Анализ русловых переформирований участка

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Выправление русел рек» на тему:

«КОРЕННОЕ УЛУЧШЕНИЕ ЗАТРУДНИТЕЛЬНОГО УЧАСТКА РЕКИ КОМПЛЕКСОМ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ И ВЫПРАВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ»

Выполнил студент группы ГТ-43 Иванов С.С.

 

 

Проверил ст.преп. Селезнева Н.В.

Санкт-Петербург

Исходные данные

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 3

1. АНАЛИЗ РУСЛОВЫХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЙ УЧАСТКА........... 6

2. РАСЧЕТ ШИРИНЫ ВЫПРАВИТЕЛЬНОЙ ТРАССЫ....................... 7

3. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ КОРЕННОГО УЛУЧШЕНИЯ

СУДОХОДНЫХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА РЕКИ................................ 10

3.1. Варианты схемы коренного улучшения участка........................ 10

3.2. Подсчет объемов дноуглубительных и выправительных

работ и определение их стоимости............................................... 11

4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛУЗАПРУДЫ........................................ 16

4.1. Расчет высоты полузапруды........................................................ 16

4.2. Проверка отметки гребня полузапруды на пропуск

весеннего ледохода....................................................................... 20

4.3. Расчет крупности материала крепления гребня полузапруды... 20

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗАПРУДЫ........................................ 22

5.1. Расчет распределения расхода воды по рукавам при

свободном состоянии несудоходного рукава.............................. 23

5.2. Определение проектного расхода воды в судоходном рукаве.. 26

5.3. Расчет кривых свободной поверхности в рукавах

при проектном состоянии............................................................. 29

5.4. Определение отметки гребня запруды........................................ 33

5.5. Определение режима сопряжения бьефов и назначение

длины крепления дна в нижнем бьефе запруды......................... 39

6. ВЫПОЛНЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ЧЕРТЕЖА

ВЫПРАВИТЕЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ............................................ 40

7. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ВЫПРАВИТЕЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ......... 41

Библиографический список...................................................... 42

 

Анализ русловых переформирований участка

Установление тенденции развития русла на затруднительном участке в целом и на отдельных его узлах называется анализом русловых переформирований. Изучение переформирований русла за предыдущие годы позволяет предсказать направление и интенсив­ность переформирований участка в будущем, что необходимо для оценки проектируемых судового хода и выправительной трассы.

Анализ производится на основе изучения сопоставленных планов затруднительного участка [3]. Для получения отчетливой картины переформирований необходимо составить совмещенные пла­ны с обозначением зон намыва и размыва. Совмещение производит­ся только по нулевой изобате (урезу). Совмещаются попарно планы смежных по времени съемок, например, при наличии трех планов 1912, 1936 и 1943 гг. сопоставляется два совмещенных плана 1912-1936 и 193б-1943гг. Пример совмещенного плана представлен на рис.1.

Приводимый в пояснительной записке анализ переформирований должен строиться на основе описания последовательного измене­ния отдельных русловых образований: кос, побочней, осередков, островов и т.п. Для этого удобно все такие образования, имеющиеся напервом по времени сопоставленном плане, пронумеровать в порядке их расположения сверху вниз по течению. Новые образования, появля­ющиеся на последующих планах номеруются дополнительно.

Рис. 1. Совмещенные планы за 1990-1996 гг.

 

Описание переформирований при этом может выглядеть примерно так: “Левобережный побочень № 3 за период с 1936 г. по 1943 г. значительно пополнился наносами и сместился вниз по течению на 500 м. При этом он надвинулся на осередок №4 и вызвал интенсивный размыв его приверха. За семь лет надводная площадь осередка № 4 уменьшилась почти вдвое”. Анализируется также положение берегов и судового хода за рассматриваемый период времени.

В результате анализа русловых переформирований должны быть определены причины затруднительного для судоходства состояния участка реки и указаны тенденции дальнейшего развития русловых форм.

Составление схемы коренного улучшения судоходных условий УЧАСТКА РЕКИ

 

Варианты схемы коренного улучшения участка

Трасса принятой ширины наносится на план участка с учетом общих принципов ее начертания. Главные общие принципы приложения выправительной трассы в русле реки сводятся к следующему: I) трасса всюду, где возможно, должна одной кромкой опираться на ведущий берег русла; 2)на участках рек с двусторонней поймой, где приблизить трассу к неразмываемому берегу не удается, сле­дует придавать трассе криволинейное очертание, располагая её по возможности в пределах зон размыва дна; 3) места переходов от кривой одного знака кривизны к кривой другого знака желатель­но приурочивать к устойчивым участкам берегов; 4) необходимо избегать приложения трассы по участкам русла с интенсивным дви­жением наносов.

Разрабатываются два варианта начертания трассы, например, на участке разветвления русла - проложив ее по равным рукавам речного русла, а на однорукавных участках - вдоль одного из берегов или в середине русла. Для каждого из вариантов трассы дается расположение выправительных сооружений (полузапруд, дамб, береговых укреплений, запруд), а также назначаются проре­зи и отвалы грунта. Предполагается, что все прорези будут выполнены в песчаном грунте траншейными землесосами с рефулером длиной 400 м. Ширина капитальных прорезей принимается равной В_п = (1.2÷1,5) В_г (где B_г – гарантированная ширина судового хода). Трассирование прорезей и назначение мест отвалов грунта производится в соответствии с указаниями § 4.2 и § 4.3 [1]. При закреплении трассы выправительными сооружениями необходимо руководствоваться положениями § 10.1, 10.2 и 11.З [1]. Выбор створа расположения запруды в несудоходном рукаве делается в соответствии с указаниями §11.3 [1].

В тексте пояснительной записки приводится описание вариан­тов схемы улучшения с обоснованием назначения запроектированных выправительных сооружений. Для этого на плане участка реки все прорези и выправительные сооружения по каждому варианту нумеру­ются.

Расчет высоты полузапруды

Высота полузапруды определяется по способу ЛИВТа в следующей последовательности:

1. Вычерчивается поперечное сечение в створе полузапруды, на котором показываются проектный и расчетный уровни, а так­же полузапруда и выправительная трасса (рис.4).

2. Строится интегральная кривая распределения расхода воды при расчетном уровне H_р=H_ср.м+1.5 м и определяется расход воды Q_св.б, проходящий в пределах выправительной трассы в бытовом состоя­нии русла, а также площадь ω_св этой части поперечного се­чения (см. рис.4).

При построении интегральной кривой необходимо помнить, что полный расход Q, проходящий при расчетном уровне H_р через поперечное сече­ние шириной В выражается интегралом

(3)

Величина определяется как отношение заданного расхода воды к величине интеграла

 

(4)

Для построения интегральной кривой распределения расхода воды на характерных вертикалях вычисляют значения h^3/2. Подсчитывают средние значения (h^3/2)_ср в отсеках, расположенных между смежными вертикалями, и для каждого из них вычисляют произведения ∆b(h^3/2)_ср, где ∆b - ширина отсека (расстояние между смежными вертикалями).

Последовательно суммируют значения вычисленных произведений ∆b(h^3/2)_ср, т.е. таким образом вычисляют значение интеграла для всего поперечного сечения шириной B.

По формуле (4) вычисляют значение коэффициента k для данного поперечного сечения при известном полном расходе воды Q. Затем определяют значения ординат интегральной кривой распределения расхода воды по ширине русла путем умножения результатов последовательного суммирования величин ∆b(h^3/2)_ср на значение коэффициента k. При этом в конце поперечного сечения должен получиться полный расход воды Q = k ∑ ∆b(h^3/2)_ср.

По данным вычислений строится интегральная кривая распределения расхода воды в поперечном сечении русла и графически определяется значение расхода воды Q_св.б (см. рис.4).

3. Подсчитывается потребный расход воды в пределах выправительной трассы Q_св, который может обеспечить необходи­мый размыв дна в пределах судового хода: Q_св = ω_свV_р (где V_р - потребная для размыва дна расчетная скорость). Расчетная скорость определяется по формуле:

(5)

где К_зап – коэффициент запаса, принимаемый равным 1.2÷1.4;

V_разм – размывающая скорость.

 

Рис. 4. Графическое распределение расхода воды по ширине расчетного поперечника

в створе полузапруды

 

Размывающая скорость вычисляется по соотношению V_разм = 1,3V_нр, где V_нр – неразмывающая скорость, определяемая по формуле В.Н. Гончарова:

(6)

где d₅₀ и d₉₀ – диаметры частиц грунта, обеспеченные соответственно на 50 и 90% по кривой гранулометрического состава (указаны в задании);

Т = Т_г + (H_р – H_пр) – глубина на судовом ходу при расчетном уровне.

4. Вычисляется основной показатель работы затопленной полузапруды по перераспределению расхода воды по ширине русла по формуле

(7)

Если при расчете получилось значение коэффициента К_св ≤ 1.0, то в курсовом проекте при выполнении дальнейших расчетов необ­ходимо условно принять значение К_св = 1.1.

5. Подсчитываются коэффициенты, характеризующие степень затопления полузапруды К_сл = ω_сл/ω_п и степень стеснения потока m = ω_п/ω_г. Для этого вычисляются величины: ω_п – часть площади поперечного сечения, перекрываемая полузапрудой; ω_сл - часть площади поперечного сечения, расположенная над гребнем полузапруды до расчетного уровня воды; ω_г - полная площадь поперечного сечения при уровне воды вровень с гребнем полузапруды.

Для определения коэффициентов К_сл и m задаются тремя отметками гребня полузапруды Zг в интервале между проектным Н_пр и расчетным Н_р уровнями. Гребень полузапруды принимается горизонтальным. Результаты расчетов сводятся в табл.4.

6. Строятся кривые зави­симости К_сл = f₁(Zг), m = f₂(Zг), К_сл = f₃(m), как показано на рис.5. На этот график наносят опытную прямую К_сл = f₄(m, К_св), которая соответствует подсчитанному значению параметра К_св. Координаты опытных прямых определяют по графику,приведенному на рис.6.

Пересечение кривой К_сл = f₃(m) и прямой К_сл = f₄(m, К_св) определяет искомую расчетную отметку гребня полузапруды Z_г.

Таблица 4

Значения коэффициентов, характеризующих степень затопления

полузапруды К_сл и степень стеснения потока полузапрудой m

 

№ п.п.	Отметка гребня Zг, м	ωп, м2	ωсл, м2	ωг, м2	m	Kсл
	Hпр
	Hпр+.....м
	Hр

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Гришанин К.В., Дегтярев В.В., Селезнев В.М. Водные пути. – М.: Транспорт, 1986. – 400 с.

2. Руководство по улучшению судоходных условий на свободных реках. – СПб: СПГУВК, 1992. – 312 с.

3. Руководство по проектированию коренного улучшения судоход­ных условий на затруднительных участках свободных рек. – Л.: Транспорт, 1974. – 309 с.

4. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации выправительных сооружений из грунта. – М.: Транспорт, 1971. – 191 с.

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Выправление русел рек» на тему:

«КОРЕННОЕ УЛУЧШЕНИЕ ЗАТРУДНИТЕЛЬНОГО УЧАСТКА РЕКИ КОМПЛЕКСОМ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ И ВЫПРАВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ»

Выполнил студент группы ГТ-43 Иванов С.С.

 

 

Проверил ст.преп. Селезнева Н.В.

Санкт-Петербург

Исходные данные

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 3

1. АНАЛИЗ РУСЛОВЫХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЙ УЧАСТКА........... 6

2. РАСЧЕТ ШИРИНЫ ВЫПРАВИТЕЛЬНОЙ ТРАССЫ....................... 7

3. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ КОРЕННОГО УЛУЧШЕНИЯ

СУДОХОДНЫХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА РЕКИ................................ 10

3.1. Варианты схемы коренного улучшения участка........................ 10

3.2. Подсчет объемов дноуглубительных и выправительных

работ и определение их стоимости............................................... 11

4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛУЗАПРУДЫ........................................ 16

4.1. Расчет высоты полузапруды........................................................ 16

4.2. Проверка отметки гребня полузапруды на пропуск

весеннего ледохода....................................................................... 20

4.3. Расчет крупности материала крепления гребня полузапруды... 20

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗАПРУДЫ........................................ 22

5.1. Расчет распределения расхода воды по рукавам при

свободном состоянии несудоходного рукава.............................. 23

5.2. Определение проектного расхода воды в судоходном рукаве.. 26

5.3. Расчет кривых свободной поверхности в рукавах

при проектном состоянии............................................................. 29

5.4. Определение отметки гребня запруды........................................ 33

5.5. Определение режима сопряжения бьефов и назначение

длины крепления дна в нижнем бьефе запруды......................... 39

6. ВЫПОЛНЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ЧЕРТЕЖА

ВЫПРАВИТЕЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ............................................ 40

7. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ВЫПРАВИТЕЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ......... 41

Библиографический список...................................................... 42

 

Анализ русловых переформирований участка

Установление тенденции развития русла на затруднительном участке в целом и на отдельных его узлах называется анализом русловых переформирований. Изучение переформирований русла за предыдущие годы позволяет предсказать направление и интенсив­ность переформирований участка в будущем, что необходимо для оценки проектируемых судового хода и выправительной трассы.

Анализ производится на основе изучения сопоставленных планов затруднительного участка [3]. Для получения отчетливой картины переформирований необходимо составить совмещенные пла­ны с обозначением зон намыва и размыва. Совмещение производит­ся только по нулевой изобате (урезу). Совмещаются попарно планы смежных по времени съемок, например, при наличии трех планов 1912, 1936 и 1943 гг. сопоставляется два совмещенных плана 1912-1936 и 193б-1943гг. Пример совмещенного плана представлен на рис.1.

Приводимый в пояснительной записке анализ переформирований должен строиться на основе описания последовательного измене­ния отдельных русловых образований: кос, побочней, осередков, островов и т.п. Для этого удобно все такие образования, имеющиеся напервом по времени сопоставленном плане, пронумеровать в порядке их расположения сверху вниз по течению. Новые образования, появля­ющиеся на последующих планах номеруются дополнительно.

Рис. 1. Совмещенные планы за 1990-1996 гг.

 

Описание переформирований при этом может выглядеть примерно так: “Левобережный побочень № 3 за период с 1936 г. по 1943 г. значительно пополнился наносами и сместился вниз по течению на 500 м. При этом он надвинулся на осередок №4 и вызвал интенсивный размыв его приверха. За семь лет надводная площадь осередка № 4 уменьшилась почти вдвое”. Анализируется также положение берегов и судового хода за рассматриваемый период времени.

В результате анализа русловых переформирований должны быть определены причины затруднительного для судоходства состояния участка реки и указаны тенденции дальнейшего развития русловых форм.