Второй этап расчета гидравлически допустимой судоходной глубины на плесе.
Уточнение результатов, полученных в ходе первого этапа определения гидравлически допустимой судоходной глубины, достигается при построении кривых свободной поверхности по длин судоходного плеса. Для выполнения расчетов на втором этапе используется подробный картографический материал для рассматриваемого судоходного плеса и сведения гидрологического характера (бытовые расходы и уклоны свободной поверхности). Большой объем вычислений при построении кривых свободной поверхности требует применения ЭВМ.
Предлагается следующая последовательность подготовки исходных данных и выполнения расчетов.
В соответствии с обычными требованиями, установленными при выполнении расчетов отметок свободной поверхности в естественных руслах, на судоходном плесе назначаются расчетные сечения. Для того, чтобы учесть в расчетах эффект увеличения протяженности разрабатываемых прорезей с ростом судоходных глубин, поперечные сечения на гребнях перекатов следует назначать с шагом 50-100 м, то есть значительно чаще, чем в плесовых лощинах. На участке реки с движением воды, близким к равномерному, сечения назначаются с шагом (1-3)B, где В – средняя ширина меженного русла. После обработки планового материала и результатов гидрометрических измерений составляется основной массив исходных данных для бытового состояния плеса при проектном уровне воды в виде {№ iп/с, Li, w i, Bi}быт., где: № iп/с – номер i-го поперечного сечения;
Li – расстояние до i-го сечения по судовому ходу; w i – площадь i-го поперечного сечения; Bi – ширина i-го сечения зеркалу воды.
|
|
|
Исходная система уравнений движения воды и неразрывности в одномерной постановке, которая используется для решения поставленной задачи, записывается в следующем виде
. 
(4.23)
Расчеты отметок свободной поверхности для бытового состояния русла выполняются на ЭВМ, либо вручную, на основе записанного в конечных разностях уравнения установившегося неравномерного движения воды. В результате этих вычислений подбором определяется величина коэффициента гидравлического трения для бытового состояния русла, и находятся бытовые отметки свободной поверхности во всех расчетных сечениях. Величина гидравлического трения может быть получена с помощью постоянного для всего плеса коэффициента шероховатости n, если расчеты выполняются по формуле Маннинга. В том случае, если вычисления производятся по одной из формул коэффициента Шези в функции скорости течения [Гришанин и др., 1989], то в ходе расчетов бытового состояния русла уточняется значение коэффициента пропорциональности в этих формулах.
|
|
|
Далее, на судоходном плесе назначается несколько вариантов проектного состояния русла. При этом на перекатах трассируются дноуглубительные прорези с различными глубинами выемки Tг.j и ширинами судового хода Bг.j. Для каждого варианта проектного состояния русла выполняются расчеты отметок свободной поверхности. В каждом цикле вычислений находятся значения площадей поперечных сечений w i, j, ширины русла Bi. j и средних глубин Hi. j, определяются отметки свободной поверхности Zi, j и снижение уровней воды d Zi, j в каждом расчетном сечении, а также вычисляется общий объем извлекаемого грунта на плесе.
Затем для выбранного значения ширины судового хода определяются значения параметров Frср.j и Mср.j на перекатах. По этим данным строится график зависимости Frср.б / Frср.j = f( d Zn, j ), по которому определяется искомая степень уменьшения среднего значения числа Фруда на перекатах ( Frср.б / Frср.j )пр, соответствующая допустимому снижению уровней воды в верхнем конце судоходного плеса d Z ¥. Величина допустимого снижения отметок свободной поверхности в верхнем конце плеса d Z ¥ принимается равной 0,1 м.
Предельная величина возможного увеличения среднего значения числа Фруда на перекатах устанавливается в виде
|
|
|
, (4.24)
где: Mпред – определяется по формуле (4.5).
Наименьшее из двух соотношений ( Frср.б / Frср.j )пр и ( Frср.б / Frср.j )д отвечает степени допустимого увеличения среднего значения числа Фруда на перекатах.
Отношение гидравлически допустимой глубины к бытовой средней глубине на перекатах определяется по формуле (4.22).
И, наконец, гидравлически допустимая гарантированная глубина определяется по графику связи Tср.j= f( Tг.j ), который был получен на первом этапе расчета.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 396; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!