1.5. Определение типа сопряжения бьефов.

Установим необходимость устройства в нижнем бьефе гасителей энергии (водобойной стенки, водобойного колодца или комбинированного водобойного колодца).

При протекании воды через водослив вследствие падения струи скорость потока возрастает и достигает наибольшего значения непосредственно за водосливом в так называемом сжатом сечении C-C (рис. 1-4). Глубина в сжатом сечении непосредственно влияет на установление формы сопряжения бьефов и поэтому имеет важное значение для дальнейшего расчета.

рис. 1-4 оголовок и сжатое сечение

Найдем полную удельную энергию в сечении В-В перед водосливом:

, (1-17)

где C_Н – высота плотины со стороны нижнего бьефа, _ГВ – _ДНО = 21,5 м;

Н = Н_стан. = 5,5 м – геометрический напор на водосливе;

₀ = 1.1 – коэффициент Кориолиса;

– скорость подхода потока к плотине (см. пункт 1.2 для основного расчётного случая).

м.

Значение коэффициента скорости φ для криволинейных водосливов практического профиля зависит от отношения H/C_H ([1] табл.6 или табл. 1-2):

Таблица 1-2 -Значение коэффициента скорости φ для криволинейных водосливов
H/CH	1,5	1	0,5	0,3	0,16	0,1
	0,99	0,98	0,96	0,93	0,9	0,88

, следовательно, значение коэффициента скорости .

Определим критическую глубину h_к:

(1-18)

м.

Относительная удельная энергия сечения в верхнем бьефе:

; (1-19)

Имея график для определения глубины h_c в сжатом сечении и глубины h_c^’’ - второй сопряжённой со сжатой, в зависимости от величины ([3] рис.12-5) определяем: , 2,45

Определяем сопряженные глубины:

м,

м.

Глубина в НБ h_НБ = 6,2 м, следовательно, прыжок отогнанный (h_c^’’ h_НБ). Так как в НБ образовывается отогнанный прыжок, то необходимо его затопить путем устройства гасителя и произвести его расчёт. В качестве гасителя примем два возможных варианта водобойный колодец или водобойную стенку.

1.6. Гидравлический расчет водобойной стенки.

Расчет водобойной стенки проведем аналитическим способом ([3] стр.471). Рассчитаем случай, когда стенка образует подтопленный водослив.

Установим удельный расход для водосливной плотины:

м²/с. (1-20)

Находим скорость подхода для водобойной стенки:

, (1-21)

где h_c^’’ – сопряженная глубина, равная 9,016.

м/с.

Полагая, что q_ст = q_пл найдем полный напор на водобойной стенке :

(1-22)

, где m^’ = 0,42 – коэффициент расхода для водобойной стенки.

м.

Зная полный напор на водобойной стенке определяем геометрический напор на водобойной стенке:

(1-23)

м

Установим теоретическую высоту стенки с₀:

м.

Практическая высота стенки с, отвечающая затопленному прыжку определяется по формуле:

. (1-24)

Эта формула верна, если выполняется следующее условие:

(1-25)

, где А – степень затопления прыжка, находящиеся в пределах А = (1,051,10).

.

Теперь необходимо рассчитать сопряжение бьефов за водобойной стенкой:

Определим отношения H/():

, следовательно, значение коэффициента скорости

Находим полную высоту падания струи:

м.

Относительная удельная энергия сечения в верхнем бьефе:

;

.

Используя график на рис. 12-5 в [3], определим , 2,6.

Определим сопряженные глубины:

м,

м.

Глубина в НБ h_НБ = 6,2 м, следовательно, за водобойной стенкой отогнанный прыжок (h_c^’’ > h_НБ), отогнанный прыжок за плотиной не допускается, и проектируется сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка. Для этого необходимо создать в нижнем бьефе соответствующую глубины или погасить часть избыточной энергии с помощью специальных устройств- гасителей энергии.

Длина водобоя перед стенкой определяется как:

; (1-26)

где l_пр – длина гидравлического прыжка, вычисляемая по формуле Павловского:

(1-27)

Тогда длина водобоя перед стенкой: