Współczynniki kontrakcji i ekspansji

(Contraction and Expansion Coefficients)

Współczynniki kontrakcji mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie występują zmiany przekroju poprzecznego na długości rzeki i związane z tym straty energii. Współczynniki wprowadzone do danego przekroju, dotyczyć będą strat zaistniałych pomiędzy tym i sąsiednim, dolnym przekrojem poprzecznym. Straty energii równe będą równe iloczynowi współczynnika rozszerzenia lub zwężenia strumienia i bezwzględnej wartości różnicy wysokości prędkości we wspomnianych przekrojach. Maksymalna wartość omawianych współczynników wynosi 1.0.

W rzekach, gdy zmiany przekroju są łagodne, a przepływ ma charakter spokojny (Fr < 1), współczynniki zwężenia i rozszerzenia wynoszą odpowiednio 0.1 i 0.3. Kiedy zmiany te są nagłe, jak w przypadku przekrojów mostowych współczynniki przyjmą odpowiednio wartość 0.3 i 0.5 dla zwężenia i rozszerzenia. Sporadycznie wartości te mogą wzrosnąć odpowiednio do 0.6 i 0.8 przy przekrojach przepustowych i mostowych.
Gdy przepływ ma charakter rwący (Fr > 1) współczynniki powinny przyjmować nieco niższe wartości niż te dla ruchu spokojnego. Ponieważ wysokości prędkości są tutaj znacznie większe, to straty obliczone na ich podstawie mogą być na tyle duże, że zaowocuje to nierzeczywistymi wahaniami obliczonej powierzchni zwierciadła wody.

W sztucznych trapezowych lub prostokątnych kanałach, zaprojektowanych na przepływ rwący (Fr > 1), których geometria przekroju nie zmienia się na długości kanału współczynniki zwężenia i rozszerzenia strumienia powinny przyjąć wartości zerowe. Przy łagodnych zmianach przekroju oba współczynniki powinny oscylować wokół wartości 0.1. Jeżeli mamy do czynienia ze zmianami nagłymi może zajść potrzeba zastosowania wartości odpowiednio wyższych – dla współczynnika zwężenia 0.1 i 0.2 dla współczynnika rozszerzenia strumienia.