МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций

Динамика русловых потоков

Методические указания по выполнению

лабораторных работ

Специальности: 290400 ”Гидротехническое

строительство”

320600 “Комплексное

использование и охрана

водных ресурсов”

Санкт-Петербург

1998

Методические указания содержат рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплинам “Динамика русловых потоков” и “Основы динамики русловых потоков”.

Предназначены для студентов IV и V курсов очного отделения, обучающихся на гидротехническом факультете по специальностям 290400 “Гидротехническое строительство” и 320600 “Комплексное использование и охрана водных ресурсов”.

Составил: д-р техн.наук, Гладков Г.Л.

Ответственный редактор д.т.н., проф. В.М.Селезнев

Рецензент д.т.н., проф. К.В.Гришанин

Редактор

 Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций, 1998

Лицензия № 020952 от 27.2.94 г. Сдано в производство

Подписано к печати Формат 60 х 84 1/16.

Печать офсетная. Усл.-печ.л. 1.86 Тираж 60 экз.

Уч.-изд.л.1.8 Зак. №

ИПЦ СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, д.2

В В Е Д Е Н И Е

Лабораторный практикум по дисциплинам “Динамика русловых потоков” (290400) и “Основы динамики русловых потоков” (320600) включает в себя выполнение лабораторных и расчетно-графических работ. В настоящих методических указаниях излагаются содержание и порядок их выполнения. Вычисления производятся студентами индивидуально с использованием ЭВМ на основе исходных данных, выдаваемых преподавателем. Каждая расчетно-графическая и лабораторная работа оформляется отдельно в соответствии с требованиями ЕСКД.

Методические указания составлены в соответствии с рабочими программами одноименных дисциплин по специальностям 290400 “Гидротехническое строительство” и 320600 “Комплексное использование и охрана водных ресурсов”.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. - М.: Транспорт. 1972. - 216 с.

2. Гришанин К.В. Основы динамики русловых потоков : Учебник для институтов водн.трансп. - М.: Транспорт, 1990. - 320 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 312 с.

2. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. - Л.: Гидрометеоиздат. 1982. - 272 с.

3. Гришанин К.В. Гидравлическое сопротивление естественных русел. - Спб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 182 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1

Вычисление расхода мелкозернистых наносов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: требуется рассчитать значения элементарных расходов мелкозернистых наносов по формулам пяти авторов: К.Брауна, Л.ван Рейна, Графа-Акароглу, Р.Бэгнольда и формуле ЛИВТа. Указанные вычисления выполняются при трех заданных уровнях воды.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: гидравлические и морфометрические характеристики потока и русла реки по данным наблюдений на гидрологическом посту при трех различных уровнях воды; значения элементарных расходов влекомых наносов по результатам измерений на гидрологическом посту.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Расчетные формулы:

а) Формула расхода влекомых мелкозернистых наносов К.Брауна

(1.1)

б) Формула расхода влекомых мелкозернистых наносов Л.ван Рейна

(1.2)

в) Формула полного расхода мелкозернистых наносов Графа- Акароглу

(1.3)

г) Формула полного расхода мелкозернистых наносов Р.Бэгнольда

(1.4)

д) Формула полного расхода мелкозернистых наносов К.В.Гришанина

(1.5)

2. Пояснения к формулам и справочные данные

Динамическая скорость определяется по формуле

(1.6)

где U - средняя скорость течения, С - коэффициент Шези.

В формуле К.Брауна используется значение динамической скорости , определяемой по величине медианного диаметра частиц донных отложений. Значение соответствующего коэффициента Шези в этом случае определяется по формуле А.Зегжды

(1.7)

Величина отношения принимается в расчетах равной 2.65.

В формуле Л.ван Рейна (1.2) расход наносов зависит от крупности донных отложений не в явном виде, как в формуле К.Брауна (1.1), а через скорость . Значения для песка крупности 0.5 <2.0 мм определяются по формуле

(1.8)

Для песка мелкой и средней крупности 0.1< < 0.5 мм ее величина определяется из следующего выражения

(1.9)

В формуле Графа-Акароглу (1.3) величину динамической скорости можно найти через полное значение коэффициента Шези по формуле, действительной для рек с грядовым рельефом донных отложений

(1.10)

Кинематический коэффициент вязкости воды принимается в расчетах постоянным, а именно равным его значению при температуре 15 С. При этом формула (1.10) получает вид:

(1.11)

В формуле Р.Бэгнольда (1.4) величина динамической скорости находится по формулам (1.6) и (1.7). Значение коэффициента зависит от состава донных отложений и принимается равным 0.13 для песков средней крупности ( =0.3 - 0.4 мм) и 0.14 для песков мелкой крупности ( =0.1 - 0.2 мм). Угол внутреннего трения грунта =18 , tg =0.32. Индексом в формуле Р.Бэгнольда обозначена величина гидравлической крупности. При температуре воды равной 15 С значения гидравлической крупности определяется из табл.1.1.

Таблица 1.1

, мм	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
, м/c	0.0059	0.0188	0.03	0.0412	0.0524