Experimental results on flow rates’ changing limits behind the step spillway

Abstract

Magazine of Civil Engineering, №2, 2013Каверин А.А. Результаты экспериментальных исследований границ смены режимов течения за уступом Результаты экспериментальных исследований границ смены режимов течения за уступом Соискатель А.А. Каверин*, ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университетКлючевые слова: течения за уступом; поверхностный режим; поверхностно-донный режим; экспериментальные исследования Явление поверхностного режима течения известно почти 100 лет [1]. За это время построено большое количество водосбросов и совмещенных зданий гидроэлектростанций [2][3][4][5][6][7][8], но все они запроектированы на основании результатов, полученных экспериментально. В Европе и Америке исследования [7][8][9][10][11][12][13], как правило, проводились для обоснования принятия инженерных решений по конкретным водосбросам. Результаты таких исследований недостаточно проанализированы и не систематизированы. Основной интерес, с точки зрения применения в инженерной практике, представляет смена донного затопленного режима поверхностным и поверхностно-донным режимами при увеличении глубины за уступом. В справочной литературе [14, 15] Всего было проведено более 70 опытов по изучению границ смены режимов течения за водосбросом с уступом в плоских условиях.Учитывая, что не существует единого понятия, определяющего суть смены режимов, оговорим, что именно понималось под границей режимов в проведенных исследованиях.Под 1-й критической границей смены режимов понималась такая глубина потока, при которой поверхностные скорости потока больше придонных. Измерение скоростей проводилось в 5 см от дна и в 5 см от уровня свободной поверхности в створе за второй волной. Результаты обработки данных экспериментов позволили установить эмпирическую зависимость для определения границы затопления поверхностных режимов в виде 1. В результате обработки экспериментальных данных получены эмпирические зависимости по расчету верхней границы образования (1) поверхностного режима и затопления поверхностного или поверхностно-донного режимов (3).2. Представлена качественная зависимость по оценке величины гидродинамического гистерезиса между верхней и нижней границами образования поверхностного режима (2). 65 TESTING Magazine of Civil Engineering, №2, 2013Каверин А.А. Результаты экспериментальных исследований границ смены режимов течения за уступом Saint-Petersburg, Russia +7(920)298-67-00; e-mail: kaverin2004@mail.ru Key words step flow; step spillway; surface flow conditions; bottom flow conditions; experimental research AbstractStep spillway flow phenomenon is known for about 100 years. Subject of special interest in terms of application in engineering practice is the change of submerged bottom flow conditions for step spillway and surface flow conditions when depth behind the step spillway is increasing.In reference literature and scientific publications there are often theoretical and empirical dependences of determining hydraulic depth, corresponding to flow rates' changing limits behind the downstream by step. But e...