ВОДОСЛИВЫ С ШИРОКИМ ПОРОГОМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА СТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ И БОКОВЫЕ ВОДОСЛИВЫ

Установлено, что в отсутствие порога на водосливе происходит уменьшение уровня в случае сжатия потока. Это можно объяснить гипотезой Б. Бахметева о наименьшей удельной энергии сечения. Сжатие потока приводит (при равенстве удельных энергий сечения до сжатия потока и после него) к увеличению скорости и уменьшению глубины в сжатом сечении. Это обстоятельство позволило создать устройства (лотки) для измерения расходов жидкости в открытых руслах. Такими устройствами являются лоток Вентури (рис. 9.16) и лоток Паршаля. В этих лотках создается искусственное сжатие потока в русле с горизонтальным дном. Отсутствие подпорной стенки позволяет измерять расходы потоков, переносящих твердые частицы без их осаждении перед местом сужения потока.

Рис. 9.16. Лоток Вентури

Лоток Вентури (см. рис. 9.16) работает как затопленный водослив с широким порогом и прямоугольным сжатием. Расход, проходящий по лотку, определяется по формуле

, (9.39)

где Н и - соответственно глубина потока в подводящем русле и в месте сужения; - коэффициент скорости с учетом бокового сжатия; b - ширина потока в лотке.

Порог водослива находится на одном уровне с дном подводящего канала:

.

Формулу (9.39) можно представить в виде

, (9.40)

. (9.41)

Коэффициент ориентировочно можно взять из табл. 9.2 для случая водослива с широким порогом с прямоугольным входом при (см. табл. 6.1).

На практике значение М определяют экспериментальным путем для каждого конкретного лотка.

Лоток Паршаля является стандартной конструкцией, похожей на лоток Вентури, с одним важным отличием - на участке сужения уклон дна лотка делают равным критическому уклону.

Такая конструкция в результате изменения кривых свободной поверхности при критическом уклоне позволяет измерять перепад в лотке по разности уровней потока до лотка и после него. Так как критическая глубина определяется расходом потока, то имеются специальные таблицы, в которых для различных расходов потоков приводятся стандартные размеры лотка Паршаля.

Формула для вычисления расхода

, (9.42)

где - глубина воды перед лотком; и параметры, принимаемые из таблицы в справочнике [3] в зависимости от ширины горловины лотка.

Например, м, , а . Лотки устанавливаются на каналах прямоугольного сечения шириной м.

Боковые водосливы

Боковые водосливы представляют собой водосливную стенку, установленную параллельно оси потока жидкости. Боковые водосливы широко применяются в системах водоотведения: отстойники, ливнеспуски и т.д.

На рис. 9.17 изображена схема бокового прямолинейного водослива с длиной его ребра .

Расход по длине канала шириной от сечения А-А' до сечения В-В' будет уменьшаться в результате перелива жидкости расходом через водосливную стенку. Глубина потока в канале изменяется вдоль бокового ребра водослива от и . Перелив жидкости по длине ребра стенки водослива в результате изменения глубины h будет происходить неравномерно. Следовательно, истечение через боковой водослив происходит при разных напорах на участках от А до В гребня стенки водослива.

Поток жидкости в канале, движущейся вдоль водослива, может находиться в спокойном или бурном состоянии.

Для решения задачи по истечению через боковой водослив необходимо знать изменение напора вдоль гребня стенки водослива. Существующие теоретические зависимости не дают достаточно удовлетворительных решений по определению расхода в связи со сложностью истечения жидкости переменной массы через водослив.

Рис. 9.17. Схема бокового водослива

В ответственных случаях расход для бокового водослива и его размеры определяются на основании специальных гидравлических опытов.

Расход жидкости, переливающейся через незатопленный боковой прямолинейный водослив, с достаточной приближенностью может быть вычислен по предложению А. Курганова по формуле

, (9.43)

где - коэффициент расхода нормального водослива; - длина водосливного ребра.