Ruch burzliwy dzieli się na:
- podkrytyczny (rwący) i
- nadkrytyczny (spokojny).
Fot. 1. Ruch burzliwy podkrytyczny (rwący)
Fot. 2. Ruch burzliwy nadkrytyczny (spokojny)
W ruchu podkrytycznym napełnienia przekroju są małe, a prędkości duże, natomiast w ruchu nadkrytycznym — odwrotnie. Pierwszy z nich nie przedstawia stałej formy ruchu — w sprzyjających warunkach przechodzi natychmiast w ruch nadkrytyczny. Na granicy obu ruchów istnieje ruch krytyczny, który występuje przy głębokości krytycznej i prędkości krytycznej. Wielkości te można określić znajdując minimum energii przy różnych napełnieniach przekroju i stałym przepływie.
Rys. 1. Przekrój podłużny koryta rzeki i energia strumienia
Energia strumienia :
Głębokość i prędkość krytyczną określają równania:
gdzie : α— współczynnik Saint Venanta, zależy od rozkładu prędkości w przekroju poprzecznym, zwykle α = l,2 —1,3,
q — przepływ na jednostkę szerokości,
t — napełnienie przekroju.
Rodzaj ruchu można określić bezpośrednio z tzw. liczby Frouda:
Przy wartościach :
- Fr = 1 — występuje ruch krytyczny,
- Fr > 1 — ruch podkrytyczny,
- Fr < 1 — ruch nadkrytyczny.
Przejście z ruchu podkrytycznego w nadkrytyczny odbywa się na tzw. o d s k o k u hydraulicznym wody, zwanym często odskokiem Bidone'a.
Rys. 1. Typowe przejście z ruchu spokojnego w rwący i z rwącego w spokojny ze zjawiskiem odskoku hydraulicznego Bidone’a
Progiem (odskokiem) hydraulicznym nazywamy więc gwałtowne zwiększenie się głębokości strugi przy jednoczesnym zmniejszeniu prędkości. Ruch rwący i próg wodny towarzyszą nieodmiennie zjawiskom przechodzenia przepływu spokojnego w rwący i rwącego w spokojny. Zjawiska te można zaobserwować na jazach, przepławkach, zmianie spadku dna cieku z łagodnego w bardziej stromy, zaporach i elektrowniach wodnych oraz przy upustach dennych i szandorach podnoszonych do góry. Warunki hydrauliczne tego zjawiska można ustalić badając zmianę ilości ruchu na odskoku. Zmiana ilości ruchu równa się różnicy parcia hydrostatycznego z obydwu stron.
Rys. 3. Schemat przejścia z ruchu podkrytycznego w nadkrytyczny
Konieczną wysokość napełnienia za odskokiem potrzebną do wytworzenia się odskoku obliczymy z równania:
Występującą na odskoku stratę energii określimy jako różnicę energii po obu stronach odskoku:
Ruch nadkrytyczny dzieli się z kolei na:
- ruch jednostajny i
- ruch zmienny.
Pierwszy z nich występuje przy stałych przekrojach, napełnieniu i prędkości, a więc charakteryzuje go równoległość zwierciadła wody do linii dna w przekroju podłużnym; natomiast w przypadku ruchu drugiego rodzaju elementy te są zmienne, zatem zwierciadło wody nie jest równoległe do linii dna. Rozróżniamy przy tym ruch zmienny przyspieszony, gdy spadek zw. wody jest większy od spadku dna i ruch zmienny opóźniony — w przypadku przeciwnym.