Истечение из-под затвора в горизонтальном лотке
Во многих водозаборных и водопропускных гидротехнических сооружениях расходы воды проходят через отверстия, перекрываемые затворами. Затворы поднимают на определенную высоту над дном и пропускают через отверстия необходимые расходы. Чаще всего на гидромелиоративных сооружениях устраивают отверстия прямоугольного сечения, истечение из которых и рассмотрим. Отверстия могут быть незатопленными (истечение свободное) и затопленными, когда уровень воды за затвором влияет на истечение. Если отверстие незатопленное, то вытекающая из-под затвора струя находится под атмосферным давлением (рис. 5.13). При истечении через затопленное отверстие струя за затвором находится под некоторым слоем воды (рис. 5.14).
Рис. 5.13. Истечение из-под затвора через незатопленное отверстие Когда затвор приподнят над дном, вытекающая из-под него струя испытывает сжатие в вертикальной плоскости. На расстоянии, примерно равном высоте отверстия а (высоте поднятия затвора), наблюдается наиболее сжатое сечение. Глубина в сжатом сечении hc связана с высотой отверстия а следующей зависимостью: hc = ε' a где ε' - коэффициент вертикального сжатия струи. Коэффициент вертикального сжатия ε' зависит от отношения высоты отверстия а к напору (глубине воды перед затвором) Н. Для ориентировочных расчетов можно принимать ε' = 0,64. Если составить уравнение Бернулли для сечений, проведенных перед затвором и в сжатом сечении, после преобразований получим:
где φ - коэффициент скорости,
где Н0 - напор с учетом скорости подхода,
Тогда расход при истечении из-под затвора при незатопленном отверстии определится по формуле:
где S - площадь отверстия, S = ab.
Рис. 5.14. Истечение из-под затвора при затопленном отверстии При истечении через затопленное отверстие (рис. 5.14) расход определится по формуле:
где hz - глубина в том сечении, где наблюдается максимальное сжатие истекающей из-под затвора струи. Глубина hz определяется из зависимости
в которой
а hб - глубина в отводящем канале (бытовая глубина).
|
