Перепад

Перепад, сооружение по сопряжению путем уступов двух участков водного потока (бьефов), имеющих значительную разность отметок. П. широко применяют в мелиоративном деле, на каналах с крупными уклонами, при водосливных каналах плотин, укреплении оврагов и других гидротехнич. работах. Когда уклон местности превышает расчетный уклон канала, а дальнейшее повышение его вызывает увеличение скорости и живой силы потока, а вместе с тем и его разрушительного действия на ложе канала, то его уклон смягчают устройством одного или ряда вертикальных уступов. Место устройства П. находят, исходя из тех-нико-экономич.подсчетов; при устройстве П. стараются по возможности не нарушать режи-маучастков канала выше и нижеП.и сделать стоит из понурного пола, боковых стенок, головной части, имеет целью поддержание безопасного режима водотока выше перепада и устраивается в виде водослива или отверстия. Водосливные входные части чаще всего делают в виде донного порога, приподнятого порога и щелевого водослива. Донный порог делается или с шириной равной ширине подводящего канала или с мень-

разрез по Я В

Фигура 3.

С----§---

безопасным прохождение потока через сооружение. В каждом П. любого типа и конструкции различают четыре характерных эле-

продольный розрез разрез по АЬ

Фиг мента (фигура 1): 1) входную часть, сопрягающую верхний участок канала с сооружением,

2) падение и водопад воды, 3) водобой, воспринимающий и погашающий силу удара воды, и 4) выходную часть, соединяющую сооружение с нижним бьефом. Вход со

шей шириной (фигура 2), называемой тогда сжатым гребнем, и имеет своим достоинством * беспрепятственный пропуск через П. влекомых потоком наносов; существенным недостатком этого типа является образование вверхнем бьефе кривых спада, возникающих при уменьшении расхода, и повышение скоростей (при сжатом гребне), вызывающих необходимость усиления конструкций! водобоя и выхода П. Предотвратить быстро увеличение скоростей в канале перед перепадом можно устройством входа в виде приподнятого гребня, но он влечет отложение перед ним наносов и увеличивает высоту П. воды. Для уничтожения кривых спада и сохранения донного пропуска наносов находит широкое применение, особенно в ирригационном деле, тип П. с входом в виде однощелевых и многощелевых водосливов (фигура

3), представляющих собою донные водосливы с боковыми наклонными гранями. Соответственным выбором наклона граней достигается почти автоматич. регулирование стояния горизонтов воды в канале. Гребень щелевого П. обычно оканчивается полукруглым выступом—губой для распыления падающей струи. Когда П. одновременно является и подпорным сооружением, то получается тип входа в виде щитового отверстия(фигура4,5,6). Понурный пол входной части обычно укрепляется каменным мощением, длину которого 1_Х(фигура 1) приближенно можно считать равной ϊ_χ=2Я, т.е.двум напорам на гребне П.

Падение П. устраивается одноступенчатым или многоступенчатым. Величина (высота)

стенки падения р одной ступени деревянных и каменных П. при небольших плотинах обычно не более 1—1,5 м, а в капитальных сооружениях — не более 4—5 метров Водобой делается с водяной подушкой (тюфяком) или без нее. При подушке удар падающей воды смягчается водной массой тюфяка, заключенного или в углубленном бассейне (водобойный колодец фигура 1 и 3,ι или в возвышенном бассейне, образованном так называемым водобойной стенкой (фигура 5,6,7,8). Длину водобойной подушки I (фигура 1) приближенно можно принять равней 3 ]/К Z, где Z—разность уровней бьефов, а глубину подушки d—равной 0,5 /Η·Ζ или равной Vs—Ve ^ее длины Ϊ. При водобое без подушки сила удара воды непосредственно воспринимается полом водобоя (фигура 2), требуя более солидного его укрепления. При камен

ном поле целесообразно покрывать его сверху деревянным настилом. Длину пола делают обычно (фигура 1) от 1₂=2(Н+Р) до 4р. При больших падениях применяют преиму-

Фигура 6.

щественно П. с водяными подушками. Выход, обычно представляющий собою непосредственное соединение водобоя с нижним бьефом, иногда выполняется подобно вход ной части в виде водослива. Выходную часть надлежит укреплять до тех мест, где скорости достигнут бытовых значений, безопасных для П. Длина этого крепления ί₃, называемая сливом или рисбермой, обычно не меньше длины водяной подушки I.

П. строят деревянные, каменные, бетонные и железобетонные. Наиболее простыми являются деревянные П.; самые примитивные из них применяют при укреплении оврагов, где они состоят из двух плетней

с заполнением пространства между ними грунтом или камнем, из ряжевых срубов или из сухой кладки, укрепленной деревянными рамами. Такие П. применяют для падений >1,5—1,8 метров При увеличении высоты падения конструкция П. усложняется. На фигуре 2 показан одноступенчатый деревянный П. со стенкой падения р=2,65м, в к-ром в начале и конце водобойного пола, для увеличения пути фильтрующей под ним воды, забиты шпунтовые ряды. Пол водобоя настлан по прогонам, лежащим на свайном основании, и имеет более значительную

длину. Понур и рисберма на протяжении, равном половине длины 1₂ водобойного пола, укреплены фашинами; стенка падения образована деревянным срубом, обшитым досками и заполненным песчаногравелистым грунтом. При больших падениях высоту одной ступени не делают свыше 5 м, а разбивают на ряд отдельных ступеней, переходя к виду многоступенчатого перепада, каменный тип которого представлен на фигуре 4. Однако при этом поток, падая последовательно с одной ступени на другую, приобретает избыток «удельной энергии» (смотрите Прыжок воды), выражающийся в постепенном увеличении скоростей от ступени к ступени, если длины их недостаточны, могущих до·

стигнуть больших величин и привести к быстрому разрушению П. Предотвратить это явление можно или увеличением длины отдельных ступеней или повышением их шеро-

Фпг. 9.

ховатости путем более грубой их обделки и облицовки. При погашении этими мероприятиями избытка удельной энергии при прохождении потоком по каждой ступени П. скорости не будут последовательно возрастать и безопасная работа сооружения будет обеспечена. Однако при этом длина ступеней при больших падениях получается значительной, грубая же обделка постепен но истирается и сглаживается потоком, особенности если он несет наносы, поэтому в этих случаях чаще прибегают к устройству в конце ступеней водобойных стенок для погашения энергии потока помощью водяных тюфяков. При небольшом числе ступеней с малым падением устраивают, как показано на фигуре 9, многоступенчатый железобетонный П. и один водобойный колодец в конце П.; при значительных падениях переходят к типу многоколодезного П. (фигура 5). Длины колодцев обычно по конструктив-. ным соображениям делают одинаковыми, однако целесообразнее с целью лучшего погашения энергии потока постепенно увеличивать их длину, как это представлено на • схеме 9-ступенчатого Бурджарского П. в Ташкенте (фигура 7); фигура 10 рисует тот же П. в работе. При значительных широтах ступеней (свыше 5—6 м) в многоступенчатых

П. может развиться боковая качка потока, вызывающая «корабельные волны», вредно действующие на сооружение. Эти волны могут значительно превосходить глубины воды на ступенях и особенно проявляются при наклонных боковых подпорных стенках П. Для уменьшения волн боковые стенки делают вертикальными, устраивая внутри каждого колодца вдоль ступени ряд продольных направляющих ребер (фигура 8). В многоколодезных П. для осушения колодцев от воды и предохранения занесения их наносами в низовых частях водобойных стенок делают отверстия, показанные на фигуре 6. Большие падения в П. целесообразно использовать для получения гидравлич. энергии; особенно это ^|Гможет иметь место на П. ирригационных систем.

Лит.: А х у т и п А. Н., Примеры гидравлич. расчетов в области неравномерного движения воды в открытых руслах, М., 1930; Бахметов Б. А., К вопросу о расчете перепадов, П., 1916; ЗамаринВ.А., Гидротехнич. расчет флютбетов, Ташкент, 1929; К а н-д и б а Б. Н., Регулирование рек, стр. 269—293, Л., 1927; Костя ков А. Н., Основы мелиораций, стр. 261—268, М., 1927; М и х а и л о в К. А., Проектирование ирригационных сооружений на сети, вып. 1, стр. 51—93,148—178, Тифлис, 1928;ПодаревВ.В., Гидротехнич. сооружения, ч. 2, Каналы, стр. 8—17, М., 1925; II о н о в К. В., Земляные плотины и их водопропускпые сооружения, стр. 92—120, М.—Л., 1928; Ж урин В. Д., Определение длины ступени многоступенчатого перепада, «Вестник ирригации», Ташкент, 1923, 7, 8; его же, Погашение анергии в перепадах и быстротоках, «Вестник ирригации», Ташкент, 1925, 7, 8, 1926, 9, 1927, 4, 5, 10; П а л к у е в Я. А., Перепады с криволинейным очертанием продольного разреза дна его, «Труды Московского текстильного ин-та», М., 1928, т. 1, вып. 2; Ром από к и и Э. И., О новых схемах ирригационных систем с использованием гидравлической энергии, «Известия Научио-мелиорациониого ин-та», П., 1923, вып. 5; EtcheverryB. A., Irrigation Practice a. Engineering, v. 3, chap. 7, Ν. Y., 1916; S c h ο k I i 1 s c h A., Der Wasscrbau, Handbuch fur Studium und Praxis, B. 2, p. 918—933, p. 1095—1117, Wien, 1930; Wilson Η. M., Irrigation Engineering, p. 254—264, New York, 1912; Newell F. H. a. M u г p h у D. W., Principles of Irrigation Engineering, p. 73—75, New York, 1913. С. Каплинский.