Порядок выполнения работы

1. Полностью отрывают жалюзный затвор 1 в конце гидравлического лотка (рис.1).

2. Через водослив с широким порогом пропускают расход воды ( . Геометрический напор на водосливе должен удовлетворять условию: .

3. Шпитценмасштабом измеряют отметки дна гидравлического лотка, порога водослива и поверхности потока в сечениях в - в, 1 - 1 и 2 - 2.

4. Прикрывают жалюзный затвор. Уровень воды в нижнем бьефе при этом, начнет повышаться и в некоторый момент приблизится к уровню воды на водосливе. Дальнейшее увеличение глубины в нижнем бьефе следует, производить медленно, чтобы правильно зафиксировать начало подтопления.

В начале подтопления со стороны нижнего бьефа на водосливе будет волнообразно повышаться свободная поверхность. Таким образом, на пороге водослива образуется волнистый гидравлический прыжок. Когда гидравлический прыжок достигнет верхнего бьефа, геометрический напор начнет увеличиваться, что и является началом подтопления водослива.

5. Шпитценмасштабом измеряют отметки свободной поверхности в сечении в - в, 1 - 1, 2 - 2 и н - н.

6. Последующим прикрытием затвора увеличивают подтопление водослива. Измерения проводят только после того, как движение полностью установится, т.е. уровни свободной поверхности воды в верхнем и нижнем бьефе не будут изменяться во времени.

7. Шпитценмасштабом измеряют отметки свободной поверхности в сечении в - в, 1 - 1, 2 - 2 и н - н.

Результаты измерений заносят в таблицу 5.

Таблица 5

Показатели	Ед. изм.	Водослив
		Неподтопленный	В начале подтопления	Подтопленный
Ширина гидравлического лотка
Отметка дна гидравлического лотка
Ширина водослива (водосливного отверстия) b
Отметка гребня (порога) водослива
Высота порога водослива С
Расход по тарировочной кривой стационарного водослива
Отметка поверхности потока перед водосливом (в сечении в - в)
Геометрический напор H
Глубина перед водосливом (в сечении в – в) hв
Скорость подхода
Скоростной напор
Полный напор H0
Коэффициент расхода m из опыта	-
Коэффициент расхода m по справочнику	-
Отметка поверхности воды на пороге (сечение 1 - 1)
Глубина потока на пороге h
Отметка горизонта воды за водосливом (в сечении н - н )
Глубина за водосливом (в сечении н – н) hн
Коэффициент скорости φ	-
Коэффициент подтопления σn из опыта	-
Коэффициент подтопления σn по справочнику	-
Критическая глубина hкр

Порядок обработки опытных данных

1. Для неподтопленного водослива вычисляют коэффициент расхода:

(22)

2. Для неподтопленного водослива вычисляют коэффициент скорости:

(23)

3. По формуле (22) для подтопленного водослива вычисляют коэффициент расхода.

4. По формуле (23) для подтопленного водослива вычисляют коэффициент скорости.

5. Для подтопленного водослива вычисляют коэффициент подтопления:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Исследование водослива ПРАКТИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ КРИВОЛИНЕЙНОГО ОЧЕРТАНИЯ

Цель работы

1. Для неподтопленного водослива практического профиля криволинейного очертания опытным путем получить данные для расчета коэффициента расхода и построения зависимости .

2. При различной степени подтопления водослива практического профиля криволинейного очертания определить величину коэффициента подтопления σ_n

Общие сведения

Группа водосливов при относится к водосливам практического профиля.

Водосливы практического профиля могут иметь криволинейное и полигональное очертание водосливной поверхности.

В случае водосливов со стенкой практического профиля криволинейного очертания различают:

- вакуумные водосливы, характеризуемые тем, что на поверхности гребня водосливной стенки под струей образуется вакуум;

- безвакуумные водосливы, характеризуемые тем, что положительное давление на гребне под струей значительно отличается от атмосферного давления (больше атмосферного давления).

Одна и та же водосливная стенка в зависимости от величины напора может работать и как безвакуумная, и как вакуумная.

Профиль безвакуумного водослива строят по специальным таблицам Кригера-Офицерова, в которых даются координаты, отнесенные к единице напора.

Безвакуумные и вакуумные водосливы соответствуют своему наименованию только при определенных расходах. Если расход, а следовательно и напор , будут уменьшаться по сравнению с проектным напором , для которого построен профиль, то коэффициент расхода будет уменьшаться. Если напор будет увеличиваться, по сравнению с проектным напором , то водослив может превратиться в вакуумный. В этом случае внутренняя поверхность струи оторвется от поверхности, и при отсутствии доступа воздуха под струей образуется вакуум, который вызовет увеличение расхода через водослив. Следовательно, коэффициент расхода будет увеличиваться по сравнению с проектным. С гидравлической точки зрения вакуумные водосливы оказываются более выгодными по отношению к безвакуумным водосливам. Однако срывы вакуума вызывают вибрацию плотин, коррозию материала водосливной поверхности, что приводит к преждевременному их разрушению. Поэтому при проектировании гидротехнических сооружений используют безвакуумные водосливы.

В зависимости от характера сопряжения струи, переливающейся через водослив, с нижним бьефом истечение может быть свободным (неподтопленным) и подтопленным.

Водослив практического профиля будет подтоплен при соблюдении следующих условий:

1. когда относительное затопление

,

где - глубина подтопления водослива, ;

- коэффициент скорости.

2. сопряжение потока за сооружением происходит в форме затопленного гидравлического прыжка, т. е.

,

где - вторая сопряженная глубина гидравлического прыжка, .

Схема свободного водослива представлена на рис. 8.

Рис. 8 – Неподтопленный водослив практического профиля криволинейного очертания

Расход через неподтопленный водослив практического профиля криволинейного очертания определяют по формуле:

, , (24)

где - ширина водослива (водосливного отверстия), ;

- коэффициент расхода водослива;

- полный напор (напор с учётом скорости подхода ), .

Коэффициент расхода безвакуумного водослива при проектном напоре принимается . При отклонении действующего напора от проектного коэффициент расхода определяется по зависимостям:

при

и

при

Схема свободного водослива представлена на рис. 9.

Рис. 9 – Подтопленный водослив практического профиля криволинейного очертания

Для подтопленного водослива расход определяют по формуле:

(25)

где σ_n - коэффициент подтопления, зависящий от относительного подтопления .

Коэффициент подтопления σ_n<1 и изменяется в широких пределах [1].