Инженерные сооружения или устройства, предназначенные для организованного перелива воды, называются водосливными сооружениями или просто водосливами
Рис. 2.1. Водосливы
При расчете истечения воды через водослив пользуются следующими понятиями: верхний бьеф (ВБ) – участок потока воды перед водосливом с повышенной отметкой свободной поверхности; нижний бьеф (НБ) – участок потока воды за водосливом; гребень водослива (Гр.в) – верхняя кромка (порог) водослива; – высота водосливной стенки соответственно со стороны верхнего и нижнего бьефов; – глубина потока в верхнем и нижнем бьефах; B – ширина русла, в котором устроена водосливная стенка; b – ширина водослива; – толщина водосливной стенки; – скорость подхода; – напор на водосливе, равный , то есть разность отметок свободной поверхности верхнего бьефа и гребня водослива; – полный напор на гребне водослива с учетом скорости подхода; – перепад на водосливе, или разность горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефах; – полный перепад на водосливе с учетом скорости подхода. Водосливы классифицируются по следующим признакам: 1. В зависимости от геометрической формы водосливного отверстия различают водосливы (см. рис. 2.2): а) прямоугольные; б) треугольные; в) трапециидальные; г) круговые; 2. По типу водосливной стенки. Эта классификация является наиболее важной. Здесь различают: а) водосливы с тонкой стенкой (рис. 2.1, а); б) водосливы с широким порогом (рис. 2.1, б). Для водослива с широким порогом характерно плавноизменяющееся движение воды на его пороге, незначительные потери напора по длине и учитываются только местные потери на вход и на выход. в) водосливы со стенкой практического профиля (рис. 2.1, в). 3. По расположению водослива в плане, различают (см. рис. 2.3): а) прямые или лобовые водосливы; б) косые водосливы; в) боковые водосливы. 4. По типу сопряжения струи с нижним бьефом, различают водосливы: а) неподтопленные водосливы, когда и или когда или не зависят от глубины воды в нижнем бьефе ; б) подтопленные водосливы, когда и или когда или зависят от глубины воды в нижнем бьефе . 5. В зависимости от соотношения ширины отверстия и ширины русла в плане (рис. 2.4). Здесь различают: а) водосливы без бокового сжатия, когда ; б) водосливы с боковым сжатием, когда . Струя, вытекающая через водослив, испытывает сжатие с боков, поэтому имеет ширину меньше ширины водослива .
2.2.2. Основная расчетная формула для прямоугольного водослива
Расход через водослив определяется по формуле:
, (2.1)
где – скорость на гребне водослива; – площадь струи на гребне водослива. Так как площадь прямо пропорциональна произведению b H, а скорость величине , то расход можно переписать как
, или , (2.2)
где – коэффициент пропорциональности. Влияние скорости подхода на величину расхода учитывается величиной полного напора . Следовательно, расчетная формула для определения расхода будет
. (2.3)
Безразмерный коэффициент называется коэффициентом расхода водослива.
2.2.3. Неподтопленный водослив с тонкой стенкой
Водослив при отсутствии бокового сжатия, когда под струей имеется атмосферное давление, называется нормальным. Величина расхода для такого водослива определяется по формуле:
. (2.4)
Здесь скорость подхода учитывается коэффициентом расхода . Существует несколько различных эмпирических формул для определения коэффициента расхода , наиболее используемая
. (2.5)
Ее можно применять, когда и м.
2.2.4. Подтопленный водослив с тонкой стенкой
Подтопленный водослив с тонкой стенкой получается при соблюдении следующих условий: 1) горизонт воды нижнего бьефа располагается выше гребня водослива , где – высота подтопления водослива, то есть превышение горизонта воды нижнего бьефа над гребнем водослива; 2) в нижнем бьефе имеет место спокойный режим движения воды.
Рис. 2.5. Подтопленный водослив с тонкой стенкой
Если в нижнем бьефе имеет место бурный режим, то за водосливом появляется отогнанный прыжок и водослив оказывается неподтопленным даже если соблюдается условие . Когда русло нижнего бьефа прямоугольное и , то спокойный режим в нижнем бьефе будет при условии, если так называемый относительный перепад менее 0,7 ¸ 0,75.
Расход для подтопленного прямоугольного водослива без бокового сжатия определяется по формуле:
. (2.7)
Рис. 2.6. Неподтопленный водослив
Величина согласно Базену находится по эмпирической формуле:
. (2.8)
2.3. Описание установки
Схема экспериментальной установки, изображенная на рис. 1.4, представляет собой прямоугольный лоток с прозрачными стенками, в котором установлен водослив см. рис. 2.7.
Рис. 2.7. Гидравлический лоток с установленным в нем водосливом 2.4. Выполнение работы
1. Запустить насос 9 cм. рис. 1.4 2. Задвижкой 11 установить расход Q. 3. Измерить напор на водосливе на расстоянии не менее 5 H перед водосливом. 4. Измерить бытовую глубину. 5. Изменить бытовую глубину с помощью жалюзей и повторить пункты 3 и 4. 6. Опыт повторить четыре раза.
2.5. Обработка результатов
1. Определить полный напор на водосливе
(2.9)
2. Найти критическую глубину
(2.10)
3. Вычислить значение экспериментального коэффициента расхода водослива (2.11)
где b – ширина порога водослива, см. 4. Определить величину коэффициента расхода по формуле
. (2.12)
5. Найти отношение критической глубины к глубине в нижнем бьефе. 6. Результаты вычислений занести в табл. 2.1. 7. Построить графики коэффициентов расхода: a. От напора на водосливе H0, для неподтопленного водослива; b. От отношения критической глубины к глубине в нижнем бьефе. Установить значение отношения критической глубины к глубине в нижнем бьефе, при котором водослив считается подтопленным. Таблица 2.1
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (927)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |