Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Значение Р и К для рек различных классов

Поиск
Класс реки   I   II   III   IV   V   VI   VII  
Р,%                
К,%                

 

2. Определяют порядковый номер расчетного паводка m в убывающем ряду годовых максимальных уровней реки по формуле

(6)

где n-число годовых максимальных уровней Zi в табл.8.

По значению m втабл. 8 устанавливают календарный год, соответствующий этому порядковому номеру, который принимают за расчетный год.

3. Для расчетного года строят уровненный график схематизированный по треугольнику.

Рис. 6. Схема определения РСУ

На рис. 6:УВВ в расчетном году - уровень высоких вод в расчетном году;

УМВ - уровень меженных вод; tпод- продолжительность подъема паводка в расчетном году, сут.; tсп- продолжительность спада паводка в том же году, сут.

4. Устанавливают допустимую для данного класса реки продолжительность Т, сут, стояния в расчетном году уровней более высоких, чем РСУ.

(7) где К- допустимая продолжительность нерабочего (несудоходного) периода во время навигации в процентах от общей продолжительности навигации в расчетном году, определяемая по таблице 11 в зависимости от класса реки;

Т0- продолжительность навигации, сут. В случае, когда нет данных о продолжительности навигации, Т0 принимают равной периоду между пиком весеннего паводка и начало осеннего ледостава.

5. Производят срезку пика паводка на уровенном графике расчетного года (рис. 6) до уровня, выше которого уровни воды в реке были только в течение Тсуток. Отметка на уровне срезки принимается за расчётный судоходный уровеньРСУ.

Эта отметка РСУ будет справедлива для створа мостового перехода в том случае, если водомерный пост расположен у створа мостового перехода. Если створ мостового перехода не совпадает со створом водомерного поста, то отметку расчётного судоходного уровня в створе мостового перехода следует определить по формуле

РСУ=РСУВ.П. + LiБ, (8)

где РСУ- расчетный судоходный уровень в створе мостового перехода, м;

РСУв.п - расчетный судоходный уровень в створе водомерного поста, м;

L - расстояние между створами водомерного поста и мостового перехода;

iБ - уклон реки между теми же створами.

В формуле (8) знак плюс принимают тогда, когда створ мостового перехода находится выше по течению реки створа водомерного поста, а знак минус когда этот створ расположен ниже по течению реки относительно створа водомерного поста.

Пример. Определить расчётный судоходный уровеньРСУ в створе мостового перехода через р. Сок.

Исходные данные: участок р. Сок, где проектируется мостовой переход, отнесен к VII классу реки; значения годовых максимальных уровней воды в реке Zi (графа 3 табл.10), расположенные в убывающем порядке, где каждому уровню присвоен свой порядковый номер и указан соответствующий календарный год (графы 1,2 табл.10); число лет наблюдений n=23 года; уровень меженных вод в расчетном году УМВ=49,80м; продолжительность навигации То=220сут; продолжительность подъема паводка в расчетном году tпод=7 сут, спада паводка tсп = 14 сут; водомерный пост расположен рядом со створом мостового перехода.

Расчетный судоходный уровень РСУ устанавливается в следующей последовательности.

По табл. 11 определяется расчетная вероятность превышения Р максимального уровня в расчетном году для VII класса реки Р =4%.

Порядковый номер m расчетного паводка в убывающем ряду годовых максимальных уровней реки вычисляется по формуле (6)

что соответствует расчетному 1970г. с отметкой уровня высоких вод УВВ-53,0 м.(графа 3 табл. 10).

Для расчетного 1970 года, используя исходные данные, строится уровненный график (рис.7)

По формуле (7) определяется допустимая для данного класса реки продолжительность Т стояния в расчетном году уровней более высоких, чем РСУ. Предварительно по табл.11 для реки VII класса устанавливается величина К, равная 2%.

Производится срезка пика паводка на уровненном графике (рис.7) таким образом, чтобы основание срезанной части равнялось Т=4,4 сут. Отметка на уровне срезки, равная 52,34 м, принимается за расчетный судоходный уровень. РСУ=52,34 м.

Рис. 7. График определения расчетного судоходного уровня РСУ

3.5. Определение высоты ветровых волн и их набега на откосы насыпи

На поверхности воды рек и водохранилищ под влиянием ветра возникают волны. Основными параметрами ветровой волны являются ее длина λ и высота волны hв. Длина волны λ представляет собой расстояние по горизонтали между двумя смежными вершинами волн, а расстояние по вертикали между вершиной волны и ее подошвой- высоту волны hв (рис.8). От этих параметров зависит высота набега волны hнаб на откосы насыпи.

Рис. 8. Основные параметры ветровой волны

Высота ветровой волны hв зависит от скорости и направлении ветра, длины разгона волны, глубины водоема при расчетных уровнях воды, конфигурации водоема и характера растительности на поймах.

Если глубина воды h>0,5 λ то водоем считается глубоководным, если h≤0,5λ, то водоем мелководный. При проектировании мостовых переходов обычно производят расчет ветровых волн в условиях мелководья.

Для определения высоты волны hв и длины волны λ необходимо иметь следующие данные: расчетную скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью воды в водоеме V10, длину разгона волны X и среднюю глубину водоема h на всем протяжении разгона волны при расчетном уровне высоких вод РУВВ.

Скорость ветра V10, м/с, определяется из выражения

V10=KVVM, (9)

где VМ - расчетная скорость ветра по данным климатического справочника или метеостанции на высоте z над поверхностью воды, м/с;

КV-коэффициент перехода от скорости ветра измеренной на высоте Z, к скорости ветра V10;этот коэффициент принимают по табл.12

Таблица 12

z,m   ' 2                
Kv   1,30   1,15   1,08   1,0   0,99   0,97   0.96   0,95  

 

Расчетную скорость ветра V10 определяют для всех восьми румбов. В тех случаях, когда данные наблюдений за скоростью ветра отсутствуют или являются непродолжительными (менее 10 лет), рекомендуется принимать значение расчетной скорости ветра V10=20 м/с.

Длину разгона волны Х и среднюю глубину воды h, считая от РУВВ, для восьми румбов определяют по плану мостового перехода.

Для определения длины разгона волны Х на плане мостового перехода намечают точки А и Б, находящиеся посередине левой и правой пойменных насыпей. Через эти точки проводят прямые по направлению каждого из восьми румбов до пересечения с границей разлива воды при РУВВ. Затем по чертежу для точек А и Б находят длину разгона волны Х для всех румбов (рис. 9). Если линия, проведенная по какому-либо направлению румба, не будет пересекаться с РУВВ, то длину разгона волны принимают равной 15 км.

Рис. 9. Схема определения длины разгона волны Х

Среднюю глубину реки h по направлениям восьми румбов можно определить двумя способами.

Первый способ применяется, когда известны или имеется возможность определить отметки дна реки по всем направлениям румбов. В этом случае для соответствующего румба и найденной длины разгона волны Х при РУВВ строят по отметкам дна сечение водного потока (рис. 10). Затем определяют площадь сечения водного потока F, м2 и устанавливают среднюю глубину реки в заданном направлении h,м.

(10)

 

 
 


Рис.10. Схема определения средней глубины реки h в заданном направлении

Второй способ применяется, когда известны отметки дна реки только в створе мостового перехода. Тогда, после построения живого сечения реки в створе мостового перехода (рис. 11), средняя глубина потока воды в реке h по всем направлениям румбов будет определяться следующим образом.

Рис.11. Схема определения средней глубины h по отметкам дна реки в створе мостового перехода

 

Левая пойма (точка А на рис.11)

а) для северного и южного направлений средняя глубина реки hC определяется как разность между отметкой РУВВ и черной отметкой дна реки Нпк (вертикаль из точки А до дна реки) поделенная на два, т.е.

(11)

Если проведенная вертикаль из точки А будет располагаться между пикетами, то отметку дна реки Нпк определяют методом интерполяции;

б) для восточного направления (от точки А вправо) средняя глубина реки h вычисляется как суммарное значение разностей между отметкой РУВВ и черными отметками дна реки каждого пикета и плюсовой точки поделенное на число этих разностей n

(12)

Учитывая, что продольный уклон реки iб, имеет незначительную величину, можно полагать, что средние глубины реки по северо-восточному hсв и юго-восточному hюв направлениям будут приблизительно равны средней глубине реки по восточному направлению hв, поэтому для дальнейших расчетов можно принять, что hв =hсв =hюв;

в) для западного направления (от точки А влево) средняя глубина реки hз вычисляется по формуле (12), а для определения средней глубины реки по северо-западному июго-западному направлениям принимаем тоже решение, что и в предыдущем пункте «δ», т.е. hз= hсз= hюз

После установления средней глубины реки для каждого направления румба на левой пойме необходимо определить средние глубины реки по восьми направлениям румбов для правой поймы (точка Б на рис. 11).

Расчет параметров ветровой волны рекомендуется производить по методике, предложенной волновой комиссией при Институте водных проблем Российской Академии наук /5/. Этой комиссией составлен график (рис. 12), который дает возможность определить высоту волны hв(г) длину λг и пологость волны λг/ hв(г) в пределах глубоководной зоны водоема (для этой зоны глубина воды h > 0,5 λ, где λ -длина волны). Найденные с помощью графика параметры ветровой волны затем пересчитывают для условий мелководья.

Задача решается в следующей последовательности.

1. Определяют величину α, с2 /м, по формуле

(13)

где Х- длина разгона, км;

V10- расчетная скорость ветра, м/с.

2. Величину α откладывают на оси абсцисс (на графике точка А). Из точки А восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой графика (точка В ), а затем точку В сносят на ось ординат и получают точку Д. В результате этого на кривой графика находят значение величины

(14)

а на оси ординат - значение величины С, с2

(15)

В этих выражениях параметры волны hВ(Г) и λГ в м, а скорость ветра V10 в м/с. Индекс «Г» указывает на то, что параметры волны соответствуют глубоководной зоне водоема.

2. Из формул (14 и 15) определяют высоту волны, м

(16)

и длину волны, м

(17)

Эти параметры имеют 1% вероятность превышения.

4. Для условий мелководья высота волны определяется по формуле

(18)

где Кh – поправочный коэффициент, зависящий от величины d.

Индекс "м" указывает на то, что высота волны, вычисленная по формуле (18), соответствует мелководью.

5. Находят величину d

(19) где h- средняя глубина водоема, м.

6. По табл. 13 определяют коэффициент Кh в зависимости от величины d, вычисленной по формуле (19)

Для промежуточных значений d коэффициент Кh находят путем интерполяции. При d > 0,35 принимают Кh = 1,00

 

Таблица 13

К определению коэффициента Кh

d   0,35   0,30   0,25   0,20   0,15   0,10   0,08   0,06   0,04   0,02   0,01  
Кh   1,00   0,99   0,95   0,87   0,78   0,63   0,51   0,45   0,30   0,16   0,08  

 

7. После определения высота волны в условиях мелководья hв(м) подсчитывают величину е, с2/м, по формуле

(20)

где высота ветровой волны hв(м) в м, а скорость ветра V10 в м/с.

8. В зависимости от полученного значения е по табл. 14 находят коэффициент f

Таблица 14

К определению коэффициента f

е   1,0   1,2   1,6   2,0   3,0   4,0   6,0   8,0   10,0   12,0   13,0   20,0  
f   7,8   8,8   10,0   11,0   12,3   13,2   14,2   15,1   15,6   15,9   16,0   16,5  

 

Для промежуточных значений е коэффициент f определяется путем интерполяции. При е < 1,0 принимаем f = 7,8

9. Устанавливают длину волны на мелководье λм по формуле

(21)

Параметры hв(м) и λм имеют 1% вероятность превышения.

Расчет параметров ветровых волн производят по направлениям всех восьми румбов для обеих пойм.

Высота набега ветровых волн на откосы насыпей hнаб (рис. 8) зависит от высоты и длины волны, крутизны откоса, шероховатости поверхности откоса и от крутизны подхода волны к откосу. Формула по определению высоты набега ветровой волны на откос насыпи имеет вид

 

(22)

 

где hв(м) - высота ветровой волны, м;

λм - длина волны, м;

m - коэффициент заложения откоса насыпи; m = ctgφ (рис. 8)

пологость волны;

Кщ - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности откоса, он равен: 1,0 -для сплошного непроницаемого покрытия (асфальтобетона),

0,90 —для бетонного покрытия,

0,80 — для мощения камнем,

0,65 — для наброски из валунов,

0,55 — для наброски из рваного камня,

0,50 — для наброски из бетонных массивов.

Кβ коэффициент, который определяется по формуле

(23)

где β - угол между направлением подхода волны и линией уреза воды на откосе насыпи, град.

При фронтальном подходе волны к откосу насыпи (β =90°) коэффициент Kβ=l, при косом подходе волны к откосу насыпи (β< 90°) коэффициент Кβ<1.

Пример. Определить высоту ветровых волн и их набега на откосы насыпей мостового перехода через реку Сок.

Исходные данные: значение расчетной скорости ветра VМ, измеренные на высоте Z = 6м над поверхностью воды в реке по сведениям метеорологической станции, расположенной в районе мостового перехода (табл. 15); отметка расчетного уровня высоких вод РУВВ равна 53.50 м, ширина коренного русла при РУВВ ВК.Р =450 м, ширина левой поймы LЛ.П =280 м и ширина правой поймы LП.П =2260 м; отметки дна реки Сок в створе мостового перехода (табл. 16); уклон реки iБ = 0.00033; план мостового перехода (рис. 15)

Таблица 15

Значение расчетной скорости ветра VМ

Направление ветра С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ
Скорости VМ,м/с 18.5              

 

По данным табл. 16 строим сечение реки Сок в створе мостового перехода (рис. 13).

По формуле (9) определяем расчетную скорость ветра на высоте 10м над поверхностью воды в реке по всем направлением румбов. В этой формуле при пересчете скорости ветра VМ (табл. 15), измеренной на высоте Z =6м над поверхностью воды в реке, к скорости ветра V10 на высоте Z =10м, коэффициент КV =1.08 (табл. 12)

Результаты расчета представлены в табл. 17.

Таблица 16



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; просмотров: 560; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.188.180.254 (0.013 с.)