4.5 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе

Принимаем сопряжение бьефов с донным режимом. Определим параметры гидравлического режима.

Критическая глубина потока при полном открытии всех отверстий:

где коэффициент Кориолиса, равный 1,1;

– количество промежуточных бычков, n-1;

n – количество отверстий.

Полная удельная энергия в сечении перед водосливом


Вычисляется сопряженные глубины

где – коэффициент, определяемый в зависимости от практического профиля с криволинейным очертанием сливной грани и гладкой поверхностью. Плотина высотой свыше 40 м имеет большую длину сливной грани, для неё ;


рассчитываем дважды, в первом приближении, принимая значение в знаменателе равным нулю, во втором приближении в знаменателе подставляют найденное значение .


Первое приближение

Второе приближение

Так как разница в получившихся значениях менее 5% , далее рассчитывается

---

, (4.37)

Сопоставляя определяем форму сопряжения бьефов.

Отогнанный прыжок за плотиной не допускается, поэтому проектируют сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка. Для этого необходимо создать в НБ непосредственно за водосливом соответствующую глубину или погасить часть избыточной энергии с помощью специальных устройств – гасителей энергии. Различают следующие устройства для гашений энергии: специальные гасители энергии, водобойная стенка, комбинированный водобойный колодец (с водобойной стенкой), водобойный колодец.

Во всех случаях (даже если гасители не требуются) за водосливом устраивают водобой, чаще всего это бетонная или железобетонная плита. Толщина водобойный плиты определяется по формуле В.Д. Домбровского

где – скорость воды в сжатом сечении, определяемая по формуле

где
.
.
Определим тип прыжка:
Так как , имеем отогнанный прыжок.
где глубина воды в НБ, определяется по кривой при .
Отогнанный прыжок за плотиной не допускается, поэтому необходимо проектировать сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка.

Для этого необходимо создать в нижнем бьефе соответствующую глубину или погасить часть избыточной энергии с помощью гасителей энергии.

4.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи

Этот способ применяют при определенных условиях:

1. 
   прочный скальный грунт в основании, устойчивые при увлажнении грунты береговых примыканий, в нашем случае тип грунта скальный (диабаз);
   
2. 
   ширина русла достаточная для того, чтобы отбрасываемая струя не оказывала негативного влияния на работу ГЭС и др
   

---

Створ считается широким если соблюдается следующее условие

,
Условие выполняется, следовательно ширина русла является широкой.
Для отброса струи в конце водослива устраивают высокий уступ с носком-трамплином. Струя, сходящая с носка-трамплина, отлетает на некоторое расстояние от водосброса. В месте падения ее на дне образуется яма размыва. Основная задача проектирования - обеспечение отброса струи на расстояние безопасное для устойчивости водосбросной плотины и других ГТС.

Дальность отлета струи от плотины до входа в воду нижнего бьефа можно вычислить по формуле

где – коэффициент аэрации потока;

α = 30° - угол схода струи с трамплина;

– коэффициент скорости потока;

z₁ – превышения отметки верхнего бьефа над отметкой носка-трамплина;

z₀ – превышения отметки верхнего бьефа над устоявшейся отметкой нижнего бьефа, рассчитываемая по формуле

.
Превышения отметки верхнего бьефа над отметкой носка-трамплина

где – отметка носка трамплина, рассчитываемая по формуле

где – высота уступа от дна до носка-трамплина, считаемая как

где – максимальная глубина, рассчитывается как
= УНБ_{пов.мах} – ∇дна,
= 395,89 – 381=14,89 м.
Высота уступа от дна до носка-трамплина по формуле (4.44)

---

м.
Отметка носка трамплина по формуле (4.43)

Превышения отметки верхнего бьефа над отметкой носка-трамплина по формуле (4.42)


Скорость потока воды на носке будет находится по формуле


Высота потока воды на носке

где q_в - удельный расход воды на водосливе.

Зная число Фруда, можно определить коэффициент аэрации потока Ka


Fr < 35 k_a = 1

Fr > 35 k_a= 0.8 ÷ 0.9

Принимаем k_a=1.
Находим дальность отлета струи L по (4.40)


.
Безопасное расстояние отлета струи для плотины на основании из прочной скалы составляет на основании из слабой скалы

где – напор, создаваемый плотиной.

Проверяем условие для прочной скалы


Условие выполнено, яма размыва образуется на безопасном расстоянии от сооружения.

Глубина ямы размыва
где

гдеd – средняя крупность отдельностей, в предварительных расчётах можно принимать равной 1 м.

Таким образом

---

Расстояние до центра ямы размыва

где α₁ – угол входа струи в воду, находим по формуле





Длина горизонтального участка ямы размыва вдоль течения на уровне дна реки равна


По дну яма размыва – примерно равна ,

где – критическая глубина потока.

---

Смотрите также файлы

• Сочетания клавиш для копирования, вставки и других основных действий.docx

• Летит, а не птица, Воет, а не зверь. Тучи нагоняет, Воет, задувает. По свету рыщет, Поет да свищет. Цели урока.pptx

• Классный час Планета зелёных.pdf

• Монтгомери рассматривают происходящее как динамичную взаимосвязь трех.docx

• Синдромы поражения слизистой оболочки полости рта.docx