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.