Общие понятия и определения о водосливах

Основные определения

Если открытый поток преградить какой-либо стенкой, то уровень воды перед стенкой повысится, и вода начнет через нее переливаться. Если в гребне стенки сделать специальный вырез, то вода будет переливаться через порог этого выреза. Стенка, через которую переливается вода, называется водосливной стенкой.

Водосливом называется то безнапорное отверстие (вырез, сделанный в стенке), через которое протекает вода (рис. 1.1). Или по-другому, водосливом называется преграда на пути потока, через которую переливается вода.

 

Рис. 1.1

 

ВБ – верхний бьеф – участок потока перед водосливом;

НБ – нижний бьеф – участок потока за водосливом;

гребень водослива – верхняя кромка водосливного порога;

H – статический напор на гребне (пороге водослива) – превышение уровня воды над гребнем водослива на расстоянии (3…5) H от порога (до заметного начала   кривой спада);

P_в.б., P_н.б. – высота порога водослива (соответственно, со стороны ВБ и НБ);

h_в.б., h_н.б.  - глубина потока в ВБ и НБ;

z = P_н.б. + H – h_н.б. – перепад;

B – ширина потока (по урезу воды) перед водосливом (в ВБ);

b – ширина отверстия водослива (длина гребня водослива);

v_o – скорость подхода (на удалении (3…5) H от порога); приближенно

 где Q – расход воды через водослив. Если v_o < 0,5 м/c, принимают v_o = 0.

H_o – полный напор на водосливе:

 

(при v_o < 0,5 м/c Ho @ H).

Классификация водосливов

 

1. По типу порога водослива:

а) водосливы с тонкой стенкой (рис. 1.1,а). Струя не прилипает к оголовку.

bc

S £ (0,1 … 0,5). H.

в) водосливы с широким порогом

- с острой  передней кромкой

2 H £ S £ 10 H;

  - с закругленной передней кромкой

2,5 H £ S £ 15 H

г) водослив практического профиля (рис. 1.1,б).

Если струя прижимается к сливной грани водослива (давление во всех точках больше атмосферного) – водослив безвакуумного профиля.

2. По типу сопряжения струи с потоком в нижнем бьефе:

а) незатопленные (неподтопленные) водосливы, уровень воды в нижнем бьефе не влияет на расход воды через водослив (рис. 1 – 1);

б) затопленные (подтопленные) водосливы (рис. 1 – 5, 1- 9); h_п = H – z – высота подтопления (глубина подтопления) водослива (у незатопленных водосливов H £ z, h_п = 0);

3. В зависимости от соотношения ширины отверстия водослива b и ширины потока B:

а) водосливы без бокового сжатия - b = B (рис. 1.2,а);

б) водосливы с боковым сжатием – b < B; b_c – ширина струи в сжатом сечении (1.2,б).

Рис. 1.2

 

4. По геометрической форме водосливного отверстия (рис. 1.3):

Рис. 1.3

 

а) прямоугольные; б) треугольные; в) трапецеидальные; г) круговые; д) параболические и т.д.

5. В зависимости от расположения водослива в плане (рис. 1.4):

Рис. 1.4

а) прямые или лобовые; б) косые; в) боковые.              

 

Формулы для определения расхода через водослив