Водобойная стенка

Водобойная стенка представляет собой водослив высотой а_с прямоугольной или трапецеидальной формы (рис. 9.25). Расчет водобойной стенки заключается в нахождении ее высоты а и расстояния от сооружения до стенки. При устройстве водосливной стенки дно нижнего бьефа остается неизменным. В этом случае не требуется производить работы по выемке грунта в нижнем бьефе и увеличивать высоту водосливной плотины, как это нужно для устройства водобойного колодца.

Рис. 9.25. Водобойная стенка

В результате установки водобойной стенки увеличивается глубина за плотиной, а при переливе воды через стенку возникает напор над стенкой H_с. Глубина потока перед стенкой будет равна ее высоте a_с и Н_с.

Глубина перед стенкой должна удовлетворять условию: форма сопряжения бьефов должна быть в виде затопленного прыжка:

(9.71)

Расчетная сопряженная с глубиной в сжатом сечении h_c

.

Полагая, что водобойная стенка незатопленная, напор H_с определяется по формуле расхода для водослива. Полный напор на стенке

, (9.72)

где m — коэффициент расхода стенки, зависящий от формы стенки.

Можно принять m= 0,4 0,43.

Статический напор на стенке

, (9.73)

где V_ос — средняя скорость перед стенкой:

.

Высота стенки

. (9.74)

Высота стенки определяется последовательным вычислением величин h_c, , H_c .

После нахождения высоты стенки проверяется форма сопряжения, которая будет иметь место непосредственно за стенкой. Если сопряжение бьефов за стенкой будет происходить в виде отогнанного прыжка, то за ней устраивается другая водобойная стенка. Высота следующей стенки будет несколько меньше первой. В некоторых случаях, может быть, необходимо иметь третью стенку.

Гидравлический расчет водобойных стенок заканчивается, когда в водобойном русле гидравлический прыжок будет затоплен.

Расстояние l_c от сооружения (от сжатого сечения) до водобойной стенки определяется аналогично длине водобойного колодца.

Водобойный колодец со стенкой (комбинированный колодец)

Комбинированный колодец (рис. 9.26) применяется в случаях, когда глубина колодца или высота водобойной стенки существенно большие. Для их устройства требуются значительные капитальные затраты.

Рис. 9.26. Комбинированный колодец

При расчете комбинированного колодца должно удовлетворяться условие

. (9.75)

Вначале находится высота водобойной стенки а_с. Высота определяется исходя из того, что сопряжение потока за стенкой будет иметь форму затопленного прыжка, и согласно (9.51)

. (9.76)

где h_сс — глубина в сжатом сечении за стенкой; φ_с — коэффициент скорости, принимается φ_с = 0,85 0,95; Н_со — полный напор перед стенкой; — сопряженная глубина с глубиной в отводящем русле прямоугольного сечения h_H, вычисляется по формуле

= ,

,

где V_ос — средняя скорость перед стенкой.

Из (9.75) находим глубину колодца:

. (9.77)

Вычисляя сжатую глубину h_с в колодце и сопряженную с ней , методом подбора уточняется рассчитанная ранее глубина колодца a_к.

Длина комбинированного колодца при условии его затопления

l_к = (0,7 ÷ 0,8) l_п ,

где l_п — длина гидравлического прыжка.