|
2.2. Схематизация скоростной структуры открытого потока 55 Известно, что действительное распределение скорости в открытых потоках может быть самым разнообразным в зависимости от глубины, очертания русла, шероховатости, уклона дна и других факторов. Однако многочисленные исследования потоков со свободной поверхностью позволили установить определенные закономерности в распределении скоростей по глубине и ширине. Основными среди них являются степенной закон, логарифмическая кривая Прандтля Кармана и парабола Буссинеска Базена. Наиболее простым из них является степенной закон, который дает удовлетворительные результаты, не уступая в точности другим более сложным зависимостям. Исходя из того, что механизм торможения потока дном и боковыми стенками русла одинаков, степенной закон используется и для характеристики распределения скоростей по ширине. Поэтому, приняв распределение скоростей по степенному закону У.-У* "-Уд. В п (2.2) V В 2 В 12] найдем выражение для скорости в произвольной точке: 2 2 (2.3) где V, Ух, и, УДх, Уд скорости: соответственно максимальная поверхностная на средней вертикали, поверхностная в произвольном сечении х, в произвольной |
5.2. Схематизация скоростной структуры открытого потока 139 Известно, что действительное распределение скорости в открытых потоках может быть самым разнообразным в зависимости от глубины, очертания русла, шероховатости, уклона дна и других факторов. Однако многочисленные исследования потоков со свободной поверхностью позволили установить определенные закономерности в распределении скоростей по глубине и ширине. Основными среди них являются степенной закон, логарифмическая кривая Прандтля Кармана и парабола Буссинеска Базена. Наиболее простым из них является степенной закон, который дает удовлетворительные результаты, не уступая в точности другим более сложным зависимостям. Исходя из того, что механизм торможения потока дном и боковыми стенками русла одинаков, степенной закон используется и для характеристики распределения скоростей по ширине. Поэтому, приняв распределение скоростей по степенному закону = ?-/(*) к-Кп Ы-/м I в (5.2.1) К_ 2 * V В В -.V I* В найдем выражение для скорости в произвольной точке: 140 «=(к к„ г ~ Л-у) н-/{х)\ + У, = V. 5 г -/(*) II /(.г) ■{у~к>)+у„ , (5.2.2) где К, Нт, г/, К,г, К, скорости: соответственно максимальная поверхностная на средней вертикали, поверхностная в произвольном сечении х, в произвольной точке с1м = сЬсск, донная в произвольном сечении л:, донная на средней вертикали (цифры 1-5 на рис. 5.2.1). Рис. 5.2.1. Распределение скоростной структуры потока На рис. 5.2.1 2/(х) и Н /(.г) вертикальное расстояние точки от 1 1 1 дна и глубина русла в сечении х; —, — и-------показатели степени, характет п к ризующие закон изменения скоростей: т и п по живому сечению соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, к по дну потока (к*»). Показатель т, характеризующий изменения скорости в вертикальных плоскостях и принимаемый постоянным по ширине потока, при наличии гидрометрических данных определяется из выражения ,.г ^[(г-/(.у))(Я-/(.у))] С8[(«-уЖ-К,)3 и считается наиболее вероятным из общего диапазона значений /?/= 3-е-8, встречающегося в отечественной литературе. |