Водосборсная плотина в составе низкого напорного гидроузла (стр. 3 из 7)
2.4 Расчет сопряжения бьефов при маневрировании затворами
После возведения гидроузла нарушаются естественные условия прохождения паводков: они пропускаются через водопропускные сооружения, суммарная ширина которых обычно меньше ширины потока в русле реки, со скоростями значительно большими, чем скорость течения воды в естественных условиях.
Гашение энергии в основном происходит за счет турбулизации потока при образовании вихрей, соударении струй, при динамическом воздействии на препятствия и перемещения частиц грунта русла реки при процессах эрозии (размыва). Значительные потери энергии сбросного потока происходят в водоворотных зонах и, в частности, в гидравлическом прыжке, который является эффективным гасителем кинетической энергии, при этом часть энергии расходуется на колебания крепления, основания и на образование волн.
Условия работы крепления нижнего бьефа, предназначенного для защиты русла реки от размыва сбросным потоком на участке гашения его избыточной кинетической энергии, зависят в значительной мере от режима (вида) сопряжения потока с водной массой в нижнем бьефе.
Наиболее эффективное гашение энергии происходит при донном режиме сопряжения бьефов на участке донного гидравлического прыжка.
В ходе расчета выявляется, в каком случае возникает наиболее опасный случай сопряжения бьефов при маневрировании затворами.
Рассмотрим случаи:
1. центральный затвор открыт на
;2. все затворы открыты на
;3. центральный затвор открыт на
;4. все затворы открыты на
;5. центральный затвор открыт полностью
;6. все затворы открыты полностью
;7. поверочный
Для каждого из расчетных случаев следует определить, затоплен или отогнан прыжок. При этом необходимо учитывать влияние на положение прыжка пространственного растекания.
Условие затопления гидравличес-кого прыжка:
где
- раздельная глубина прыжка; 
- бытовая глубина в нижнем бьефе.2.4.1 определение расхода через один водосливной пролет при различных открываниях затвора:
Для определения расхода через водосливное отверстие используем формулу “истечения из-под щита”:
где 
- расход через один водосливной пролет при открытии затвора на высоту 
; 
- ширина водосливного пролета; 
- коэффициент скорости.Коэффициент вертикального сжатия струи определяем по формуле А.Д. Альтшуля:
где
- относительное открытие затвора.а) центральный затвор открыт на
: 
б) центральный затвор открыт на
: 
в) центральный затвор открыт полностью на
:Принимаем Q=416,7 м3/с
г) Поверочный.
:Принимаем Q=1000 м3/с
2.4.2 определение сжатой глубины:
Сжатая глубина за водосливом определяем по формуле:
- коэффициент скорости;Т – полный запас энергии в ВБ над искомым сечением.
Расчет сжатой глубины проводим с помощью последовательных приближений. В первом приближении принимаем
. Приближения необходимо проводить, пока значения 
двух приближений не сойдутся с точностью 1 см.
а) центральный затвор открыт на
, 
:1-е приближение:
2-е приближение:
3-е приближение:
б) центральный затвор открыт на
, 
:1-е приближение:
2-е приближение:
3-е приближение:
в) центральный затвор открыт на
, 
:1-е приближение:
2-е приближение:
3-е приближение:
г) Поверочный. Затвор открыт на
, 
:1-е приближение:
2-е приближение:
3-е приближение:
4-е приближение:
2.4.3 определение раздельных глубин :
Пусть прыжок находится в критическом состоянии, т.е
.Раздельную глубину прыжка в плоских условиях определяют как сопряженную со сжатой:
а) центральный затвор открыт на
, 
, 
: 
б) центральный затвор открыт на
, 
, 
: 