Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке
Рассчитаем кривую свободной поверхности на быстротоке по методу В.И. Чарномского, предварительно назначив глубину на изломе hизл.
Поскольку значение 
превышает 
больше чем в два раза, то примем 
м.
Расчёт приводится в таблице П.7.6.
По полученным данным построим кривую свободной поверхности (рис. П.7.5).
По исходным данным (табл. П.7.1) длина быстротока l = 30 м, что больше длины кривой спада (l = 25,7 по табл. П.7.6). По рекомендациям п. 3.2.5 принимаем глубину на конце быстротока 
= 0,36 м.
Таблица П.7.6
Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке
| h, м | ω, м2 | χ, м | R, м |  , м | C, м0,5/с |  , м0,5/с |  , м/с |  , м/с |  | Э, м | ∆Э, м | ∆l, м | l, м |
| 0,54 | 1,15 | 3,15 | 0,36 | 43,9 | 3,48 | 1,25 | 0,00 | ||||||
| 0,35 | 43,5 | 3,74 | 0,021 | 0,14 | 2,92 | ||||||||
| 0,50 | 1,00 | 3,00 | 0,33 | 43,1 | 4,00 | 1,40 | 2,92 | ||||||
| 0,31 | 42,4 | 4,50 | 0,036 | 0,40 | 12,00 | ||||||||
| 0,40 | 0,80 | 2,80 | 0,29 | 41,8 | 5,00 | 1,80 | 14,9 | ||||||
| 0,28 | 41,6 | 5,16 | 0,055 | 0,16 | 10,82 | ||||||||
| 0,37 | 0,75 | 2,75 | 0,27 | 41,4 | 5,32 | 1,96 | 25,7 |
Рисунок П.7.5 – Кривая свободной поверхности
Отводящий канал
Определение гидравлических характеристик потока
Вычисляем расходную характеристику по формуле (25):
м3/с.
Нормальную глубину находим, используя график K = f(h) (рис. П.5.1), построенный для подводящего канала при
м3/с и 
= hб = 0,79 м.
Критическая глубина hк не зависит от уклона дна, поэтому сохранится неизменной на протяжении всего призматического русла трапецеидального сечения, т.е. 
м. Соответственно не изменится и критический уклон 
.
Так как 
и 
, то мы делаем вывод: состояние потока спокойное. При смене заданных уклонов ( 
и 
) и сопряжении бьефов возникает гидравлический прыжок.
Расчёт гидравлического прыжка
Расчёт гидравлического прыжка сводится к определению его характеристик: 
– первой сопряжённой глубины, 
– второй сопряжённой глубины и ln – длины гидравлического прыжка.
1. Определяем сжатую глубину 
методом последовательного приближения по формуле (26). Для этого по формулам (28) и (29) вычислим скорость и удельную энергию сечения на конце быстротока:
м/с;
м.
Далее определим сжатую глубину.
1) В первом приближении не учитываем hс в знаменателе, тогда по формуле (30) получаем 
м.
2) Во втором приближении учитываем 
в знаменателе и по формуле (26) получаем 
м.
3) Так как расхождения между глубинами и 
более 5 %, определим сжатую глубину в третьем приближении по формуле (26): 
м.
4) Расхождение между и 
нет.
Принимаем = hс = = 0,38 м.
5) Определяем вторую сопряжённую глубину по формуле (32):
м.
Таким образом, 
м – гидравлический прыжок отогнанный и требуется установка гасителя энергии.
Расчёт водобойного колодца
В первом приближении глубина колодца d определяется по формуле (33). По расчёту получаем:
м, принимая s = 1,1.
Удельная энергия сечения по формуле (34) будет равна
м.
Первую и вторую сопряжённые глубины вычислим по формулам (35) и (36):
м,
м.
Вычислим глубину колодца во втором приближении, принимая s = 1,2:
м.
Сравним полученные значения d1 и d2:
;
.
Поскольку d1 и d2 отличаются более чем на 5 % , определяем глубину в третьем приближении в аналогичной последовательности.
Удельная энергия 
м.
Первая сопряжённая глубина: 
м.
Вторая сопряжённая глубина:
м.
Тогда глубина водобойного колодца в третьем приближении будет равна 
м.
Сравним полученные значения d2 и d3:
.
Так как полученные d2 и d3 отличаются более чем на 5 %, определяем глубину в четвертом приближении.
Удельная энергия 
м. Тогда первая сопряжённая глубина будет равна 
м, а вторая сопряжённая глубина – 
м.
Глубина водобойного колодца в четвёртом приближении будет равна 
м.
Получаем, что d3 = d4 (отличаются не более чем на 5 %), поэтому принимаем d = d4 = 0,6 м.
Длина водобойного колодца вычисляется последовательно по формулам (42), (43), (44), (45).
Определим эти величины поочередно:
Длина отлёта струи: 
м.
Длина гидравлического совершённого прыжка:
м.
Длина подпёртого прыжка: 
м.
Длина водобойного колодца: 
м.
В результате расчётов получили, что для гашения энергии необходимо предусмотреть устройство водобойного колодца со следующими размерами: длина – 5,97 м, глубина – 0,6 м.