ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРАВЛИКА

• Скорость воды в открытом русле

,

где J – гидравлический уклон (потеря полного напора на единицу длины потока).

• Скоростная характеристика (м/с)

,

где C – скоростной множитель (коэффициент Шези, м^1/2/с), n – коэффициент шероховатости, y и z – показатели степени, зависящие от n и R.

• Расходная характеристика (м³/с) .

• Расход воды в открытом русле (м³/с)

.

• Для равномерного движения в открытом русле (когда глубина потока одинакова по длине потока) пьезометрический уклон и гидравлический уклон J равны уклону дна канала:

.

Глубина потока h называется в этом случае нормальной глубиной .

• Для трапецеидального сечения площадь живого сечения

,

смоченный периметр

,

где b – ширина по дну, m = ctgθ – коэффициент заложения откосов.

• Расход и скорость через трубу круглого сечения диаметром D:

,

,

где A – относительная расходная характеристика, B – относительная скоростная характеристика, и – расходная и скоростная характеристики при наполнении доверху. Значения A и B определяются из графика “рыбка” по степени наполнения Δ = h/r = 2h/D.

• Удельная энергия сечения – это удельная энергия относительно плоскости сравнения, проведенной через наиболее низкую точку сечения:

.

• Критическая глубина h_cr – это глубина, при которой удельная энергия Θ сечения достигает минимального значения. Критическую глубину находят подбором из уравнения

,

где , – соответственно площадь сечения и ширина потока поверху при .

• Критическая глубина для русла прямоугольного сечения

,

где b – ширина русла по дну.

• Основное дифференциальное уравнение установившегося неравномерного движения жидкости в открытых руслах:

,

где – уклон дна русла, – уклон трения, т.е. потери энергии по длине, отнесенные к единице длины (частный случай гидравлического уклона J).

• Показательный закон: для двух произвольных значений глубин и

,

где x – гидравлический показатель русла.

• Потери удельной энергии в гидравлическом прыжке для русел прямоугольной формы

,

где и – сопряженные глубины.

• Расход через прямоугольный водослив с тонкой стенкой

,

где – коэффициент затопления, – коэффициент расхода, H – напор.

• Скорость фильтрации

V = kJ^m,

где k – коэффициент фильтрации (м/с), J – гидравлический уклон (потеря напора на единицу длины фильтрационного потока), m – показатель степени, для ламинарной фильтрации m = 1, для турбулентной – m = 0,5…1.

• Расход на единицу ширины потока при нулевом уклоне водоупорного слоя (формула Дюпюи)

,

где – расстояние между сечениями с глубинами и .