Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть II. Гидрологические наблюдения и работы на малых реках

Глава VIII

ВОДОСЛИВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ И С ШИРОКИМ ПОРОГОМ

§ 173. В настоящей главе описываются условия применения для учета стока водосливов трех типов, два из которых относятся к категории водосливов практического профиля (водослив Крампа и водомерный порог САНИИРИ). Водослив с широким порогом имеет нескругленные грани).

§ 174. Водослив с порогом треугольного профиля, или так называемый водослив Крампа, применим для измерения расходов воды в диапазоне примерно от 10 л/с до 50 м/с на водотоках с умеренными уклонами водной поверхности (не более 2-3‰). Он обладает следующими преимуществами по сравнению с лотками или водосливами других типов (тонкостенными, с широким порогом):

а) создает благоприятные условия для транзита наносов;

б) обеспечивает незатопленный режим истечения при высоком коэффициенте подтопления, благодаря чему особенно выгоден для строительства на реках с малыми уклонами или на ирригационной сети;

в) обладает устойчивыми гидравлическими характеристиками (коэффициент расхода), практически не меняющимися с изменением уровня;

г) обладает достаточной прочностью и устойчивостью, экономичен.

§ 175. Профиль водослива образован пересечением двух плоскостей (рис.VIII.1) - верховой, имеющей обратный уклон 1:2, и низовой, имеющей прямой уклон 1:5. Пересечение этих плоскостей образует горизонтальную линию гребня, которая в плане должна быть перпендикулярна направлению потока в подводящем русле. Гребень водослива имеет точно очерченный угол, выполняется из особо прочных материалов (бетон, железо), чтобы противостоять ударам плавающих тел. С боков водослив ограничивается вертикальными и параллельными друг другу стенками, перпендикулярными линии гребня. Их высота должна быть назначена из условия пропуска через водослив максимального (расчетного) расхода. Отметки верха стенок назначаются с запасом 0,15-0,20 м над отметкой уровня выше водослива, отвечающей пропуску . Длина боковых стенок вверх от линии гребня должна равняться сумме максимального напора и расстоянию до створа измерения напора (рис.VIII.1); вниз по течению боковые стенки могут оканчиваться на расстоянии от 2 до 6 м ниже подошвы низового откоса.

Рис.VIII.1. Водослив Крампа

1 - створ для измерения напора

Поверхности водослива и его береговых стенок должны быть гладкими (бетон с цементной затиркой или облицовка материалом, не поддающимся коррозии). Они должны быть тщательно обработаны как минимум на расстоянии вверх и вниз по течению от линии гребня.

Примечание. Водослив как всякое препятствие в потоке создает дополнительную потерю напора на преодоление местных сопротивлений (перепад уровней между верхним и нижним бьефом). Если уклон водотока сравнительно велик, так что потеря напора, вызываемая водосливом, не играет существенной роли, то его размеры (в направлении течения) могут быть уменьшены по сравнению с указанными на схеме (см. рис.VIII.1). При этом горизонтальная проекция верхового откоса должна иметь длину не менее , а низового - .

§ 176. Створ для измерения напора на водосливе располагается на расстоянии от подошвы сооружения (линии пересечения верхового откоса с дном подводящего канала). Если представляется возможным пойти на некоторое понижение точности при измерении максимального расхода, то в целях сокращения длины стенок подводящего канала допускается уменьшение этого расстояния, но оно должно быть не менее .

Примечание. Для водослива с уменьшенными размерами (см. примечание к предыдущему параграфу) створ для измерения напора должен отстоять на величину не менее от подошвы сооружения.

§ 177. Уравнение расхода для водослива с порогом треугольного профиля имеет следующий вид:

,

где - величина расхода в м/с; - коэффициент, учитывающий скорость подхода; - коэффициент расхода; - ширина водослива по гребню; - ускорение силы тяжести в м/с; - измеренный напор в метрах.

Величина коэффициента расхода для напоров 0,06 м постоянна и равна 0,443. Следовательно, .

Для 0,06 м может быть определено по формуле

.

Величина коэффициента скорости подхода есть функция отношения площади водосливного отверстия к площади поперечного сечения подводящего канала, т.е.

,

где - площадь сечения подводящего канала при уровне воды, соответствующем измеряемому напору. Так как для водослива этого типа ширина подводящего канала равна ширине водослива , то . Зависимость от указанного параметра представлена в табличной форме (см. табл.VIII.1)

Таблица VIII.1

Значения коэффициента скорости подхода в зависимости от величины параметра

Точность определения коэффициента расхода водослива (включая и коэффициент скорости подхода ) при соблюдении всех необходимых условий при проектировании и возведении сооружения может быть оценена в ±2%.