6-3. ГЛУБИНА СБРОСНОГО ПОТОКА В СЖАТОМ СЕЧЕНИИ НА ВОДОБОЕ И НА УСТУПЕ
Для расчета глубины нижнего бьефа, обеспечивающей затопление донного прыжка, необходимо знать глубину водосбросной струи в сжатом сечении на водобое (рис. 6-7). Для расчета критических режимов нижнего бьефа и дальности отлета подтопленной или свободной струи требуется знать глубину потока на носке в створе уступа.
Глубина в сжатом сечении на водобое зависит не только от скорости в сжатом сечении и от сбрасываемого расхода, но и от расхода, поступающего под водосбросную струю из отверстия отсасывающей трубы.
Глубина на уступе при неподтопленной струе не зависит от глубины и режимов нижнего бьефа. При подтопленной струе она зависит от давления на нижнюю границу струи за уступом и, следовательно, зависит от глубины и режима нижнего бьефа, а также от расхода турбины.
Рис. 6-7. Отогнанный прыжок в нижнем бьефе здания совмещенной ГЭС при завышенном положении водобоя.
а) Коэффициент скорости при расчете глубины в сжатом сечении на носке и на водобое
Заметное влияние на расчетное значение глубины струи в сжатом сечении оказывает величина коэффициента скорости. Коэффициент скорости может быть найден или путем расчета сопротивлений участков водослива и построения свободной поверхности потока на водосливе или по графикам и эмпирическим формулам, объединяющим экспериментальные значения φ.
График ВНИИГ для определения коэффициента скорости в сжатом сечении приведен на рис. 6-8. При расчете φ кривые свободной поверхности строились методом В. И. Черномского, коэффициенты гидравлического трения вычислялись по А. П. Зегжде при величине выступов эквивалентной шероховатости Δ = 4,5 мм (оштукатуренная и затертая бетонная поверхность n= 0,015):
Расчет произведен для водослива с углом наклона сливной грани 51—55°.
Формулы или графики, обобщающие экспериментальные значения φ, даны рядом авторов, например Син Тхэ Гоном (работа выполнена
Рис. 6-9. Графики для определения коэффициента скорости в сжатом сечении на уступе или водобое.
а — Г. П. Скребкова; б — Т. X. Ахмедова (при L/с=1,8 — данные для плотин Сен-Этьен-Канталь, Шастан, Эгль; L/с = 0,81 — опыты Сан Тхе Гона: 1, 1,10 и 1,14 — опыты Т. X. Ахмедова).
На рис. 6-10 сопоставлены найденные рассмотренными выше способами 1 значения φ для водослива с углом наклона сливной поверхности 51° (L/с = 0,81) и превышением гребня над сливной кромкой уступа (или дном нижнего бьефа) с=100 м. Расчетный график ВНИИГ завышает φ по сравнению с экспериментальными данными, использованными Т. X. Ахмедовым, а формула Г. П. Скребкова — занижает.
1 При расчете по графику ВНИИГ (рис. 6-8) принято, что длина водосливной грани равна 150 м (длина слива 131 м, криволинейного концевого участка—19 м), коэффициент расхода водослива m= 0,48.
Разность в значении φ отвечает примерно точности экспериментальных данных. Еслй принять кривую 3 на рис. 6-10 за достоверную (экспериментальная кривая), то значения φ, отвечающие кривым 1 и 2, определяются с погрешностью до ±6%, что практически не сказывается на последующих расчетах, в которых используется φ (дальность отлета струи, режимы в нижнем бьефе). С уменьшением угла наклона слива, что равносильно увеличению L/c, коэффициент φ, заметно уменьшается. Это обстоятельство учитывается графиками Т. X. Ахмедова.
Для водослива с широким порогом коэффициент скорости может быть найден по табл. 7-2.
