Сопряжение бьефов в виде гидравлического прыжка

1.

2.

Поток воды, сходящий с водослива
плотины, обладает огромным запасом
энергии.
Падая на подошву сооружения, такой
поток может разрушать и разбивать
конструкции, размывать дно.
Требуется «погасить» энергию потока.
Такие задачи в рамках инженерной
гидравлики называются
сопряжением бьефов.

3.

Наибольшего значения скорость
потока достигает в сжатом сечении.
Там же устанавливается
наименьшая глубина.
Уравнение Бернулли:
Сн + H +
=
1
.
1+
В случае прямоугольного русла
02
2g
= hс +
с2
2g
+
с2
2g
Q2
Сн + H 0 = hc +
.
2 2
2 g c
Q = q b; c = b hс ;
Глубина в сжатом сечении:
hc =
q
.
2 g (Cн + H 0 − hc )
Уравнение решается методом
последовательных приближений.
.

4.

Сопряжение струи с нижним бьефом
Возможны два случая:
• уклон дна нижнего бьефа больше критического;
уклон дна нижнего бьефа меньше
критического.

5.

Положение гидравлического прыжка
(форма сопряжения бьефов)
Каждому заданному расходу отвечает определенная сжатая глубина hс.
А каждому значению глубины перед гидравлическим прыжком отвечает
строго определенное значение сопряженной глубины после прыжка hс2.
Тогда можно построить за водосливом воображаемый гидравлический
прыжок с сопряженными глубинами hс и hс2 – показан пунктирной линией.

6.

Положение гидравлического прыжка
Отогнанный прыжок
hc2 hб ;
Надвинутый прыжок
hс2 = hб ;
Затопленный прыжок
hc2 hб .

7.

Гашение энергии потока в нижнем бьефе
Необходимо на возможно более короткой длине за плотиной
снизить запас кинетической энергии потока воды. Это можно
сделать:
• переведя часть кинетической энергии обратно в потенциальную,
увеличивая глубину потока;
• рассеять часть кинетической энергии, переведя ее в тепловую за
счет работы сил трения.
Наиболее выгодным для гашения энергии является надвинутый
гидравлический прыжок, для которого нужна большая глубина
нижнего бьефа. Если её нет в естественных условиях, глубину
увеличивают устройством:
• водобойного колодца;
• подпорной стенки в конце водобоя;
• совместного применения водобойного колодца и подпорной
стенки.

8.

Гашение энергии потока в нижнем бьефе
При создании водобойного колодца
понижают уровень дна русла нижнего
бьефа у плотины.
В результате:
• полная высота падения струи
увеличивается;
• сжатая глубина hс уменьшается;
• с уменьшением сжатой глубины
сопряженная с ней глубина hс2
увеличивается, следовательно,
увеличивается высота прыжка;
• с увеличением высоты прыжка резко
увеличивается потеря энергии в нем.

9.

Поверхностный режим сопряжения бьефов
Для создания поверхностного режима течения за водосливом водосливная
часть плотины должна заканчиваться уступом или носком. При этом
возникают следующие формы сопряжения:
сопряжение с донным режимом
затопленный поверхностный
прыжок с донным и
поверхностным вальцами
свободный поверхностный
прыжок с донным вальцом
донный прыжок, затопленный
на уступе
Наиболее целесообразны свободный или затопленный поверхностные
прыжки.

10.

Спасибо за
внимание