ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНСОЛЬНОГО ПЕРЕПАДА

Консольным перепадом называется лоток большого уклона, приподнятый на опорах над земной поверхностью (рис. 3.1) и имеющий в конце струенаправляющий носок с обратным или равным нулю уклоном.

 

 

Рис. 3.1. Схема консольного перепада

 

Свободно падая с носка, струя отбрасывается за пределы сооружения. Консольные перепады устраивают для сброса воды через полотно дороги на весьма крутых косогорах, для сброса воды в овраги и т.п.

Обратный уклон струенаправляющего носка консоли принимают i_н £ 0,25. Длину носка назначают ℓ_н =1 – 2 м.

В месте падения струи образуется воронка размыва, размер которой в начальный период работы консольного перепада быстро растет, а затем стабилизируется. Эта воронка играет роль гасителя энергии ниспадающего потока.

В курсовой работе следует принимать консольный перепад прямоугольного поперечного сечения шириной в.

Гидравлический расчет консольного перепада заключается в определении:

1) глубины h в конце быстротока;

2) дальности полета струи ℓ_н;

3) размеров воронки размыва в нижнем бьефе.

Глубину в конце быстротока можно принимать равной, м,

,

где h₀ – нормальная глубина, м (определяется по программе LIW 3).

Дальность полета струи без учета ее аэрации и сопротивления воздуха подсчитывается по приближенной формуле, м,

, (3.1)

где V – скорость в конечном сечении струенаправляющего носка, м/с; h_п – высота падения потока, м (рис.3.1).

.

Если носок консоли горизонтальный, то есть i_н = 0°, то

. (3.2)

Фактическая дальность полета струи оказывается на 10 – 20 % меньше, чем по формулам свободного падения.

Скорость в конечном сечении струенаправляющего носка находится из выражения, м/с,

,

где Q – расход, пропускаемый консольным перепадом, м³/с; в – ширина консольного перепада, м.

Глубина размыва за консольными перепадами (в м) определяется по формуле Б. И. Студеничникова

, (3.3)

где ; j – коэффициент скорости; j = 0,95; а – коэффициент, учитывающий аэрацию потока; а = 0,8; h_п – высота падения, м; – критическая глубина потока в месте падения, м; ; – коэффициент расширения струи в месте падения; для консольных перепадов принимают = 1; d – средний диаметр частиц грунта, м; h_н.б – глубина воды в нижнем бьефе, м; q - удельный расход в конце быстротока; , м²/с.