Водосливы и сооружения. Основные понятия и классификация водосливов


Если открытый канал или русло перегородить стенкой, то уровень воды перед ней будет повышаться и, достигнув верха стенки воды, начнет переливаться под действием силы тяжести. Под водосливом понимают саму стенку, где происходит истечение воды. Протекание воды через водослив аналогичен истечению жидкости через отверстия или насадки, при отсутствии в них верхних границ.

Верхнюю грань стенки, называют порогом. Водослив разделяет поток на две области с различным характером течения: часть водного потока перед водосливом (сооружением) называют верхним бьефом, после водослива ‑ нижним бьефом.

Рисунок

 11.1 Водослив

При изучении движения жидкости через водослив используют следующие обозначения: возвышение верха стенки над дном со стороны верхнего бьефа ‑ высота порога водослива Р; возвышение верха стенки над дном потока со стороны нижнего бьефа ‑ высота водослива Р1 разность отметки уровня воды перед водосливом и отметки порога водослива ‑ геометрический напор Н; глубина потока после водослива ‑ бытовая глубина hб; разность отметок воды перед водосливом и после него – перепад z.

Водосливы классифицируются по толщине водосливной стенки, форме водосливного отверстия, расположению и форме стенки в плане, очертанию самого порога, условиям работы водослива (сжатие потока, подтопление водослива, сопряжение струй).

По толщине стенки (порога) различают:

  • водосливы с тонкой стенкой

  • водосливы практического профиля

  • водосливы с широким порогом.

 

Водосливы относят к указанной классификации не по абсолютной толщине стенки δ, а относительной . Для водосливов с тонкой стенкой δ/H<0,67 движение потока характеризуется полным отрывом струи от стенки. Для водосливов с широким порогом δ/H>2,5 протекание потока через стенку определяется характером сопротивлений движению потока на пороге водослива. Водослив практического профиля занимает промежуточное положение между водосливом с тонкой стенкой и водосливом с широким порогом, для него δ/H находится в пределах 0,67<δ/H<2,5

По форме водосливного отверстия водосливы делятся на:

прямоугольные

треугольные

Трапецеидальные

криволинейные

и др.

В качестве элементов, входящих в гидротехнические, водопроводные, канализационные и другие сооружения, наиболее часто употребляются прямоугольные и треугольные формы сечения. Водосливы других форм отверстий применяются как измерители расходов открытых потоков в лабораториях.

По расположению в плане водосливы делятся на прямолинейные, криволинейные и ломаные. Прямолинейные водосливы бывают нормальные или лобовые, расположенные перпендикулярно к направлению движения потока;

косые, расположенные под углом к направлению потока;

боковые, расположенные параллельно движению потока.

ломаные

криволинейные

По условию работы водосливы рассматриваются с двух позиций: по характеру бокового сжатия потока и по характеру протекания воды в нижнем бьефе.

В первом случае различают водосливы без бокового сжатия, когда ширина подходящего потока B и ширина отверстия водослива b совпадают,

и водосливы с боковым сжатием, когда ширина отверстия водослива меньше ширины подходящего потока и изливающийся поток сжимается с двух сторон.

Во втором случае разделяют водосливы на свободные и подтопленные (затопленные).

Для свободных водосливов глубина в нижнем бьефе не влияет на расход и условия протекания потока через водослив

для подтопленных или затопленных водосливов уровень воды в нижнем бьефе влияет на условия протекания воды через водослив.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: