Критический уклон. 
Неравномерное движение жидкости в открытых руслах

Для характеристики потока при неравномерном движении необходимо определение величины критического уклона.

Критическим уклоном называется такой уклон дна потока, при котором заданный расход проходит в условиях равномерного движения с критической глубиной, т. е. при котором нормальная глубина потока равна критической h_o = h_к. Вспомним, что нормальной глубиной называется глубина потока, с которой при данном уклоне дна I_o заданный расход Q проходит в условиях равномерного движения. Величина критического уклона в общем случае определяется из уравнения равномерного движения, которое при критических значениях элементов потока пишется следующим образом:

Откуда.

Подставив в эту формулу выражение для Q² из уравнения, а также учитывая, что R_к = _к/_к, получим следующую зависимость для определения критического уклона.

Для суждения о состоянии потока и построения кривых свободной поверхности необходимо иметь данные о следующих основных элементах потока: критической глубине h_к, критическом уклоне I_к, нормальной глубине h_o и уклоне дна I_o.

По уклону дна естественных и искусственных русел принято различать:

• — русла с горизонтальным дном при I_o = 0 (рис. 2 — 7, а);
• — русла с прямым уклоном дна при I_o > 0 (рис. 2 — 7, б);
• — русла с обратным уклоном дна при I_o < 0 (рис. 2 — 7, в).

Наиболее часто встречаются русла с прямым уклоном дна; искусственные русла (в частности дорожные трубы) нередко устраиваются с горизонтальным дном.

При заданном расходе Q прямой уклон дна потока может быть равным критическому уклону I_к, меньшим или большим его. При уклоне дна, равном критическому для заданного расхода Q, нормальная глубина потока h_o равна критической глубине h_к. Если при том же расходе Q уменьшать уклон дна I_o, нормальная глубина h_o начнет возрастать, критическая же глубина h_к, зависящая для данного русла только от величины расхода Q, остается неизменной. Таким образом, при I_o < I_к будет h_o > h_к. С увеличением уклона дна сверх критического уклона глубина равномерного движения h_o становится меньше критической, т. е. при I_o > I_к имеем h_o < h_к.