Гидравлический расчет одноступенчатого перепада с прямоугольным руслом

Расчет начинается с определения, требуется или нет гаситель энергии воды у перепада. На рис. 11 показана схема перепада с основными гидравлическими параметрами.

Рис. 11. Расчетная схема одноступенчатого перепада

Гаситель энергии у перепада можно не применять, если , т. е. в нижнем бьефе имеет место затопленный прыжок.

Гаситель энергии необходим, если , т. е. имеет место отогнанный или надвинутый прыжок.

Здесь – нормальная (бытовая) глубина воды до и после перепада при установившемся режиме потока и при установленных – расходе воды ; ширине лотка перепада ; уклоне дна водотока перед перепадом и коэффициенте шероховатости бетонного лотка ( определяется подбором по формулам (1) – (7), с построением графика зависимости: при прямоугольном русле);

– сопряженная глубина с определяемая по формуле:

, (8)

где – критическая глубина (глубина воды на уступе), определяемая по формуле

, (9)

где – глубина воды в сжатом сечении, определяемая по уравнению

, (10)

где – удельный (на единицу ширины водослива) расход воды, определяемый по заданному расходу воды и ширине лотка водослива:

, (11)

где – полный напор воды на уступе с учетом скоростного напора, определяемый по формуле

, (12)

где – коэффициент скорости, принимаемый в пределах 0,85–1,00; – напор воды на уступе, определяемый по формуле

, (13)

где – скорость воды на уступе, определяемая по формуле

, (14)

где – высота стенки перепада; – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с².

Для нахождения из уравнения (10) задаются несколькими значениями , затем для каждого из них находят по (10). Затем строится график зависимости: . По этому графику, зная из выражения (12), определяют .

Определив по формуле (8) , решают, требуется или нет гаситель энергии воды у перепада. Если требуется, тогда рассчитывается гаситель энергии. В районах с суровым климатом следует применять гаситель энергии с водобойной стенкой.

В пределах гасителя энергии развивается большая скорость потока воды, поэтому, чтобы выбрать укрепление (см. прил. 4) водобойной части перепада, определяется скорость течения воды в сжатом сечении по формуле Ю.Н. Даденкова:

, (15)

где и – см. формулы (9) и (13).