При изучении потоков жидкостей вводят ряд понятий, характеризующих потоки с гидравлической и геометрической точек зрения: площадь живого сечения, периметр смачивания, гидравлический радиус.
Площадью живого сечения, или живым сечением потока, называют площадь сечения потока, расположенную перпендикулярно направлению движения жидкости, т. е. скорость движения элементарных струек направлена перпендикулярно сечению потока. Площадь живого сечения обозначается через ω (в м2).
В реальных условиях поверхности живых сечений являются криволинейными, для расчетов в целях упрощения принимают живые сечения плоскими. В практике под живым сечением понимается поперечное сечение канала, канавы, трубы. Форма живого сечения бывает в виде трапеции, треугольника, прямоугольника.
Живое сечение может быть ограничено твердыми стенками полностью или частично, например, водопропускные трубы, боковые водоотводные канавы, нагорные канавы. Условия движения потока жидкости зависят от глубины и ширины живого сечения: если стенки ограничивают поток полностью, движение жидкости осуществляется в напорном режиме, в случае частичного ограничения режима движения режим движения безнапорный.
Смоченным периметром А. называется линия, по которой поток в поперечном сечении соприкасается с твердыми стенками русла.
Рисунок 6.5 Схема к определению периметра смачивания
Для случая напорного движения смоченный периметр в круглой трубе совпадает с его геометрическим периметром и будет равен
λ=πD. (6.4)
Так, для бетонного канала, изображенного на рис. 6.5, периметр смачивания
λ=b + 2h (6.5)
Гидравлическим радиусомназывается отношение площади живого сечения потока к смоченному периметру, т. е.
R = ω/λ (6.6)
Основные размеры поперечного сечения канав, лотков в зависимости от геометрической формы определяются по схемам, приведенным в табл. 6.1.
Таблица 6.1 Геометрическая форма поперечного сечения
| Геометрическая форма поперечного сечения | Площадь живого сечения, ω | Смоченный периметр, λ | Ширина свободной поверхности, В | Заложение откоса |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
  |
 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
 |
 |
|
Расход потока и его средняя скорость в гидродинамике являются важными характеристиками.
Расходом потоканазывают количество жидкости, протекающей через данное сечение потока в единицу времени.
В дорожном строительстве приходится иметь дело главным образом с объемным расходом жидкости. Расход жидкости равен произведению средней скорости течения в поперечном сечении на его площадь, т. е.
Q= V ω (6.7)
Если рассматривать поток жидкости как совокупность большого числа элементарных струек, то общий расход жидкости Qдля всего потока в целом можно определить как сумму элементарных расходов. Скорости движения этих элементарных струек жидкости в различных точках разные. Законы распределения скоростей будут неодинаковы, с приближением к берегам скорости уменьшаются. Поэтому делают предположение, что частицы жидкости по всему поперечному сечению потока движутся с одинаковой скоростью, которая называется средней скоростью. Средняя скорость в рассматриваемом сечении условно придается всем частицам жидкости, при этом расход потока соответствует действительному расходу.
