4.2. Проверка отметки гребня полузапруды на пропуск весеннего ледохода

Проверка полученной расчетом отметки гребня полузапруды на пропуск весеннего ледохода выполняется по выражению

Z_г < (Z_нл - t_л) (8)

где Z_нл=2,3 м - отметка низкого уровня весеннего ледохода;

t_л=0,5 м - толщина льда (принимается равной 0,5÷0,8 м).

1,35 м<(2,3-0,5) м

1,35 м<1,8 м – условие выполняется.

4.3. Расчет крупности материала крепления гребня полузапруды

Для определения крупности материала крепления вычисляем скорость течения на гребне полузапруды V_г по формуле

(9)

где ω_сл=77 м² - часть площади поперечного сечения, расположенная над гребнем полузапруды (при расчетной отметке Z_г) до расчетного уровня воды H_р.

м/с

Диаметр частиц крепления d₀ определяется по формуле

(10)

где h_г - глубина потока на гребне полузапруды.

м

м

Для обеспечения надежности крепления диаметр d₀ увеличивают в 1,5÷2 раза.

5. Гидравлический расчет запруды

Задача расчета запруды сводится к нахождению ее высоты и длины крепления дна в нижнем бьефе.

Расчет запруды выполняется применительно к среднемеженному уровню воды Н_ср.м и отвечающему ему расчетному расходу Q .

м

м³/с

5.1. Расчет распределения расхода воды по рукавам при свободном состоянии несудоходного рукава

Расчет распределения расхода воды по рукавам при бытовом состоянии выполняется в следующей последовательности.

1. Участок двухрукавного разветвления поперечниками разбивается на расчетные участки с таким условием, чтобы в пределах каждого расчетного участка площади живых сечений изменялись однозначно (только увеличивались или уменьшались). Обычно расчетные поперечники назначаются в серединах плесовых лощин и на гребнях перекатов. Кроме того, назначаются три дополнительных сечения: несколько выше приверха острова, в створе запруды в несудоходном рукаве и несколько ниже ухвостья острова. Граничные верхнее и нижнее сечения назначаются там, где в соответствии с рельефом дна отметки свободной поверхности в правой и левой частях русла можно считать одинаковыми. Эти граничные сечения делят на две части. Одна часть, рассматриваемая как самостоятельное сечение, относится к судоходному рукаву, а другая - к несудоходному.

2. Вычерчиваются поперечные профили русла во всех назначенных сечениях до расчетного среднемеженного уровня Н_ср.м и подсчитываются гидравлические элементы потока: площадь ω, ширина по зеркалу воды В, средняя глубина , модуль расхода ( где С = h^1/6/n - коэффициент Шези, n - коэффициент шероховатости, значения которого указаны в исходных данных), модуль сопротивления русла (где K_ср = (K_i + K_i+1)/2 - среднеарифметическое значение модулей расхода в граничных сечениях расчетного участка, длина которого равна Δl). Результаты расчетов сводятся в табл.4.

3. Определяется расход воды в судоходном Q_с.б и несудоходном Q_нс.б рукавах в бытовом состоянии по формулам

где Q - расчетный расход воды при среднемеженном уровне;

∑F_с, ∑F_нс - сумма модулей сопротивления, соответственно, судоходного и несудоходного рукавов.

м³/с

м³/с

4. Используя полученные значения расходов Q_с.б и Q_нс.б по уравнению установившегося неравномерного движения без учета сил инерции, подсчитывают величину падения уровня ΔZ_i на каждом расчетном участке в судоходном и несудоходном рукавах

где индекс i обозначает судоходный или несудоходный рукав.

По вычисленным значениям ΔZ_i определяют отметки свободной поверхности воды Z_бi в каждом расчетном сечении при бытовом состоянии. Вычисление отметок ведется от сечения с отметкой Z_н, расположенного непосредственно ниже ухвостья острова. Отметка в этом сечении при расчетном среднемеженном уровне условно принимается равной Z_н=10.00 м. Подсчет отметок ведется с точностью до 1 см. По вычисленным отметкам строят кривые свободной поверхности по рукавам при бытовом состоянии русла (рис.12).

Итогом этого этапа расчетов является подсчет средних отметок Z_с уровня воды на соответствующих расчетных участках Z_с = (Z_i + Z_i+1)/2 (где i – номер расчетного сечения). Значения Z_с используются в дальнейшем для построения графиков зависимости модулей сопротивления русла от средних отметок F = f(Z_с). Эти графики в свою очередь используются для определения значений падений уровня воды графическим способом Павловского при проектном распределении расходов воды по рукавам.

Результаты расчетов сводятся в табл.4.