Глубинные и донные плотинные водосбросы

рубчатые водо­сбросы могут работать в напорном и безнапорном режимах (рис. 2.17). Со стороны верхнего бьефа до створа расположения затвора режим всегда напорный, после затвора - режим напорный или безнапорный. Пропускную способность напорного водосброса рас­считывают по формуле

            (2.37)

 
где - площадь выходного отверстия напорного участка;

 
 - коэффициент расхода:

  
       - суммарный   коэффициент  сопротивления   (вход,  повороты,  трение  по  длине,  пазы  за­творов), приведенный к площади .

Действующий напор H_д есть разность представленных в едини­цах водяного столба полной энергии единицы массы воды - в верх­нем бьефе и потенциальной энергии - в выходном отверстии; в створе выходного отверстия течение из напорного переходит в безнапорное.

В зависимости от характера истечения из отверстия напор отсчи­тывают от центра отверстия, верхней кромки отверстия или, при затопленном отверстии, от уровня воды в створе отверстия.
При затопленном отверстии для определения Нд требуется знать перепад восстановления (превышение уровня воды за участком со­пряжения над верхней кромкой выходного отверстия - рис. 2.17,д) который вычисляют по формуле (последовательным прибли­жением):

Рис.2.17 Схема трубчатых водосбросов (Нд – действующий напор):
а-г – отсчетнапора от верхней кромки отверстия; д – от уровня воды в выходном сечении; в – от свободной поверхности в сжатом сечении; ж – от уровня ¼(3h+h₀)

                 (2-38)

 
Рис. 2.18 Оголовки входных отверстий глубинных водосбросов: а - оголовки кругового очертания и коэффициент сопротивления входа;   б – эллиптичеcкий оголовок

где v_и v₂ - средняя скорость в выходном отверстии и в конце участка сопряжения; ,  - площадь живого сечения потока в конце участка сопряжения; В - ширина участка сопряжения.
Входной оголовок глубинного водосброса должен обеспечивать поступление воды в водосброс с незначительными потерями напора, иметь по возможности простейшее очертание и быть безкавитационным. Коэффициент сопротивления  оголовка зависит от отно­сительного значения радиуса кривизны оголовка (рис. 2.18, а): при или  имеем  т. е. достаточно малую величи­ну.

Для получения безкавитационного оголовка приходится прини­мать в ряде случаев большие , или переходить к эллиптиче­ским оголовкам.

Оптимальное очертание оголовка отвечает с некоторым прибли­жением форме свободной поверхности потока при истечении из-под плоского затвора.

Плавные формы оголовка обеспечивают также отсутствие, воронкообразования в верхнем бьефе, которое является причиной проникновения в водовод воздуха, что недопустимо.

Чем больше скорости во входном сечении водосброса и чем меньше заглубление входного отверстия под уровень воды в верх­нем бьефе, тем более обтекаемые формы должен иметь оголовок во избежание локального падения давления на оголовке, которое ведет к развитию кавитационной эрозии. Кавитационная эрозия возможна также на поворотах во­довода с малыми радиусами кри­визны и на концевых участках. Для увеличения давления на трас­се водосброса рекомендуется кон­цевой участок выполнять конфузорным, т .е. с уменьшающейся по длине площадью живого сече­ния.