Гидравлика (стр. 23 )

Обработка результатов.

1. Вычисляется скорость подхода потока перед водосливом

v0=Q/[b (P + H)] и определяется полный напор Н0 = H + αv02/(2g).

2. Для свободного истечения определяется опытное значение коэффициента расхода по формуле

.

3. Опытное значение коэффициента скорости определяется из формулы (23.4).

4. Для водослива криволинейного профиля вычисляется коэффициент расхода mт по формулам (23.2) или () в зависимости от соотношения действующего и проектного напоров и сопоставляется с опытным.

5. Для водослива трапецеидального профиля коэффициент расхода принимается по табл. 5 приложения и сопоставляется с опытным.

6. Опытное значение коэффициента подтопления определяется по формуле

.

Т а б л и ц а 23.1. Результаты измерений и обработки опытных данных

№ п. п.	Наименование	Единица измерения	Виды истечения
свободное	подтопленное
1	Расход потока Q	л/с
2	Отметка уровня воды в ВБ	мм
3	Напор на водосливе	см
4	Отметка уровня воды в сжатом сечении	мм
5	Глубина воды в сжатом сечении	см
6	Отметка уровня воды в НБ	см
7	Глубина воды в НБ	см
8	Средняя скорость потока перед водосливом v0	см/с
9	Полный напор на водосливе Н0	см
10	Опытный коэффициент расхода mоп	–
11	Вычисленный коэффициент расхода mт	–
12	Разница	%
13	Опытный коэффициент скорости	–
14	Опытный коэффициент подтопления	–
15	Табличный коэффициент подтопления	–
16	Разница	%

7. По отношению (табл. 7 приложения) определяется табличное значение коэффициента подтопления и сопоставляется с опытным.

Контрольные вопросы

1. Какие водосливы относятся к водосливам практического профиля?

2. Как делятся водосливы практического профиля по очертанию сливной грани?

3. Как определить характер истечения потока через водослив практического профиля?

4. Какая существует связь между коэффициентом расхода и напором для водослива практического профиля, очерченного по координатам Кригера – Офицерова?

5. Чем учитывается уменьшение расхода подтопленного водослива практического профиля?

Работа 24. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВОДОСЛИВА С ШИРОКИМ ПОРОГОМ

Водосливом с широким порогом называется водослив, у которого толщина стенки или длина горизонтального порога находится в пределах 2H < S 10H (рис.30). При этом условии на самом пороге в определенных сечениях наблюдается параллельно-струйное течение. В зависимости от соотношения глубин на пороге и за водосливом истечение через водослив может быть свободным или затопленным. Водослив будет не затоплен (рис. 30, а), если уровень воды за водосливом не влияет на формирование потока на пороге водослива и на напор Н, т. е. при изменении бытовой глубины hб в нижнем бьефе (НБ) глубина на пороге не изменяется.

Рис. 30. Схема истечения через водослив с широким порогом:

а – свободное; б – подтопленное.

На пороге незатопленного водослива поток находится в бурном состоянии, т. е. глубина на пороге меньше критической и при отсутствии бокового сжатия (при одинаковой ширине русла и водослива) расход определяется по формуле (23.1). Для водослива с широким порогом коэффициент расхода определяется по зависимости

, (24.1)

где к = h/H0 – безразмерное отношение глубины на пороге водослива h к полному напору H0.

Связь между коэффициентами расхода и скорости для водослива с широким порогом без бокового сжатия, по данным , приведена в табл. 24.1.

Т а б л и ц а 24.1. Связь между коэффициентами расхода m и скорости φ

для водослива с широким порогом без бокового сжатия

m	0,30	0,32	0,34	0,36	0,385
	0,94	0,96	0,97	0,98	1,0

Коэффициент расхода для водослива с широким порогом и острой входной гранью и при отсутствии бокового сжатия может определяться по формуле

m = 0,3+0,08/(1+Р/Н), (24.2)

где Р – высота порога водослива со стороны ВБ (или по табл. 24.2).

Т а б л и ц a 24.2. Коэффициент расхода водослива с широким порогом

и острой входной гранью без бокового сжатия

Р/Н	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0
m	0,385	0,366	0,356	0,350	0,345	0,342	0,333	0,327	0,325	0,320

Для других конструкций входной грани водослива с широким порогом без бокового сжатия коэффициент расхода приводится в литературе [1, табл. П. ХVIII].

Особенностью водослива с широким порогом в отличие от водосливов других видов является то, что подтопление и уменьшение пропускной способности его достигается при относительном подтоплении больше второй приведенной сопряженной глубины на пороге водослива К2, т. е. критерием подтопления является неравенство

, (24.3)

где – превышение уровня воды над порогом водослива;

, (24.4)

где угол определяется из выражения

. (24.5)

Расход подтопленного водослива определяется по формуле (23.10) с введением коэффициента , учитывающего подтопление и перепад восстановления δ (рис. 30, б) при расширении потока за водосливом или по формуле без учета перепада восстановления, который в лабораторных условиях практически незаметен:

, (24.6)

где hп – глубина на пороге подтопленного водослива

hп = hб – P1;

P1 – высота порога водослива со стороны НБ;

φп – коэффициент скорости подтопленного водослива с широким порогом.

Значения второй приведенной сопряженной глубины на пороге водослива К2 и коэффициента скорости подтопленного водослива приведены в табл. 8 приложения, а коэффициента подтопления при среднем значении коэффициента скорости подтопленного водослива = 0,9, т. е. при среднем значении коэффициента расхода m = 0,34,– в табл. 9 приложения.