Волнообразование в водопропускных сооружениях
Волны, возникающие в ряде случаев на транзитных участках водопропускных сооружений, можно подразделить на остановившиеся и катящиеся. Первый тип волн рассматривается в соответствующих разделах гидравлики бурных потоков (см. гл. 4.2). Катящиеся волны образуются на транзитной части сооружения после начального участка неравномерного движения, проявляясь на свободной поверхности потока в виде ряби и небольших чешуйчатых волн, которые по мере их продвижения вниз по течению нагоняют друг друга, сливаются и растут (рис. 4.13). При достаточно большой длине транзитной части весь поток оказывается разделенным на отдельные катящиеся волны — импульсы.
Высота гребней этих волн обычно превышает расчетную глубину установившегося движения. Возникновение катящихся волн нарушает работу концевых частей, волны выплескиваются на бермы водопропускного тракта, возникает инфильтрация воды за облицовку. Чаще всего катящиеся волны возникают в сечениях прямоугольной и трапецеидальной формы, при больших уклонах (больше 0,02...0,025), распластанных поперечных сечениях. Они образуются как в неаэрированных, так и в аэрированных потоках. С гидравлической точки зрения основная причина возникновения катящихся волн — потеря потоком устойчивости движения.
Прогноз и расчет параметров катящихся волн можно выполнить по зависимостям Т. Г. Войнича-Сяноженцкого, подтвержденным данными натурных гидравлических исследований [65].
Вычисления следует проводить как для максимального расхода Q шах, Так и для (0,2..,0,8)
В отдельных случаях можно допускать возникновение катящихся волн при расходах, существенно меньших расчетного,— (0,2...0,25) Qmax Например, когда максимальные высоты волн оказываются меньше глубин, соответствующих прохождению максимального расхода (при отсутствии волн), и, кроме того, пульсирующее поступление расходов в колодец и нижний бьеф не нарушает существенным образом процесса гашения избыточной энергии потока и не вызывает неустойчивых волновых колебаний.
Мероприятия, обеспечивающие увеличение степени устойчивости бурного потока и предотвращение тем самым возникновения катящихся волн, рассмотрены в главе 6.2.