ФОРМЫ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКА В ОТКРЫТЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ РУСЛАХ С ПРЯМЫМ УКЛОНОМ ДНА

При рассмотрении в модуле 13 равномерного движения жидкости в открытых призматических руслах указывались условия, при соблюдении которых происходит равномерное движение. При нарушении этих условий, например при возведении в русле плотины (рис. 14.2) или перепада (рис. 14.3), движение станет неравномерным, при этом глубины будут отличаться от нормальных. В зависимости от гидравлических условий, создающихся при возведении сооружений, и состояния потока глубины могут по длине потока увеличиваться или уменьшаться по мере приближения к сооружению, а скорости при этом будут соответственно уменьшаться или увеличиваться.

Проанализируем формы свободной поверхности потока в открытых призматических руслах при уклонах дна i > 0. Учтем, что след свободной поверхности на продольной вертикальной плоскости будет криволинейным. Эти следы являются кривыми свободной поверхности. Для анализа используем уравнение (12.7),

Это уравнение (12.7) из 12 модуля (для справки)

записав его в виде:

(14.1)

где – расходная характеристика при равномерном движении;

К – расходная характеристика при неравномерном движении;

– параметр кинетичности.

Напомним, что =1 при критическом состоянии потока, <1 при спокойном состоянии потока и >1– при бурном состоянии потока.

Равенство числителя уравнения (14.1) нулю соответствует равномерному движению, когда . Если знаменатель стремится к нулю, то есть → 1, то и свободная поверхность скачкообразно повышается (или понижается). В первом случае происходит переход потока из бурного состояния в спокойное – так называемый гидравлический прыжок. Во втором случае образуется водопад (рис. 14.2).

Когда числитель и знаменатель не равны нулю, возможны различные сочетания знаков числителя и знаменателя в (14.1). Как указывалось в модуле 12, при > 0 глубина вдоль потока непрерывно и плавно увеличивается (кривая подпора), а при < 0 непрерывно и плавно уменьшается (кривая спада).

Следовательно, имеем две основные формы кривых свободной поверхности в открытых призматических руслах:

кривые подпора при > 0;

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: