Определение уклонов водной поверхности
Определение уклонов свободной поверхности в дополнение к результатам гидрометрических измерений позволяет получить сведения об основных гидравлических характеристиках потока в разные фазы водного режима. Эти материалы используются также для расчетов русловых деформаций, построения гидролого–морфологических зависимостей и т.д.
Наблюдения над поверхностными уклонами воды осуществляются либо измерением уровней воды на уровенных постах, либо нивелированием головок кольев, одновременно забитых вровень с уровнем воды. Число уровенных постов устанавливается в зависимости от протяженности участка и характера свободной водной поверхности. Для определения поперечных уклонов устраивают парные уровенные посты на противоположных берегах реки.
Отсчеты уровней воды по этим постам берут в одно и то же время обычно не реже трех раз в сутки с точностью до 1 см.
Реперы уровенных постов и головки кольев нивелируют при уклоне поверхности воды более 0,00006 методами IV класса, при меньших уклонах – методами III класса.
Расстояние между уровенными постами или кольями определяют по планам русловых съемок и картам водных путей.
Важным элементом руслового анализа является составление продольного профиля реки. Такой профиль представляет собой комбинацию чертежа с таблицей и включает сводные данные об изменениях по длине реки отметок характерных уровней воды (проектного, соответствующих руслоформирующим расходам разных интервалов), рабочего уровня, при котором проводились промерные работы и уровня мгновенной (однодневной) связки, отметок дна и глубин по оси русла (судовому ходу) и продольных уклонов свободной поверхности при тех же уровнях.
|
|
|
Для наглядности рекомендуется на продольный профиль русла наносить данные о гранулометрическом составе руслообразующих (донных) наносов и высотах пойменных берегов реки.
Анализ русловых переформирований
Под русловым процессом в инженерной практике понимается процесс образования и последующих переформирований естественных русел под действием текущей воды. Подавляющее большинство русел судоходных рек Российской Федерации сложены мелкозернистыми несвязными легкодеформируемыми грунтами донных отложений и подвержены русловым деформациям в результате перемещения наносов. При этом все русловые образования – перекаты, побочни, речные излучины, рукава и протокии др. –непрерывно трансформируются речным потоком, что необходимо учитывать в практической деятельности при навигационно– гидрографическом обеспечении безопасности судоходства.
Наиболее интенсивные переформирования речных русел происходят в период прохождения весеннего половодья. Изменения, происходящие в реках весной, охватывают все структурные уровни руслового процесса и приводят к изменению планового положения судоходной трассы и габаритных размеров судового хода.
|
|
|
Внешними независимыми факторами руслового процесса служат климатические и физико– географические условия речного бассейна: осадки, температура воздуха, рельеф поверхности водосбора, почвенно- грунтовый поков и др. Эти факторы формируют жидкий и твердый стоки с поверхности бассейна, параметры которых изменяются по величине, как в годичном, так и в многолетнем разрезе.
Сток воды – ведущий активный фактор руслового процесса, определяющий глубину, ширину, радиусы кривизны динамической оси потока на перекатах и излучинах, а также транспортирующую способность потоков и величину стока наносов, зависит от климатических условий. Поэтому изменения речного стока, как внутригодовые, так и в многолетнем разрезе, проявляются через изменения морфометрических характеристик русел, режима и интенсивности переформирований русла в целом и форм руслового рельефа.
Геологическое строение и рельеф относятся к пассивным факторам, роль которых сказывается только при наличии водного потока. Наряду с ними на руслоформирование оказывают влияние и другие факторы – ледовые явления, ветер, растительность, мерзлота, склоновые и эрозионные процессы, носящие временной или местный характер.
|
|
|
В настоящее время в отечественной научно– исследовательской и проектной деятельности используются основные схемы типизации руслового процесса, разработанные в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) [Кондратьев и др., 1982], и в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова (МГУ) [Чалов, 2008]. В классификации ГГИ типы русел рек располагаются в определенной последовательности в соответствии с увеличением транспортирующей способности протока. В классификации МГУ заложен принцип независимости русел основных морфодинамических типов и многофакторности русловых процессов.
Общие представления об условиях руслоформирования дают специальные геоморфологические карты или карты русловых процессов. На таких картах отображаются типы речных русел, показываются тенденции их развития, а также – направленность и интенсивностьрусловых переформирований. Совмещение принципов картографирования и условий руслоформирования позволяет получитьпо этим данным предварительную информацию для анализа руслового анализа.
|
|
|
Детальные характеристики руслового процесса изучаются по материалам русловых исследований. Они используются в качестве исходных данных для проектирования судовых ходов, капитальных и эксплуатационных прорезей и выправительных сооружений, а также для осуществления навигационно– гидрографического обеспечения безопасных условий судоходства на реках. Эти материалы позволяют выяснить главные условия руслообразования и внешние формы проявления руслового процесса, а также установить общие тенденции, направленность и интенсивность русловых деформаций, необходимые для составленияпрогноза русловых переформирований на перспективу.
Анализ многолетних русловых переформирований на затруднительных для судоходства участках реки имеет определяющее значение приразработке варианта коренного улучшения судоходных условий. На основе данного анализа с учетом тенденций развития русловых деформаций определяется плановое положение судоходной трассы на однорукавных участках русла и на русловых разветвлениях, а также разрабатываются рекомендации по обеспечению ее устойчивости.
При анализе переформирований русла необходимо выявить величину и направленность происходящихизменений, а также установить причины и закономерности этих изменений. Анализ русловых переформирований на затруднительном участке проводится, по возможности, в две стадии:
– выявление общих тенденций развития русла на участке за длительный период времени;
– детальный анализ переформирования отдельных элементов русла за последние два года.
Анализ сопоставленных планов русловых съемок проводится с использованием координатной сетки.Плановая привязка материалов разновременных русловых съемок дает возможность оценить скорости размыва вогнутых и намыва выпуклых берегов на излучинах в руслах меандрирующих рек; определить скорость перемещения побочней и осередков для русел побочневого типа; установить зависимость интенсивности развития рукавов во времени на разветвленных участках рек.
По совмещенным планам устанавливаются:
– недеформируемыеучастки речного русла;
– части русла, деформирующиеся примерно с одинаковой интенсивностью и в одном направлении;
– части русла, деформации которых систематически меняются по интенсивности и по направлению;
– интенсивность размыва вогнутых и нарастания выпуклых берегов, особенно в меандрирующих руслах, а также характер развития этого процесса во времени;
– средние скорости движения побочней и осередков, особенно на участках с побочневым типом руслового процесса.
При наличии данных геологического строения участка русла реки совмещенные и сопоставленные планы анализируются одновременно с изучением геологического строения берегов русла и поймы, т.к. разница в многолетних переформированиях затруднительных участков является, главным образом, следствием двух факторов: особенностей планового очертания русла и геологии поймы.
В результате анализа сопоставленных и совмещенных планов устанавливаются общие тенденции развития русла по его длине, определяются направление и интенсивность деформаций на различных участках речного русла, дается описание и размеры плановых деформаций берегов.
Обязательной частью руслового анализа является определение величины и обеспеченности руслоформирующих расходов воды, а также показателей устойчивости русла.Необходимо оценить распределение расходов воды по рукавам разветвленного русла, а также получить гидролого–морфологические соотношения для каждой типичной формы русла или основных ее элементов.
Все эти материалы, характеризующие конкретные условия формирования русла и его морфологические и морфометрические особенности, должны рассматриваться на фоне общей оценки геолого–геоморфологических условий и гидрологического режима реки (колебания уровней, стока воды и наносов и т.д.).
Результатом руслового анализа является прогноз русловых переформирований на всем протяжении рассматриваемого участка реки.С учетом подготовленных прогнозов разрабатываются проекты улучшения судоходных условий, а также создаются рекомендации по навигационно– гидрографическому обеспечению условий плавания судов.Для обоснования наиболее сложных и ответственных проектов на основании материалов русловых исследований дополнительно проводятся лабораторные исследования на гидравлических моделях, а также исследования гидравлических характеристик потока и транспорта наносов с использованиемчисленных методов. При этом результаты русловых исследований используются в качестве исходных данных для задания начальных и граничных условий для гидравлического и математического моделирования.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 889; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!