незатопленими (витікання вільне) і затопленими, коли рівень води за затвором впливає на витікання.

Якщо отвір незатоплений, то струмінь, що випливає з-під затвора, перебуває під атмосферним тиском (мал. 5.13). При витіканні через затоплений отвір струмінь за затвором перебуває під деяким шаром води (мал. 5.14).

Мал. 5.13. Витікання з-під затвора через незатоплений отвір

Коли затвор піднятий над дном струмінь, що випливає з-під нього, випробовує стиск у вертикальній площині. На відстані, приблизно рівній висоті отвору а (висоті підняття затвора), спостерігається найбільш стислий переріз. Глибина в стислому перерізі hc пов'язана з висотою отвору а наступною залежністю:

hc = ε' a

де ε' - коефіцієнт вертикального стиску струменя.

Коефіцієнт вертикального стиску ε' залежить від відношення висоти отвору а до напору (глибині води перед затвором) Н. Для орієнтовних розрахунків можна ухвалювати ε' = 0,64.

Якщо скласти рівняння Бернуллі для перерізів, проведених перед затвором і в стислому перерізі, після перетворень отримаємо:

де φ - коефіцієнт швидкості,

де Н₀ - напір з урахуванням швидкості підходу,

Тоді витрата при витіканні з-під затвора при незатопленому отворі визначиться по формулі:

де S - площа отвору, S = ab.

При витіканні через затоплений отвір (мал. 5.14) витрата визначиться по формулі:

де hz - глибина в тому перерізі, де спостерігається максимальний стиск стікаючого з-під затвора струменя.

Мал. 5.14. Витікання з-під затвора при затопленому отворі

Глибина hz визначається із залежності

у якій

а h_б - глибина в каналі, що відводить (побутова глибина).

Дата добавления: 2014-01-07