3. Составление схемы коренного улучшения судоходных условий участка реки

3.1. Схема коренного улучшения участка

По экономическим и судоходным условиям принятый вариант – судоходный правый рукав и несудоходный левый рукав. Это связано с тем, что на данной стадии развития русла делать левый рукав судоходным нецелесообразно, т.к. будет очень большой объем дноуглубительных работ.

На судоходном участке устраиваем прорези №1 и №2 длиной 250 м и 125 м соответственно и шириной 60 м.

Возведение запруды в левом рукаве позволит перераспределить расход воды в пользу судоходного рукава.

Для привлечения расхода воды в сторону выправительной трассы возводим на левом берегу полузапруды №1, №2, №3, №4.

4. 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.

4.1. Расчет высоты полузапруды

Высоту полузапруды определяем по способу ЛИВТа в следующей последовательности:

1. Вычерчиваем поперечное сечение в створе полузапруды, на котором показываются проектный и расчетный уровни, а также полузапруда и выправительная трасса (рис.6).

2. Строим интегральную кривую распределения расхода воды при расчетном уровне H_р=H_ср.м+1.5 м и определяем 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.6).

м

м³/с

м³/с

м²

3. Подсчитываем 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:

где К_зап – коэффициент запаса, принимаемый равным 1.2÷1.4 (К_зап=1,2);

V_разм – размывающая скорость.

Размывающая скорость вычисляется по соотношению V_разм = 1,3V_нр,

где V_нр – неразмывающая скорость, определяемая по формуле В.Н. Гончарова:

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.

м

м/с

м/с

м/с

м³/с

4. Вычисляется основной показатель работы затопленной полузапруды по перераспределению расхода воды по ширине русла по формуле

Значение коэффициента К_св < 1.0, поэтому при выполнении дальнейших расчетов необходимо условно принять значение К_св = 1.1.

5. Подсчитываем 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 задаемся 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.3.

Таблица 3

Значения коэффициентов, характеризующих степень затопления

полузапруды К_сл и степень стеснения потока полузапрудой m

№ п.п.	Отметка гребня полузапруды , м	, м2	, м2	, м2
1	0,1	12	155,5	162	0,074	13
2	1,1	69	98,5	348,5	0,198	1,43
3	2,05	167,5	0	627,5	0,267	0

6. Строятся кривые зависимости К_сл = f₁ (Zг), m = f₂(Zг), К_сл = f₃(m) (рис.7). На этот график наносят опытную прямую К_сл = f₄(m, К_св), которая соответствует подсчитанному значению параметра К_св. Координаты опытных прямых определяем по графику, приведенному на рис.8.

Пересечение кривой К_сл = f₃(m) и прямой К_сл = f₄(m, К_св) определяет искомую расчетную отметку гребня полузапруды Z_г.

м

Рис. 8. Экспериментальный график зависимости K_сл = f(m, K_св) при расстоянии между полузапрудами S=3l_п (штриховые линии) и S=1.5l_п и менее (сплошные линии)