ODSKOK HYDRAULICZNY

– odskok przesuwa się w dół koryta.

Zależność między głębokościami sprzężonymi ruchu przed odskokiem. Równanie to (ważne dla koryta prostokątnego) ma postać:

h 1

i

h 2

jest podana w postaci przekształconego równania, z którego można wyznaczyć drugą głębokość sprzężoną na podstawie parametrów

h

2 

h

2 1   1  8 

g

 

v h

1 2 1  1   W którym:

v 1

– prędkość w ruchu podkrytycznym; pozostałe oznaczenia jak wyżej.

>>>

<<<

Dla projektowania budowli piętrzącej, poniżej której występuje odskok Bidone’a, bardzo ważna jest znajomość długości odskoku , gdyż na tej długości konieczne jest wzmocnienie podłoża. Obliczenie to możemy przeprowadzić korzystając z istniejących wielu wzorów doświadczalnych, wśród których najczęściej używane są: wzór Wóycickiego o postaci:

L

    8  0 , 05

h h

2 1    

h

2 

h

1  oraz wzór Pawłowskiego:

L

 2 , 5  1 , 9

h

2 

h

1  w których:

h 1 ,h 2 L

– głębokości sprzężone w m, – długość odskoku w m.

>>>

<<<

Jeżeli odskok nie powstaje tuż przy budowli piętrzącej, zachodzi konieczność umocnienia koryta na dłuższym odcinku, W takim wypadku stosujemy sposoby, które mają na celu przesunięcie odskoku „ku górze”, tj. w stronę budowli piętrzącej. Należy do nich np. zaprojektowanie wgłębienia w podłożu, zwanego

niecką wypadową

lub

studnią amortyzacyjną.

modelach.

Dzięki obniżeniu dna poniżej budowli zwiększamy głębokość betonowych, zwanych

h

tak, aby była ona wystarczająca do powstania odskoku w obrębie niecki. Innym sposobem zmniejszenia długości odskoku jest wbudowanie w dnie koryta poniżej budowli piętrzącej specjalnych bloków

szykanami

i rozpraszaniu strug płynącej wody, a tym samych zmniejszeniu jej energii kinetycznej. Dane dotyczące wymiarów szykan oraz sposobu ich ustawienia uzyskuje się najczęściej w wyniku badań na Bardzo istotne jest w praktyce sprawdzenie, jaki rodzaj ruchu (pod-, czy nadkrytyczny) panuje w korycie. W tym celu można porównać ze sobą obie strony równania ruchu krytycznego.

>>>

A

3   

Q

2

b g

znaczy to, że energia ruchu (kinetyczna) jest mniejsza od potencjalnej, a więc mamy do czynienia z

ruchem nadkrytycznym.

Gdy

A

3   

Q

2

b g

dominuje energia kinetyczna, a więc występuje

ruch podkrytyczny

.

Istnieje jeszcze inny, prostszy sposób określenia rodzaju ruchu. Podstawiamy w tym celu do równania ruchu krytycznego .

<<<

Otrzymamy więc:

Q



A



v A

3

b

  

A

2 

v

2

g

>>>

Po podzieleniu obu stron przez 2

A

2

A

2

b

  2 

v g

2 prawa strona powyższego równania jest wysokością prędkości znaną z równania Bernoullego. Oznaczamy ją skrótowo symbolem

hv.

<<<

Jednocześnie iloraz

A



h śr b

jest średnią głębokością rozpatrywanego przekroju ( o dowolnym kształcie), wobec tego . Można więc powiedzieć, że ruch krytyczny panuje wówczas, gdy średnia głębokość przekroju jest dwukrotnie większa od wysokości prędkości, czyli gdy:

h śr

 2

h v to h śr



h kr

>>>

<<<

W ruchu podkrytycznym , w którym przeważa energia kinetyczna 2

h v



h śr

: Natomiast w ruchu nadkrytycznym , gdzie energia potencjalna (a więc głębokość) ma decydujące znaczenie, jest spełniony warunek odwrotny, tj.: 2

h v



h śr

Ruch nadkrytyczny

występuje w większości rzek pozostającym w stanie naturalnym (a więc nie zabudowanych za pomocą budowli piętrzących). Jedynie w potokach górskich o znacznych spadkach spotkać można

ruch podkrytyczny

. Trzeba jednak zwrócić uwagę, że koryta tych potoków stanowią duże kamienie, które skutecznie przeciwstawiają się rozmywającemu działaniu płynącej wody .

>>>

<<<

Jeśli chodzi o ruch krytyczny można stwierdzić, że ten „graniczny” rodzaj ruchu zachodzi w przyrodzie wszędzie tam, gdzie strumień musi gromadzić energię do pokonania pewnej przeszkody. Następuje wtedy spiętrzenie wody do minimalnego poziomy, jaki wystarcza do wywołania danego przepływu. Na przykład gdy koryto jest zwężone na pewnym odcinku, a jego normalna energia nie wystarcza do wywołania koniecznych prędkości, to powyżej przewężenia następuje akumulacja energii tak długo, aż zbierze się dostateczna jej ilość do zapewnienia właściwego przepływu. W tym wypadku w przewężeniu jako wymagający najmniejszej energii, a więc najbardziej „ekonomiczny”. powstanie ruch krytyczny Taki obraz przepływu można zauważyć np. w przekroju mostu, gdzie jego filary powodują zwężenie koryta. Jeśli

h śr

istnieje możliwość powstania ruchu krytycznego, dno koryta musi być odpowiednia zabezpieczone przed rozmywaniem.

>>>

<<<

Ruch krytyczny charakteryzuje się jeszcze bardzo istotną właściwością, wynikającą ze wzoru na prędkość krytyczną. Mianowicie z wzoru

h śr

 2

h v

wynika, że średnia prędkość strumienia płynącego ruchem krytycznym równa jest podwójnej wysokości prędkości, tj.

h śr

 2   2

g v

2 Przyjmując  =1 niewiadomą

v

i przekształcając powyższy wzór ze względu na otrzymamy:

v kr



g



h śr

Wzór na prędkość krytyczną

>>>

<<<

Okazuje się, ze prędkość krytyczna jest równa prędkości przenoszenia się fali i innych zaburzeń powstających na swobodnych powierzchniach cieczy, gdyż ta właśnie prędkość wyraża się wzorem

v kr



g



h śr

Wobec zachodzącej równości widzimy, że zarówno w ruchu krytycznym, jak i tym bardziej podkrytycznym żadne zaburzenia nie mogą przenosić się w górę koryta, gdyś prędkość ich ruchu jest mniejsza od prędkości płynącej wody. Jeżeli więc w korycie poniżej dowolnej przeszkody panuje ruch krytyczny lub podkrytyczny, to ani poziom wody poniżej przeszkody, ani inne zjawiska hydrauliczne (np. fale wywołane wrzuconym do wody kamieniem) nie mogą przenosić się w górę koryta.

>>>

Lp.

1 2 3 4 - Wyniki pomiarów--

Rzędna dna [cm] Rzędna wody wypływającej przez wylot [cm]

-7,5 -7,5 -7,5 -7,5

Rzędna górnego zwierciadła [cm] Rzędna dolnego zwierciadła [cm]

-2,7 32,7 13,5 -2,7 34,0 9,1 -3,8 31,2 -3,9 31,1 7,7 3,6

<<<

szerokość koryta b = 48,5 cm

Przepływ [m 3 /s]

0,023 0,026 0,026 0,03

>>>

<<<

--Obliczenia--

Powierzchnia:

F



h



b

Prędkość:

V



Q F

Liczba Froude’a:

F r



v g



h

>>>

<<<

- Analiza wyników- Lp.

1.

2.

3.

4.

h’ [m]

0,048 Q [m 3 /s] 0,023 F [m 2 ] 0,02328 V [m/s] 0,99 0,048 0,026 0,02328 0,037 0,026 0,036 0,03 0,0179 0,01746 1,11 1,5 1,72 F r 1,44 1,66 2,4 2,9

>>>

Przypadek 1 Przypadek 3

odskok zafalowany, ruch rwący

Przypadek 2

odskok słaby, ruch rwący

Przypadek 4

odskok zafalowany, ruch rwący

<<<

odskok oscylujący, ruch rwący

>>>

<<<

Rodzaje odskoków hydraulicznych:

F r

 1  1 , 8 Odskok zafalowany

F r

 1 , 8  2 , 5 Odskok słaby

F r

 2 , 5  4 , 5 Odskok oscylujący

F r

 4 , 5 Odskok trwały

>>>

--Wizualizacja--

<<<<

Wypływ spod zasuwy - o dskok zatopiony

>>>>

<<<<

Etapy odrzuc a nia odskoku 1 2 3 4

>>>>

<<<<

Etapy odrzuc a nia odskoku 5 6 7 8

>>>>

<<<<

Etapy odrzuc a nia odskoku 9 10 11 12

menu

- Zdjęcia-

<<<

Jaz myślenicki

>>>

<<<

Z d j ę c i a

>>>

<<<

Z d j ę c i a

>>>

a d j ę i c

Z d j ę c i a

Z d j ę i c a

Z d j ę c i a

N n

<<<

--Literatura-

Szuter A. Utrysko B. 1986,„Hydraulika i podstawy hydromechaniki’’ Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa E.Kubrak , J.Kubrak ‘’Hydraulika techniczna’’