4. Обработка данных натурных исследований, используемых для анализа гидравлики потока

Результаты промера глубин, измеренные расходы, данные мгновенной связки уровней воды и поплавочных наблюдений используются для получения гидравлической характеристики участка исследований: режима скоростей течения и гидравлического сопротивления русла реки.

Особое внимание уделяется изучению гидравлического сопротивления, т.к. надежность результатов, получаемых с помощью уравнений речной гидравлики, в сильной степени зависит от точности определения сил трения.

Суммарное сопротивление, оказываемое естественным руслом движению воды, слагается из трех главных частей: сопротивления зернистой поверхности дна, сопротивления донных гряд, сопротивления формы русла.

Ввиду незавершенности исследований по сопротивлению гряд и сопротивлению формы в речной гидравлике применяется суммарная оценка сил трения. Для этого на каждом участке русла вводится один, охватывающий все виды сопротивлений, коэффициент шероховатости n. Имеются таблицы значений коэффициента n для речных русел. Однако пользование табличными данными для коротких участков может привести к грубым ошибкам. Единственный способ выйти из затруднения состоит в определении значений n на основе натурных измерений расхода воды и уклона свободной поверхности.

Вычерчены поперечные профили расчетных сечений и определеныплощадь , ширина В и среднюю глубину Н=/В при рабочем уровне (т.е. с учетом срезки). Срезка на день проведения однодневной связки уровней и измерения расхода воды 90 см.

Далее по расходу воды Q=450 м³ /с подсчитаны во всех расчетных сечениях при рабочем уровне значения средней скорости течения =Q/

С имевшегося профиля свободной поверхности сняты отметки свободной поверхности Z_i во всех граничных сечениях и находят величину падения свободной поверхности на расчетных участках: Z=Z_i–Z_i+1 (где i – номер граничного сечения).

Отметки свободной поверхности в расчетных сечениях определяются с точностью до 1 мм путем линейной интерполяции по формуле: Z_i=Z_j–(Z_j–Z_j+1)(l/l)=Zj-I·l (где Z_i – искомая отметка в расчетном сечении, которое расположено между точками однодневной связки, Z_j и Z_j+1 соответственно отметка выше и ниже расположенной точки однодневной связки; l – расстояние между точками однодневной связки; l – расстояние между расчетным сечением и выше расположенной точкой однодневной связки; I – уклон между точками однодневной связки).

Подсчитаны средние по участкам значения ширин русла и глубин: B_ср=(B_i+B_i+1)/2; H_ср=(H_i+H_i+1)/2.

Значения коэффициента шероховатости на расчетных участках определяют по формуле

где L – расстояние между расчетными сечениями по оси судового хода.

Расчеты представлены в таблице 1.

Результаты расчетов представлены в виде графиков Z=f(l) рис. 5.

Полученные данные в дальнейшем используются при расчетном обосновании проектов улучшения судоходных условий.

N сечения	N участка	Q, м3/с	, м2	B, м	H, м	, м/с	Zi, м	Z, м	L, м			Bср, м	Hср, м	Hср5/3, м5/3	n, с/м1/3
1	I	Q=450	549,5	235	0,82	0,82	12,544	0,0000475	415	0,020017	0,008	368	1,89	2,89	0,021
2			646,5	340	0,7	0,7 0,48	12,524
	II							0,0000727	250	0,016883	0,0058	405	1,37	1,68	0,009
3			932,5	400	0,48	0,94	12,507
	III							0,0000486	225	0,01485	0,0098	405	1,42	1,25	0,012
4			481	481	0,94	0,82 0,7	12,492
	IV							0,00004	300	0,01485	0,0065	335	1,22	1,38	0,007
5			374,5	160	1,2	0,48	12,478
								0,00004

Таблица 1

Расчет значений коэффициентов шероховатости

Z, м

Номер сечения 1 2 3 4 5

Номер участка I II III IV

Рис. 5. Графики изменения:

а) Z=f(l); б) υ=f(l); в) n=f(l)