Исследование экологического состояния участка реки и анализ русловых переформирований

Расчет:

=806 см

=233 см

А=806см-233см=573 см

=573см/20=28,65 см

6. Построение линий свободной поверхности между гидропостами при максимальном и проектном уровнях воды

6.1 Построение линии свободной поверхности при максимальном уровне, определение падения и продольного уклона

Разность отметок водной поверхности в начале и конце рассматриваемого участка Zн – Zк = Z, называется падение. Если падение Z будет измерено в сантиметрах, а длина участка реки L – в километрах, то отношение величины падения к длине участка даёт осреднённое, на единицу длины, падение

Zср = (Zн – Zк) / L, см/км,

где: L = lк – lн;

lк , lн – значение продольной координаты (ось 1 направлена по течению).

Если падение и длину выразить в одних единицах длины – в метрах, то отношение даст безразмерную величину, называемую уклоном:

Iср = (Zн – Zк) / L = Z / L

Таблица 6.1 – Расчёт падений и уклонов при максимальном уровне

Построение линии свободной поверхности между гидропостами (см. рисунок 6.1) производится по отметкам максимального уровня воды, вычисленным по формуле

ZHmax i = z “0” гр.i + ZHmax i, м

где: z “0” гр.i – отметка нуля графика гидропоста, м;

ZHmax i – максимальный уровень воды, м.

Определение падения и продольного уклона в таблице 6.1.

Падение при максимальном уровне воды вычисляется по формуле

ZHmax = ZHmax 1 – ZHmax 2, м

где: ZHmax 1 – отметка максимального уровня воды в верхнем №163 г/п;

ZHmax 2 – отметка максимального уровня воды в нижнем №164 г/п.

Осреднённое падение определяется делением общего падения в метрах на расстояние между гидропостами L в километрах

Zср. = ZHmax / L, м/км.

Определяется уклон водной поверхности Imax (см. таблица 6.1).

6.2 Построение линии свободной поверхности при проектном уровне, определение падения и продольного уклона

Построение линии свободной поверхности при проектном уровне между гидропостами (рисунок 6.1) производится по отметкам проектного уровня воды, вычисленным по формуле

ZHпр i = z “0” гр.i + Hпр. i,

где: Нпр.i – проектный уровень воды по гидропосту, м.

Определение падения и продольного уклона производится в таблице 6.2.

Падение при проектном уровне воды вычисляется по формуле

ZHпр = ZHпр. 1 – ZHпр. 2, м,

где: ZHпр. 1 – отметка проектного уровня воды в верхнем г/п №163;

ZHпр. 2 – отметка проектного уровня воды в нижнем г/п №164.

Вычисляются осреднённое падение и уклон при проектном уровне

zср. = ZHпр / L, м/км.

Таблица 6.2 – Расчёт падений и уклонов при проектном уровне

Вывод:

Уклон при проектном уровне больше уклона при максимальном уровне на 0,000007.

7. Построение и анализ продольного профиля русла по оси судового хода на исследуемом участке

7.1 Определение отметок максимального уровня

Отметки максимального уровня воды на каждом километре исследуемого участка русла определяются по формуле:

ZHmaxn = ZHmax1 - Zn,

где ZHmax1 – отметка максимального уровня воды на первом гидропосту;

Zn = Imax * Ln – падение на каждом километре при максимальном уровне;

Ln – расстояние от первого гидропоста до рассматриваемого километра;

Imax – уклон при максимальном уровне.

7.2 Определение отметок проектного уровня по уклону водной поверхности

Отметки проектного уровня воды на каждом километре исследуемого участка русла определяются по формуле:

ZHпр. n = ZHпр. 1 - Zn,

где ZHпр. 1 – отметка проектного уровня воды на первом гидропосту;

Zn = Iпр * Ln – падение на каждом километре при проектном уровне;

Ln – расстояние от первого гидропоста до рассматриваемого километра;

Iпр – уклон при проектном уровне.

7.3 Вычисление значений срезок на исследуемом участке

Вычисляются срезки по г/п

для первого поста H1 = Hmax 1 – Hпр 1;

для второго поста H2 = Hmax2 – Hпр 2.

Разница между H1 и H2 меньше 5 (1,53 < 5) (см. таблица 7.1), следовательно, срезка в верхнем сечении рассматриваемого участка определяется по формуле

HB = (H1 + H2) / 2

HB = (3,83 + 5,36) / 2 = 4,60 м

7.4 Определение отметок проектного уровня по значениям срезки, сравнение и анализ результатов

Определение отметок проектного уровня по значениям срезки производится по формуле:

ZHпр n = ZHmaxn - Hn,

где ZHmaxn – отметка максимального уровня воды каждого километра рассматриваемого участка;

Hn – срезка для каждого километра.

Расчеты:

1) =76 км; =77км; =78км; =79км; =80км; =81км;

2)

=0,000074*76*=5,624 м

=0,000074*77*=5,698 м

0,000074*78*=5,772 м

=0,000074*79*=5,846 м

=0,000074*80*=5,92 м

 м

3)

4) :

Z0 = 0,000081*76 * 103 = 6,156 м

Z1 = 0,000081 *77 * 103 = 6,237 м

Z2 = 0,000081 *78 * 103 = 6,318 м

Z3 = 0,000081*79 * 103 = 6,399м

Z4 = 0,000081 *80* 103 = 6,48 м

Z5 = 0,000081 *81* 103 = 6,561 м

5)Hпр: Zi = Zн - Zi

Z0 = 149,02 – 6,156= 142,864 м

Z1 = 149,02 –6,237 = 142,783 м

Z2 = 149,02– 6,318 = 142,702 м

Z3 = 149,02 – 6,399 = 142,621 м

Z4 = 149,02 – 6,48= 142,54 м

Z5 = 149,02 – 6,561 = 142,459 м

6)

Таблица 7.1 – Определение отметок проектного уровня

Вывод:

Расчёты таблицы сделаны верно, так как Hn = Zn.

7.5 Построение и анализ продольного профиля русла по оси судового хода

По отметкам максимального уровня воды проводим линию свободной поверхности для максимального уровня, по отметкам проектного уровня проводим линию свободной поверхности для проектного уровня красного цвета (см. рисунок 7.1).

Вычисляем отметки дна на каждом километре рассматриваемого участка по формуле:

Zдна = ZHпр n – hn,

где ZHпр n – отметка проектного уровня, м;

hn – глубина по судовому ходу, м.

Отметки проектного уровня для промежуточных точек определяется пропорционально расстояниям.

Линия проектного дна проводим красным цветом по отметкам, полученным вычитанием минимальной гарантированной глубины hг из отметок проектного уровня:

Zпр дна = ZHпр n – hг

Zдна = ZHпр n – hn,

1)                Zдна 0 = 142,864 – 2,5 = 140,364 м

2)                Zдна 1 = 142,783-3,4=139,383 м

3)                Zдна 2 = 142,702-2,82=139,882 м

4)                Zдна 3 = 142,621-2,65=139,971 м

5)                Zдна 4 = 142,54-2,7=139,84 м

6)                Zдна 5 = 142,459-3,4=139,059 м

Zпр дна = ZHпр n – hг

1) Zпр дна 0 =142,864 – 1 =141,864 м

2) Zпр дна 1 =142,783– 1 = 141,783м

3) Zпр дна 2 =142,702– 1 = 141,702м

4) Zпр дна 3 =142,621– 1 = 141,621м

5)Zпр дна 4 =142,54 – 1 = 141,54м

6) Zпр дна 5 =142,459 – 1 = 141,459м

Вывод:

Землечерпательные работы на исследуемом участке не требуются, так как на протяжении участка отметки глубин дна не пересеклись с отметкой проектного дна.

8. Исследование скоростного режима русла

8.1 Определение средней и размывающей скоростей течения

В природе наблюдаются два режима течения жидкостей: ламинарный и турбулентный. Режим движения жидкости зависит от скорости течения и глубины потока. Турбулентный режим бывает установившимся и неустановившимся. Движение может быть равномерным и неравномерным. При равномерном движении средняя скорость течения в поперечном сечении русла определяется по формуле Шези

Vср. = ,

где С – коэффициент Шези;

R – гидравлический радиус, R = w / , м;

I – продольный уклон водной поверхности.

Коэффициент Шези зависит от шероховатости русла, глубины потока и от формы живого сечения. Для определения этого коэффициента используем формулу Маннинга:

С = R1/6 / n,

В приведенных формулах

n- коэффициент шероховатости, определяемый по формуле:

n = kd1/6,

k - коэффциент по В. М. Макееву равен 0,03;

d – диаметр частиц донных отложений.

R=W/-гидравлический радиус, м (для равнинных рек гидравлический радиус равен средней глубине hср=W/B);

W-площадь поперечного сечения русла,;

-длина смоченного периметра русла, м;

В - ширина русла, м;

H - глубина потока, м;

dср - средний диаметр частиц донных отложений, мм.

Рассматривается участок р. Вилюй на 590 км:

Вычисляем площадь поперечного сечения русла по формуле

W = W1 + W2 + W3 + W4, м2;

Смоченный периметр в поперечном сечении русла определяется:

=508 м

Теперь необходимо выполнить:

1)                Определить коэффициент шероховатости русла;

2)                Определить значение гидравлического радиуса;

3)                Вычислить коэффициент Шези;

4)                Вычислить среднюю скорость течения;

5)                Построить поперечное сечение русла.

Расчеты:

1)                n = 0,03 * 0,481/6 = 0,0264;

2)                R = 477,3 / 508 = 0,94 м;

3)                С = 0,941/6 / 0,0264 = 37,482 м0,5/с;

4)                Vср. = 37,482 *  0,34 м/с

5)                см. рисунок 8.1.

Средняя скорость течения Vср на вертикали, отвечающая состоянию предельного равновесия донных частиц, когда отдельные частицы срываются с места и перемещаются, но общего движения наносов ещё нет, называется неразмывающей. Она является предельной скоростью, отвечающей началу сдвига отдельных частиц, т.е. скоростью начала влечения и может быть определена с помощью следующих зависимостей.

Страницы: 1, 2, 3, 4