II. Гидравлический расчет водобойной стенки.

Схема одноступенчатого перепада с водобойной стенкой.

Высота водобойной стенки “с” определяется по формуле:

где  – коэффициент запаса, равный (1.05-1.1);

–вторая сопряженная глубина из раздела “определение формы сопряжения бьефов”;

Н – гидростатический напор над водобойной стенкой.

Из формулы расхода водослива вычисляется полный напор потока:

где m= 0,42 – коэффициент расхода водослива.

Находится гидростатический напор:

при скорости потока перед стенкой водослива:

После этого вычисляется высота водобойной стенки

Расстояние от стенки перепада до водобойной стенки определяется по формуле:

где  – опытный коэффициент, равный (0.7—0.8);

l_n – длина гидравлического прыжка;

l₁ – длина падения струи.

Высоту “с” и расстояние “L” округляем до десятой доли целого числа.

III. Гидравлический расчет быстротока.

Расчет входной части.

1. Определение ширины лотка.

Гидравлически наивыгоднейшую ширину лотка быстротока определяем по формуле Даденкова Ю.А. .

2. Определение критической глубины в начале быстротока.

Так как уклон подводящего русла i₀₁<i_k, то в начале быстротока устанавливается критическая глубина h_k, которая определяется по формуле:

Расчет лотка быстротока.

1. Определение нормальной глубины.

Нормальная глубина в лотке быстротока определяется методом последовательного приближения расчетного расхода и сравнения его с заданным.

Задаемся произвольной глубиной h₀ = 0,24м, вычисляем гидравлические элементы потока:

– площадь живого сечения

– смоченный периметр ;

– гидравлический радиус ;

Скоростную характеристику W=f(R,n_a) определяем по таблице 9 или табл. 7.57.6, [1],приложению 7, [2], приложению 17, [3], при коэффициенте шероховатости с учетом аэрации потока “n_a“, стр.210, [1], стр.230, [2] или

где а – коэффициент аэрации, равный:

а 1 1,33 1,33-2 2-3,33

при і <0,1 0,1-0,2 0,2-0,4 >0,4

i – уклон лотка быстротока;

n – коэффициент шероховатости для бетона согласно таблице 7.2, [1], приложению 6, [2], приложению 9, [3] или таблице 8.

Вычисляем расход и сравниваем его с заданным.

что допустимо.

2. Определение длины кривой спада.

Длину кривой спада определяем методом Павловского Н.Н., для чего назначаем два сечения: сечение (1-1) в начале быстротока с глубиной и сечение (2-2) в конце быстротока с глубиной.

Длину кривой спада определяем по формуле:

где П₁, П₂ – относительные расходные характеристики в сечениях (1-1) и (2-2);

j – параметр, учитывающий изменение кинетической энергии потока между сечениями (1-1) и (2-2);

Ф(П₁), Ф(П₂) – функции Павловского Н.Н.;

а – вспомогательная величина, принимаемая постоянной на участке (1-2).

Для определения длинны кривой спада находим гидравлические элементы потока в сечениях (1-1) и (2-2):

– плошадь живого сечения и;

• Смоченный периметр ;;

– гидравлический радиус и.

Скоростную характеристику W₁=f(R₁,n_a)=34,1 и W₂=f(R₂,n_a)=22,15 находим из таблицы 9 или таблиц 7.57.6, [1], приложения 7, [2], приложения 17, [3].

Находим относительные расходные характеристики: и,

где .

к₁ = ω₁W₁ =0,91334,1 = 31,13; к₂ = ω₂W₂ = 0,26422,15 = 5,85

Определив П₁ и П₂ из таблицы 10 или таблицы 8.4, [1], приложения 12, [2] находим функции Павловского Н.Н. Ф(П₁) = 0,193 и Ф(П₂) = 0,993.

Определяем параметр j, учитывающий изменение кинетической энергии потока:

при средних значениях гидравлических элементов потока:

Вычисляем величину

После этого находим длину кривой спада l_cn

и сравниваем ее с длиной быстротока L_б. l_cn<L_б, значит быстроток является длинным и в конце быстротока устанавливается нормальная глубина h₂=h₀ = 0,24м.