Водосливом называется перегораживающее поток сооружение, через которое происходит перелив воды.
Водосливами являются водосливные плотины, возвышения дна потока, открытые водоспуски, безнапорные трубы, шлюзы-регуляторы, мосты и т.д. Гидравлический расчет многих гидротехнических сооружений проводится на основе теории водосливов. Величины расходов воды через водосливы, а следовательно, и их размеры колеблются в широких пределах - от лабораторных устройств для измерения расхода до водосливов плотин ГЭС.
При изучении водосливов применяют следующие термины и обозначения (рис. 17.1):
- верхний край стенки водослива, через который переливается вода, называется ребром, гребнем или порогом водослива;
Рис. 17.1 Рис. 17.2
- длину ребра водослива, через которое переливается вода, называют шириной водослива и обозначают b;
- наибольшее превышение горизонта воды перед водосливом над его порогом называется напором и обозначается Н (он измеряется на расстоянии не меньше (2-3) Н от стенки водослива вверх по течению);
- часть водного потока перед водосливом называют верхним бьефом, за водосливом - нижним бьефом.
Кроме того, будем применять обозначения:
V0 – скорость подхода;
∆ – разность уровней в верхнем и нижнем бьефах;
p1 – высота порога водослива над дном со стороны верхнего бьефа;
p – высота порога водослива над дном со стороны нижнего бьефа;
Q – расход воды через водослив;
hb– глубина воды в нижнем бьефе (бытовая глубина);
δ – ширина порога водослива.
Классификация водосливов
Общая классификация водосливов определяется следующими признаками:
- формой профиля стенки водослива;
- сопряжением потока на водосливе с нижним бьефом;
- наличием или отсутствием бакового сжатия;
- расположением порога водослива в плане;
- формой выреза в стенке водослива.
По профилю стенки водосливы различаются:
а) водосливы с тонкой стенкой (рис. 17.2), когда вода переливается через тонкую (острую) поперечную преграду с острым ребром (порогом);
Рис. 17.3 Рис. 17.4
б) водосливы практического профиля, рис. 17.3, когда вода переливается через толстую стенку, у которой очертание низовой грани совпадает с контуром падающей струи;
в) водосливы c широким порогом, рис. 17.4, когда стенка, перегораживающая поток, имеет такую ширину, при которой на пороге наблюдается приблизительно параллельно – струйное течение. Опыты показывают, что такое движение наступает в том случае, если ширина порога в 2-3 раза превышает величину напора, т.е. δ > (2-3) Н.
По типу сопряжения потока с нижним бьефом водосливы бывают:
а) незатопленные, у которых уровень нижнего бьефа не влияет на расход водослива, при этом у незатопленных водосливов с тонкой стенкой и практического профиля уровень нижнего бьефа расположен ниже порога водослива, т.еhb< p;
б) затопленные, у которых уровень нижнего бьефа оказывает влияние на расход, проходящий через водослив.
Классификация водосливов по вышеприведенным двум основным признакам имеет первостепенное значение. Остальные пункты классификации здесь не рассматриваются.
