Głębokość krytyczna przepływu w przepuście

(Critical Depth of Flow in the Culvert)

Przepływ krytyczny zachodzi wówczas, gdy energia właściwa strumienia jest minimalna. Energia właściwa jest sumą głębokości (energia ciśnienia) i wysokości prędkości. Głębokość krytyczna zależy od kształtu przekroju i natężenia przepływu.

Przyjmuje się, że w warunkach przepływu kontrolowanego wylotem i przy niskim poziomie wody dolnej na wylocie z przepustu panuje ruch krytyczny. Głębokość krytyczna ma również wpływ na wodę górną w przypadku niezatopionego przepływu kontrolowanego wlotem.

Procedury obliczeniowe przepustów obliczają głębokość krytyczną w sposób iteracyjny poszukując rozwiązania następującego równania:

$$\frac{Q^2}{g} = \frac{A^3}{T}, \qquad \textrm{(6-9)}$$

gdzie:
$Q$ - natężenie przepływu [m3/s],
$g$ - przyspieszenie ziemskie [m/s2],
$A$ - pole powierzchni przekroju [m2],
$T$ - szerokość przekroju w zwierciadle [m].

Głębokość krytyczna dla przepustów o przekroju prostokątnym może być obliczona wprost z równania (AISI, 1980):

$$y_c = \sqrt[3]{\frac{q^2}{g}}, \qquad \textrm{(6-10)}$$

gdzie:
$y_c$ - głębokość krytyczna [m],
$q$ - jednostkowe natężenie przepływu [m3/s/m],
$g$ - przyspieszenie ziemskie [m/s2].