Расчет элементов полузапруды

Расчет элементов полузапруды, возведенной из намывного или насыпного грунта, сводится к определению высоты полузапруды и крупности материала крепления ее гребня, а также к про­верке отметки гребня полузапруды на пропуск весеннего ледохода. Высота полузапруд определяется при уровне воды на 1,5 м выше среднемеженного уровня H_ср.м, при котором они начинают активно пере­распределять расход по ширине реки. Расчет выполняется на при­мере одной полузапруды, створ которой проходит по гребню переката.

 

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