Неравномерное движение жидкости в открытых руслах. Расчет водосливов.

Неравномерным движение становится, когда нарушается хотя бы один из пунктов, которые характеризуют условия равномерного движения. В действительности, такой вид движения жидкости встречается достаточно часто. Расчеты сооружений с учетом неравномерности движения намного более сложны.

Кривая свободной поверхностипри неравномерном движении может быть кривой подпора (с увеличением глубин по течению), и кривой спада (с уменьшениемм глубин по течению). Пьезометрический и гидравлический уклоны при неравномерном движении не совпадают с уклоном дна.

Рис. 50. Формы свободной поверхности жидкости при неравномирном движении потока.

В поглубленому курсе “Гидравлики” для специальности “ВВ” приводятся расчетные зависимости для определения формы кривой свободной поверхности при неравномерном движении жидкости.

С учетом особенностей неравномерного движения рассчитываются важные гидравлические сооружения плотин -водосливы.

Водослив – это препятствие, сквозь которое переливается жидкость на своем пути.

Бывают следующие виды водосливов:

С “тонкой стенкой” “практического профиля” С “широким порогом”

Рис. 51. Типы сооружений водосливов.

Расчет водосливов – это определение расхода Q по напору H или наоборот.

С точки зрения расчетной схемы, водослив представляет собой большое отверстие в тонкой стенке, лишенное верхней кромки.

Расход и напор на водосливе связаны формулой:

Здесь b – ширина водслива;

m – коэффициент расхода, который определяется по эмпирическим формулам, в зависимости от типа и схемы работы в потоке. Расчетные зависимости приведены в справочниках.

Интересным разделомгидравлики неравномерного движения жидкости является расчет области движения воды за водосливом, где при определенных условиях наблюдается влияние гидравлического прыжка.

Рис. 52.. Схема «гидравлического прыжка»

Гидравлический прыжок – это резкое увеличение глубины потока за водосливом с образованием области циркуляцийно-возвратного движения – буруна. В этой области происходит интенсивное разрушение русла, поэтому разработаны методы расчета условий для затопления гидравлического прыжка и приведения движения за водосливом в спокойное состояние (водобойный колодец, водобойная стенка).

Рис. 53. Затопление „гидравлического прыжка”