Гидротехнические сооружения. Том I

I V . МЕ Т ОДЫ Г И Д Р А В Л И Ч Е С К И Х РАСЧЕ ТОВ , П Р И М Е Н Я В ШИ Х С Я ДО ПОСЛЕДНЕ ГО В Р Е М Е Н И

Обозначая индексом К элементы потока, зави сящие от критической глубины, напишем:

Оценка работы существующих в настоящее время быстротоков дает уже возможность прийти к ряду выводов о наиболее рациональном их проектировании. Основным фактором, влияющим на рациональ ность запроектированного сооружения, является в первую очередь правильный его гидравлический расчет, на что мы особо в данном случае обра щаем внимание, так как обычно даже и в на стоящее время при п р о е к т и р о в а н и я бы с т р о т о к о в п о л ь з у ю т с я м е т о д а м и их р а с ч е т а , п р и м е п и м ы м и лишь для л о т к о в и к а н а л о в с м а лым у к л о н о м и н е п р и м е н и м ы х , к а к э то п о к а з а л и ис с л е д о в а н и я в н а т у р е и в л а б о р а т о - рии, к л о т к а м о б о л ьшими с к оро - с т я м и, а с л е д о в а т е л ь н о и с б о л ьш и- м и у к л о н а м и. Не рассматривая здесь расчета головной части быстроі ока, так как таковая рассчитывается как обычный водослив или отверстие, остановимся лишь на расчете средней и конечной части. а) СрсОняя чисть. Обычно до самого последнего времени для расчетов быстротоков применялась формула неравномерного движения воды в откры том русле Qä / асш да \ l °~CWTt{ дч> dsj (1) dh ds u * и для призматического русла, неизменяющегося по длине, • б 2 dh _ 4 C'u>W (2) ds — , aQä В • 1 і1 " > 3 Это уравнение позволяет исследовать все формы поверхности неравномерного течения для случая прямого уклона дна. Из уравнения (2), приравнивая числитель нулю, получим ур-ние для нормальной глубины, т. е. при которой уклон дна равен уклону поверхности и

Q = u> k c k

j/к к -і к ,

или

<г 2

л -

(4)

2 ni rj ' Ш к С к Е к

к ~ ~

или, заменяя

з

• р к = — > 1 1 У = - 7 Г . хк ар к получаем выражение для критического уклона г " < V ( 5 ) принимая приблшкенно, что у. ; . = В к , получим < 6 > по формуле Bazin'a при с = • . g 87 1 + r Очевидно имеем наименьшее зпачеипе і к при максимальном значении у и минимальном значе нии В . Для быстротою в иормальпой шероховатости мак симальное значение у можно принять равным 1,30 и минимальное значение II = 0,05; тогда С = 12,8. Минимально возможное для быстротока значение критического урона найдем по ур-нию (6). 9.81 bтг п к 1 , 1 • 1 2 , 8 2 : 0,05. Из таблицы 1 видно, что в подавляющем боль шинстве случаев быстротоки имеют уклон больше 0,05; у тех же из них, іде имеется уклон M'ньпшй (например, Бахурцихсгий г = 0,045), наблюдаем козфнционт шероховатости не 1,30, как мы при няли, а у = 0,16 — 0,46, что уже и для критиче ского уклона дает значение гораздо меньшее, чем g і к = 0 , 0 5 . 3 Следовательно при рассмотрении движения воды в быстротоках имеем случій неравномерного дви жения при г > і кі а следовательно при h < h k . Для этого случая по уравнению 2 можно полу чить три вида кривых свободной поверхности (рис. 318): a) при h > h k —зона А, b) при h/с > h > 7г 0 — зона в, [С) при /і < /) 0 —зона С. Из этих трех случаев для расчета средней части, а в большинство случаев' п всего лотка, имеем случаи Ь) и с), причем случай Ь) обычно бывает (рис. 319) на входном участке ввидо водослива, с широким порогом или с уклоном і < і к при из менениях в уклонах лотка с меньшего на больший H при наличии в голоі ной части донных отверстий с открытием последних на высоту большую ft 0 для последующего за ними участка.

dh ds

= 0, qo

_

= 0 .

«о-

С У 0 К 9

Тогда

Q 2 с у it

г 0 -.

q — с ь щ

j/j? 0 i 0 .

(3)

Получаем уравнение Шези для равномерного те чения. Для определения критической глубины прирав ниваем нулю знаменатель; получим уравнение:

як^

ü '