9605

10

В соответствии с вышеуказанным постулатом инвариантности модуль сопротивления в обоих рассматриваемых случаях должен быть одним и тем же,

Постулат инвариантности оказывается приемлемым для естественных русел, что позволяет его помощью просто и достаточно точно построить кривую свободной поверхности.

Вслучае приемлемости постулата инвариантности величина F

русла можно представить кривой, изображенной на рис. 1.4.

способами. Они могут быть построены с помощью непосредственного использования гидрометрических данных, когда наблюдений недостаточно, с помощью гидравлических расчетов [1,2]:

1. При наличии гидрометрических данных.

Имеется целый ряд наблюденных естественных продольных профилей потока на расчетном участке, отвечающих расходам Q1 , Q2 , Q3 и т.д. (см. рис.

и падения свободной поверхности, соответствующие наблюденным расходам. Пользуясь зависимостью (1.12), вычисляются значения модуля сопротивления:

12

C – скоростной множитель, определяется по формуле академика Н. Н. Павловского

соответствующие значения модуля сопротивления по формуле (1.16), строится

использовании гидрометрических данных, учитывающих все особенности водотока; кроме того, в этом случае пропадает необходимость в назначении коэффициента шероховатости, выбор которого в большей степени является субъективным [1].

Если подпорные отметки проектируемой кривой свободной поверхности

тенденции на 10 – 15 %, как это показано пунктирной линией на рис. 1.4 и рис.

1.5.

1.4 Способ А.Н. Рахманова

Способ построения свободных поверхностей по способу А.Н. Рахманова

вышеуказанных способов. В основу способа положено упрощенное уравнение неравномерного движения (1.15) [1].

Водоток разбивается на ряд участков. Для каждого участка строятся графики зависимости модуля сопротивления от отметки уровня воды в реке

F f (z) .

13

Расчеты по построению кривых выполняются в следующем порядке [2]:

На этом заканчивается расчет рассматриваемого участка водотока.

7. Производится определение отметки поверхности воды в крайнем створе следующего участка в порядке, указанном в пп.1 – 6, приняв найденную отметку

Таким образом, переходя от одного участка к другому, можно определить отметки свободной поверхности во всех интересующих створах и по ним построить кривую свободной поверхности. Построение кривой по способу Рахманова осуществляется методом последовательных приближений.

1.5 Способ Н.Н. Павловского

Н.Н. Павловский предложил два способа для построения кривых свободной поверхности в естественных водотоках: графоаналитический и графический [1,

2].

Построение кривых свободной поверхности графическим способом выполняется в следующем порядке [1]:

иными словами, правая часть выражения (1.33), написанная в форме неопределенного интеграла, может быть представлена в следующем виде [1]

возможность применять опорную кривую для построения кривой свободной поверхности.

19

Опорные кривые строятся с использованием кривой f (z) . Площадь,

масштаб, строятся точки М1, М2 и т.д., как это показано на рис. 1.8. Соединяя плавной кривой точки М1, М2 и т.д., строится опорная кривая.

2Фильтрация воды в гидротехнических сооружениях

2.1Понятие фильтрации

Движение жидкости (газа, газированной жидкости) в пористой среде называется фильтрацией [3].

В гидротехнике при рассмотрении фильтрации имеются в виду пористые среды, образованные из грунтов (связных и несвязных), трещиноватых горных пород, бетона и других пористых материалов, а в качестве фильтрующейся жидкости рассматривается вода.

Поры грунта, бетона, трещины горных пород, в которых движется жидкость, имеют сложные и разнообразные формы. Это обстоятельство приводит к особому методу изучения движения жидкости в пористой среде. Именно из-за отсутствия закономерности форм пор и трещин рассматриваются осредненные характеристики фильтрационных свойств пористой среды.

При рассмотрении фильтрации предполагается, что жидкость движется, сплошь заполняя все пространство – поры и частицы грунта. При этом расход жидкости через любую площадку должен быть равен действительному ее расходу. Таким образом, реальный поток жидкости в порах грунта заменяется фиктивным фильтрационным потоком той же жидкости, непрерывно заполняющим объемы пор и скелета грунта.

Основываясь на понятии фильтрационного потока, можно заключить, что если действительный расход жидкости через площадку ∆ω будет равен ∆Q, то скорость фиктивного фильтрационного потока в пределах данной площадки будет [3]

Эта фиктивная скорость называется скоростью фильтрации. При определении скорости фильтрации принято, что фильтрационный поток заполняет все пространство. В действительности же жидкость движется через ту