Водослив через плотину
Инженерам-гидравликам часто нужно измерить расход воды, равномерно протекающей по открытому каналу или через слив
Рис. 6.3.3. Установившееся течение пад гребнем плотины. а — плотина с закругленным широким гребнем; б - плотина с острым гребнем.
резервуара. Простой путь приближенного получения этой информации сводится к преграждению потока воды в некотором месте канала или слива погруженным препятствием или «плотиной» и наблюдению подъема уровня поверхности запруженной, медленно движущейся воды впереди препятствия.
Обычный тип плотины с широким гребнем показан на рис. 6.3.3, а. Наклоны как плотины, так и свободной поверхности воды в данном случае малы, и можно считать, что скорость воды 
поперек потока над плотиной приблизительно постоянна. Тогда если 
глубина этого потока, то расход воды на единицу ширины плотины в направлении к плоскости чертежа равен
Кроме того, из теоремы Бернулли для линии тока на поверхности плотины следует, что
здесь 
понижение уровня воды на плотине по сравнению с таким местом вверх по потоку, где скорость пренебрежимо мала. Таким образом, расход равен
и его можно вычислить по измеренным величинам 
в любой точке.
Дополнительную информацию можно получить на основе замечания, что расстояние по вертикали любой точки плотины от поверхности уровня воды перед плотиной, а именно
при 
имеет минимум по переменной 
Следовательно, если условия вверх и вниз по потоку таковы, что скорость элемента жидкости, по мере того как он проходит над плотиной, возрастает от нуля в резервуаре до значения, большего, чем 
то скорость 
наблюдается в том месте, где расстояние 
минимально, т. е. в наивысшей точке плотины. При этих условиях значения 
в наивысшей точке плотины равны соответственно
Таким образом, измерение 
или 
(или, что более удобно, суммы 
так как эту величину можно измерить в точке, где вода почти неподвижна) достаточно для определения расхода 
Формулы вида (6.3.13) справедливы не только для плотин с широким гребнем (это следует и из соображений размерности), хотя числовые коэффициенты будут другими. Иногда применяются плотины с острым гребнем, как показано на рис. 6.3.3, б; путем наблюдения установлено, что для них
где с приблизительно на 5% больше теоретической величины 
для плотины с широким гребнем. Необходимо, чтобы воздух имел свободный доступ к области, расположенной под истекающей струей, так как из закрытой области воздух постепенно подхватывается и уносится струей, и она подсасывается вниз.
