1. Предмет и методология гидравлики Курс "Гидравлика" включает в себя несколько самостоятельных дис- циплин, которые объединяет такое понятие, как гидравлические и пневмати- ческие системы

_ H b H

^hn 

Величина m называется коэффициентом расхода водослива. Применительно к водосливам с тонкой стенкой (см рис. 54а) в резуль-

тате обработки опытных данных получено следующее выражение для коэф- фициента расхода m.

m  m_н

 0,402  0,054 ^Н .

С

(50)

в

Эта формула применима для неподтопленных водосливов без бокового сужения струи со свободным доступом воздуха под струю (влияние h_n / H и C_H / h_п отсутствует, В/b = 1). Указанный тип водосливов с тонкой стенкой обычно называют нормальным водосливом и для коэффициента расхода ис- пользуют обозначение m_н.

Водосливы с широким порогом могут быть подтопленными и неподто- пленными. Расход в каждом случае рассчитывается по разным формулам.

Для неподтопленных водосливов с широким порогом (в этом случае

0
h_n/H₀ < О,8) формулу расхода принято записывать в виде:

Q  m b

_V 2

2g H ^1,5,

(51)

где

H ₀  H  _2g

– полный напор над порогом водослива, м; V – средняя

скорость потока в верхнем бьефе, м/с; b – ширина порога, м.

Опыты показали, что для водослива с широким порогом коэффициент расхода m в основном определяется формой входного ребра порога и в зави- симости от степени его скругления изменяется в пределах m = 0,32…0,36 (меньшее значение соответствует прямоугольной форме входного ребра по- рога).

Расход для подтопленных водосливов с широким порогом (h_n/H₀ > 0,8.) определяется по формуле:

Q  _пm b

1,5


H
0

. (52)

Коэффициент подтопления _п в основном зависит от

^hп . В табл. 3

H

приведены опытные данные [6] зависимости

0


h_п
 

_п  f ^ _H ^ .

Зависимость _п 

 0 

h_п
 

f ^{ }

H
Т а б л и ц а 4

 0 

Q  1,4H ^{5/ 2}

Здесь напор Н в м, расход воды Q в м³/с.

. (53)

Во многих водозаборных и водопропускных гидротехнических соору- жениях расходы воды проходят через отверстия, перекрываемые затворами. Затворы поднимают на определенную высоту над дном и пропускают через отверстия необходимые расходы. Чаще всего на гидромелиоративных со- оружениях устраивают отверстия прямоугольного сечения, истечение по ко- торых и рассмотрим.

Отверстия могут быть незатопленными (истечение свободное) и затоп- ленными, когда уровень воды за затвором влияет на истечение.

Если отверстие незатопленное, то вытекающая из-под затвора струя находится под атмосферным давлением (рис. 57). При истечении через зато- пленное отверстие струя за затвором находится под некоторым слоем воды (рис. 58).

Рис. 57.

Истечение из-под затвора через незатопленное отверстие

Когда затвор приподнят над дном, вытекающая из-под него струя ис- пытывает сжатие в вертикальной плоскости. На расстоянии, примерно рав- ном высоте поднятия затвора а, наблюдается наиболее сжатое сечение. Глу- бина в сжатом сечении h_c связана с высотой отверстия а следующей зависи- мостью:

h_c = 'a, (54)

где ' – коэффициент вертикального сжатия струи; а – высота подня- тия затвора (высота отверстия), м.

Коэффициент вертикального сжатия ' зависит от отношения высоты

Q  ab^

2g(H ₀  h_c )

, (55)

где а – высота поднятия затвора (высота отверстия), м; b – ширина от- верстия, м;  – коэффициент скорости, зависящий от формы нижнего бьефа

_V 2

(в среднем можно принять равным 0,95);