Ширина и радиус кривизны выправительной трассы

⇐ ПредыдущаяСтр 35 из 41Следующая ⇒

Ширина выправленного русла при расчетном уровне воды называется шириной выправительной трассы. В качестве расчетного уровня обычно принимается проектный уровень воды. Под радиусом кривизны выправительной трассы понимают радиус поворота ее геометрической оси на криволинейном участке реки. Ширина и радиус кривизны выправительной трассы зависят от гидравлико-морфометрических показателей потока и русла на участке проведения выправительных работ.

Для расчета ширины выправительной трассы в настоящее время на практике [Гришанин и др., 1986] используют два основных способа.

Первый способ основан на использовании устанавливаемой по натурным данным связи между глубинами и ширинами русла. Для построения расчетного графика связи глубин и ширин по планам русловых съемок выбирают парные значения ширин и максимальных глубин в характерных сечениях при проектном уровне воды. В качестве характерных сечений принимаются сечения на гребнях перекатов, в плесовых лощинах и на участках перехода от плесовых лощин к перекатам. Выборка производится в пределах морфологически однородного бесприточного участка реки.

По полученным данным строится график зависимости h_max= f( B), на котором проводится нижняя огибающая поля точек. Эта линия принимается за расчетную кривую. Значение ширины выправительной трассы снимают с графика (рис. 4.13) по значению расчетной глубины потока h_р= T_г+ D h, Т_г – гарантированная глубина судового хода; D h – поправка на неточность исходного планового материала.

Для участков рек с гарантированной глубиной менее 2 м значение D h принимается равной 0.2-0.3 м, а для рек с гарантированными глубинами более 2 м – равной 0.4-0.5 м.

Второй способ, гидравлико-морфометрический, был разработан
К.В. Гришаниным. Он основан на следующих положениях.

1. Шероховатость подвижного русла полностью регулируется самим потоком. Обычно это имеет место на реках с песчаным дном, где выполняется неравенство H/ d₅₀ ³10³.

2. Коэффициент шероховатости подвижного русла определяется соотношением В.М. Маккавеева n= a( hI)^1/6, где а – коэффициент пропорциональности, равный 0.8-0.9.

Рис. 4.13. График связи h_max = f( B)

3. Уклоны свободной поверхности до и после выправления русла изменяются незначительно.

Расчетная зависимость для определения ширины выправительной трассы может быть получена с учетом этих положений на основе использования формулы Шези, записанной для бытового и выправленного состояний русла. Отсюда, при неизменном расходе воды Q_б= Q_пр, следует

, (4.31)

где: В_би H_б– ширина, и средняя глубина потока на гребне переката в бытовом состоянии при расчетном уровне;

– параметр, устанавливающий связь между средней глубиной в живом сечении и гарантированной глубиной выправленного русла.

Следует отметить, что аналогичное морфологическое выражение, устанавливающее связь между ширинами и глубинами русла на перекатах в бытовом и проектном состояниях, можно вывести с использованием полученной автором зависимости коэффициента Шези от числа Фруда [Гладков, 1984] для перекатов рек с подвижными донными отложениями.

Для определения параметра h используется два возможных подхода.

В случае, если имеется достаточно натурных данных по судоходному плесу, то необходимо выбрать ряд перекатов – перевалов и для каждого из них определить пару значений – среднюю глубину по живому сечению Н и глубину на кромке судового хода Т. По этим данным вычисляется соответствующее значение параметра h= H/ T. Полученные значения (кривая 1 на рис. 4.14) наносятся на график зависимости h= f( B)

Рис. 4.14. График зависимости h = f( B)
к определению ширины выправительной трассы

Далее, задаваясь последовательно значениями h = 0.7; 0.8; 0.9, по формуле (4.31) вычисляются три значения ширины выправительной трассы для конкретного улучшаемого переката.

Эти точки наносятся на тот же график (кривая 2). Пересечение кривых на графике h= H/ T дает искомое значение ширины выправительной трассы В_т и параметра h_п.

В том случае, если исходных данных по плесу недостаточно, допускается ограничиться уже упоминавшимся выше положением о том, что форма поперечного сечения русла на перекате описывается параболой 2-4 степени. При этом значение параметра h становится близким к постоянной величине, равной 0.8. Отсюда следует, что

, (4.32)

Для вычисления радиуса кривизны выправительной трассы на практике используются результаты исследований Н.И. Маккавеева, согласно которым была установлена зависимость радиуса кривизны устойчивых извилин в функции руслоформирующего расхода воды и уклона свободной поверхности.

Расчетная формула записывается в виде

, (4.33)

где: Q_р – руслоформирующий расход воды;

I – продольный уклон свободной поверхности при руслоформирующем расходе воды.

Руслоформирующим считается такой расход воды, при котором в реке наблюдается максимум твердого стока и происходят интенсивные русловые переформирования. Этот расход на равнинных реках предполагается пропорциональным произведению Q²/ pI, где Q – расход воды в реке,
р – частота (вероятность) его наблюдения, I – продольный профиль свободной поверхности.

Для нахождения руслоформирующего расхода воды необходимо иметь кривую расходов воды Q= f₁( Z), связь уклонов свободной поверхности и уровней воды I= f₂( Z) и кривую вероятности расходов p= f₃( Q). Эти построения показаны графически на рис. 4.15.

Рис. 4.15. К определению руслоформирующего расхода воды

Обычно на кривой зависимости Q²pI= f( Q) наблюдается два максимума значений Q²pI, которым отвечают две величины руслоформирующих расходов воды. Верхнее значение приблизительно соответствует весеннему уровню выхода воды на пойму. В это время в реке наблюдаются значительные скорости течения и происходят интенсивные переформирования в русле реки. Нижнее значение руслоформирующего расхода отвечает примерно середине интервала уровней воды между отметками меженных бровок и отметками гребней побочней. Частота повторения таких уровней воды в реке больше, а транспортирующая способность потока в это время остается достаточно высокой для переформирования речного русла.Для расчета радиуса кривизны выправительной трассы обычно используется нижнее значение руслоформирующего расхода воды, так как для выправления русла чаще всего применяются полузапруды меженного принципа действия.

При отсутствии сведений об уклонах свободной поверхности или повторяемости расходов за руслоформирующий расход воды принимается среднеквадратичное значение расхода за навигационный период среднего по водности года

, (4.34)

где: t_н – продолжительность навигации.

Другое обобщенное приближенное соотношение между шириной выправительной трассы и радиусом ее кривизны записывается в виде

. (4.35)

Это выражение было получено из опыта проведения выправительных работ на реках Днепровского бассейна и может использоваться при отсутствии необходимых исходных данных для применения других способов расчета.

После определения ширины и радиуса кривизны выправительной трассы ее положение наносится на план участка с учетом морфологических особенностей русла.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 539; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 30 31 32 33 343536 37 38 39 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!