Сопряжение бьефов с отбросом струи для плотин на скальном основании
Гидравлический расчет сопряжения с отбросом струи сводится к выбору отметки носка и его очертания, отвечающих максимальной дальности полета струи, а также в определении зоны размыва и наибольшей возможной ее глубины (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Схема отброса струи в нижний бьеф с водосбросной плотины
Расстояние до центра воронки размыва 
можно определить по дальности полета струи:
 ,
| (3.1) |
где 
— скорость потока на сходе с носка, 
( 
=0,90 ÷ 0,95 — скоростной коэффициент, 
— условно принимается как расстояние от горизонта верхнего бьефа до носка);
— угол наклона носка к горизонту, =10 ÷ 30°;
— высота уступа.
Для определения оптимальной длины отброса струи строят кривые дальности полета струи в зависимости от высоты носка для различных углов наклона в рекомендуемых пределах. При этом высоту уступа задают, начиная от максимального уровня нижнего бьефа.
Из графика 3.9, построенного по зависимости (3.1), можно увидеть, что дальность полета струи значительно возрастает с увеличением угла наклона, а влияние высоты уступа уменьшается при увеличении угла наклона носка. Можно отметить, что наибольшая дальность полета струи получается при наибольшем наклоне, а высота уступа по возможности намечается на 1 ÷ 3 м выше максимального уровня воды нижнего бьефа.
Рис. 3.9. Пример построения семейства графиков 
Вторая часть гидравлического расчета состоит в определении размеров воронки. Проф. А. Н. Патрашев, рассматривая вертикально падающую струю, получил для несвязного грунта следующую зависимость:
 ,
|
где 
— расчетный удельный расход воды на водосливе;
— напор на плотину, исправленный на скорость подхода к гребню плотины;
— диаметр зерен грунта, меньше которых содержится 90 % по весу, мм.
При определении эквивалентной крупности грунта для скальных оснований можно придерживаться следующей последовательности:
1 Определить неразмывающую скорость грунта (Справочник по гидротехнике. М.: ВНИИ Водгео.— 1955 г.);
2 Считая, что размывающая скорость 
снижается при ударе струи под некоторым углом (25 ÷ 30°) к поверхности воды, определяют ее новое значение:
3 По принятой неразмывающей скорости определяют эквивалентную крупность несвязного грунта, соответствующую данной скорости.
После определения глубины воронки, задавшись величиной заложения откоса в пределах (2 ÷ 3), определяют расстояние от края воронки размыва до сооружения. Минимально допустимым предварительно можно считать расстояние 1,5B, где B — ширина плотины по основанию. Для принятия окончательного решения необходимо выполнить серию расчетов сооружения на глубинный сдвиг с заданными габаритами воронки размыва.