Общие положения и понятия

Глава 7. УСТАНОВИВШЕЕСЯ РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ОТКРЫТЫХ РУСЛАХ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Проблемы движения воды в открытых руслах возникали еще во времена первых цивилизаций (Древний Египет, Древний Вавилон, Древний Китай). Ярким примером этого являются акведуки, построенные для целей водоснабжения в Древнем Риме, и оросительные каналы в Египте.

Движение жидкости в открытых руслах отличается от напорных потоков в трубах. Это отличие заключается в следующем:

· напорные потоки в трубах при своем движении занимают все поперечное сечение русла, а в открытых руслах – только часть его поперечного сечения и имеют свободную поверхность, во всех точках которой давление равно атмосферному;

· движение напорных потоков происходит в результате разности полных напоров в начальном и конечном его сечениях. Движение жидкости в открытых руслах происходит за счет уклона дна, т.е. под действием силы тяжести. Последнее обстоятельство позволяет называть потоки в открытых руслах самотечными;

· в напорных трубопроводах эпюра распределения скоростей симметрична оси потока, а в открытых руслах эпюра скоростей несимметричная, максимальная скорость располагается у свободной поверхности.

Открытые русла разделяются на естественные и искусственные. Русла рек, ручьев являются естественными. К искусственным руслам относят: каналы, лотки, нагорные канавы, а также гидротехнические туннели, водопропускные дорожные трубы, коллекторы, дренажные и водоотводные трубы. Движение жидкости в искусственных руслах происходит при неполном заполнении их поперечного сечения.

В практике водоснабжения и водоотведения установившееся движение жидкости встречается в водопроводящих каналах и трубах, в коллекторах и водоотводящих трубах.

Одной из причин для осуществления движения сточных вод в открытых руслах является то, что сточные, и особенно бытовые, воды переносят большое количество органических веществ, при разложении которых выделяются газы. Для вентиляции водоотводящих труб и коллекторов необходимо обеспечить над потоком свободное пространство, над которым происходит движение выделяющихся газов с последующим их отводом.

Для пропуска воды на пересечениях водотоков с полотном автомобильных и железнодорожных дорог устанавливаются водопропускные каналы и трубы.

Как и для потоков в напорных трубах, движение в открытых руслах может быть равномерным и неравномерным, установившимся и неустановившимся. Наиболее простым для анализа и изучения является равномерное установившееся движение воды в открытых руслах.