Ашық арналар табиғи немесе жасанды болуы мүмкін.

Табиғи ашық арналарға өзендер мен бұлақтар, жасанды арналарға– арналар, арасыз құбырлар (мысалы, дренаждық),гидротехникалық тунельдер және т. б. жатады.

Ашық арнадағы қозғалыстың ерекшелігі-бұл жерде ағынның барлық жағынан шектелмеген, барлық нүктелері бірдей сыртқы қысымның (атмосфералық) әсерінен болатын еркін беті бар. Ашық каналдардағы немесе ішінара толтырылған көлденең қимасы бар құбыржолдардағы сұйықтықтың біркелкі қозғалысы құбырдың геометриялық еңісі немесе арна түбінің барлық ұзындығы бойынша тұрақты мәні болған және көлденең қиманың пішіні өзгермеген жағдайда белгіленеді. Арна қабырғаларының кедір-бұдырлығы да тұрақты мәнге ие болуы тиіс.

Белгіленген жағдайларда біркелкі қозғалыс болуы мүмкін. Бірақ бірқалыпты қозғалысты жүзеге асыру үшін арнадағы ағынның көлденең қимасы арнаның барлық ұзындығы бойынша тұрақты болуы қажет.

Судың арынсыз қозғалысы арынды қозғалыспен салыстырғанда едәуір күрделі құбылыс екенін атап өткен жөн, өйткені ағынның бос бетінің болуы шамалы кедергілерде тіпті соңғысының ұзындығы бойынша тірі қималар аудандарының өзгеруіне әкеледі. Бұл толқынды-білім беру процестерін қарауды талап етеді, кейбір жағдайларда беттік керілу күштерінің ықпалымен санасуға мәжбүр етеді және т. б.

Ашық каналдар мен қысымсыз құбырлардың гидравликалық есебі кезінде каналдағы сұйықтықтың қозғалыс жылдамдығын, қима ауданын және каналдың ең жақсы нысанын анықтау міндеті қойылады.

Ашық арнада сұйықтықтың біркелкі қозғалысы кезінде гидравликалық IG және пьезометриялық IP еңістер, сондай-ақ IP арнасы түбінің еңісі өзара тең:

іг = іп = ід (5. 29)

Теңдікті ескере отырып (5. 29) ашық каналдар мен арынсыз құбырлар арынды құбырлар үшін бұрын шығарылған формулалар бойынша есептеледі (Шези және Павловский формулалары). Жағдайлардың кең ауқымы үшін кедір-бұдырлық коэффициентінің мәні 2-қосымшада келтірілген.

Шези формуласынан көрсетілгендей, егер көлденең қиманың берілген ауданында ол ең кіші суланған периметр болса, каналдың ең жақсы нысаны болады. Бұл ретте арна ең көп шығынды қамтамасыз ететін болады. Арналардың ең тиімді профильдері шеңбер және жартылай шеңбер болып табылады. Практикада трапецеидальды формадағы арналар жиі қолданылады,өйткені топырақта жартылай дөңгелек қима өте қиын.

Ашық арналардағы судың қозғалысы туралы толық ақпаратты арнайы әдебиетте алуға болады.

Жергілікті кедергілер
Қозғалыс кезіндегі нақты сұйық басқа шығындарды үйкелісті ұзындығы бойынша ағынның пайда болуы мүмкін және де называв дырылатын жергілікті қысым жоғалтулары. Олардың себебі, мысалы, құбырларда-әртүрлі конструктивтік ендірмелер: тізе 3, үштіктер 2, құбырдың тарылуы мен кеңеюі, Ысырма 1, вентиль және т. б., оларды қолдану қажеттілігі құбырдың құрылысы мен пайдалану жағдайларымен байланысты.

Бір мезгілде бағыт (үштік), сондықтан жергілікті кедергілерде байқалатын құбылыстар мен механикалық тұрғыдан, сондай-ақ жылдамдықтың кенеттен өзгеруімен сипатталатын қатты денелердегі соққы арасындағы кейбір ұқсастықты жиі көрсетеді.

Іс жүзінде жергілікті ысыраптар һмп Вейсбах формуласы бойынша анықталады

мұндағы (“дзета”) – жергілікті кедергі коэффициенті деп аталатын өлшемсіз коэффициент (мән тәжірибелік жолмен белгіленеді); α – жергілікті кедергіден кейінгі ағынның қимасында сұйықтық қозғалысының орташа жылдамдығы.

Егер қандай да бір пайымдаулар бойынша Арынның жоғалуын жергілікті кедергі алдында жылдамдық арқылы көрсеткен жөн, жергілікті кедергі коэффициентін қайта есептеуді орындау қажет. Осы мақсат үшін пайдаланады қатынасы ζ1/ζ2 – (s1/s2)2, онда ζ1, ζ2 – коэффициенттері жергілікті кедергілердің тиісті қималары ѕ1и s2.

Бұл жағдайда жергілікті кедергілерде Арынның жоғалуын эквивалентті ұзындық деп аталатын осы диаметрдегі құбырдың тура учаскесінің ұзындығы бойынша анықтауға болады, онда үйкеліске Арынның жоғалуы тиісті жергілікті кедергіден туындайтын һмп Арынның жоғалуына тең (эквивалентті). 2.6 к е с т е-жұмыс істеу уақыты, жұмыс уақыты, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны, жұмыс уақыты, сағат саны.p = [v2/(2g)].

Осы формулалардың оң бөліктерін теңестіріп, табамыз

LЭ = (көше/λ)d.

Қысымның шығынын қосу
Көп жағдайларда сұйықтықтардың қозғалысы кезінде бір мезгілде ұзындық бойынша үйкеліске Арынның жоғалуы және жергілікті Арынның жоғалуы байқалады. Бұл жағдайда Арынның толық жоғалуы барлық түрдегі жоғалтулардың арифметикалық сомасы ретінде анықталады. Мысалы, ұзындығы L, диаметрі d құбырдағы Арынның толық жоғалуы, жергілікті кедергілердің шағылуы,

Жақшада тұрған өрнек жүйенің кедергі коэффициенті деп аталады және құрылғы арқылы белгіленеді. Осылайша,

Жергілікті қарсылықтарды баламалы ұзындықтармен ауыстыруға болады. Қарастырылып отырған жағдайда барлық жергілікті кедергілерге сәйкес келетін эквивалентті ұзындық

(*)

Сонда l+LЭ =LП белгіленіп , Дарси–Вейсбах формуласы бойынша шығын сомасын анықтауға болады. Ол үшін оған құбырдың нақты ұзындығының орнына LP келтірілген ұзындығын енгізеді . Осылайша,

(**)

(*) Және (**) формулалар әдетте құбырларды гидравликалық есептеу кезінде қолданылады.

Құбырларды есептеудің графоаналитикалық әдістері
Құбырларды гидравликалық есептеу кезінде графоаналитикалық әдістер кеңінен қолданылады. Оларды қолдану кейбір күрделі міндеттерді шешуді жеңілдетеді және жеңілдетеді, ал жекелеген жағдайларда (мысалы, бір ортақ құбырға бірнеше орталықтан тепкіш сорғылардың бірлескен жұмысын зерттеу кезінде) іздестірілетін шешімді алуға мүмкіндік беретін жалғыз ықтимал тәсіл болып табылады.

Мысалы, қарапайым жағдайда диаметрі d және ұзындығы L құбыр бар және ол бойынша сұйықтық айдалады, оның кинематикалық тұтқырлығы белгілі. Бұл құбырдағы қысым шығыны тек сұйықтық шығынының функциясын береді, яғни ΔH=f(Q).бұл мәндер Q мәндерін қатар еркін қоя отырып, оларға сәйкес келетін ДН қысымының мәнін есептейміз және (масштабта) абсцисс осі бойынша Q мәнін, ал ординат осі бойынша есептелген ΔH мәндерін кейінге қалдырамыз. Алынған нүктелерді бірқалыпты сызықпен жалғап, шығынға байланысты құбырдағы Арынның жоғалуын өзгертуден қисық аламыз. Бұл қисық құбырдың сипаттамалық қисығы немесе гидравликалық сипаттамасы деп аталады.

Жалпы жағдайда құбыр өткізгіштің сипаттамалық қисығы әртүрлі формадағы жекелеген учаскелерден тұрады – ламинарлық режим үшін (кіші Re кезінде) түзу сызықты учаскелерден және турбуленттік режим үшін (үлкен Re аймағында) параболалық қисықтан тұрады, өз кезегінде осы режимнің әртүрлі аймақтарындағы тіктөртпе учаскелерінен (яғни әртүрлі дәрежедегі көрсеткіштерімен Парабол) тұрады.

Күрделі құбырлар үшін сипаттамаларды құруды қарастырайық. Қарапайымдылық үшін олар бір көлденең жазықтықта жатыр деп есептейміз.

Тізбектелген жекелеген учаскелердің сипаттамасын алдын ала салады.

– Сур. тиісінше 1, 2, 3 учаскелердің I, II, III сипаттамалары бейнеленген. Өйткені жалғағанда біріктіру қысым жоғалтулары қосылып, сложим қисық I, II, III, тігінен. Ол үшін ординат осіне параллель түзу, бірқатар түзулер жүргіземіз. Олардың әрқайсысы осы қисықтарды кесіп өтеді. Сложим ординаты нүкте қиылысатын осы тікелей байланысты қисық бетімен. Біз бірқатар нүктелерді аламыз-а, b, с,… I + II + III Жаңа қисық келетін, барлық қаралатын құбырдың іздестірілетін сомалық сипаттамасы болып табылады.

Параллель қосылған кезде, ең алдымен, параллель қосылған жекелеген учаскелердің сипаттамасын салу керек.

II, III, IV қисықтар-2, 3, 4 учаскелердің сипаттамалары болсын. Параллель қосылған кезде жалпы шығыс жекелеген параллель қосылған учаскелердегі шығыстар сомасы ретінде айқындалады. Олардағы Арынның жоғалуы бірдей, ал Арынның толық жоғалуы аталған учаскелердің бірінде Арынның жоғалуы ретінде анықталады. Қосынды сипаттаманы құру үшін абсцисс осіне параллель көлденең түзулердің қатарын жүргізу қажет және олардың жекелеген учаскелердің сипаттамаларымен қиылысу нүктелерінің тұрақты ординаттары кезінде абсцисстерді қосу қажет. Нәтижесінде а, b, с нүктелерінің қатарын аламыз… құбырдың II+III+IV қосынды сипаттамасын анықтайтын құбыржолдардың қосынды сипаттамасын анықтау.

Осылайша, күрделі құбырдың жиынтық сипаттамасын құру үшін жекелеген учаскелердің сипаттамасын қосу қажет (көлденең параллель жалғанған кезде, тізбектелген кезде — тігінен).

Жалпы алғанда, құбыр бір-бірімен тізбектелген, сондай-ақ параллель қосылған бірқатар учаскелерден тұратын жағдайда, барлық құбырдың жиынтық сипаттамасын барлық жекелеген учаскелердің алдын ала салынған сипаттамаларын тізбектеп қосу жолымен табады. Алдымен көлденең бойынша параллель қосылған 2, 3, 4 учаскелердің сипаттамаларын, ал кейін олардың тізбектелген 1 және 5 учаскелердің сипаттамаларымен тігінен жиынтық сипаттамасын қосады.