37. Энергетические методы расчетов переработки берегов водохранилищ. Метод е.Г. Качугина.

В основе энерг. методов лежит представление о том, что объем раз­мытых пород в некоторой точке размываемого берега пропорционален энергии волнения в той же точке.

1.Метод Кондратьева для расчета ширины зоны ко­нечной переработки берега (разрушение волновым воздействием берегов, сложенных песчаными, супесчаными и суглинистыми породами).

2. Метод Качугина. Предположения:

• в переработке берега участвуют волны всех высот и общий объем размытых пород пропорционален суммарной энергии волн в данном месте; • интенсивность процесса переработки зависит от сопротив­ления пород размыву и высоты берега; • процесс переработки затухает во времени и его изменение хар-ся кривой параболич. вида.

Общий объем раз­мытых пород определен по формуле: Q=E k_рk_бt^в, где Q- объем размытых пород на 1 м берега, м³; Е- суммарная энергия волн, тм; t - время размыва (число сезонов); в- пока­затель степени (меньше 1), зависящий от скорости затухания процесса; к_б -коэффициент, учитывающий высоту берега; к_р -коэффициент размываемости пород.

Коэффициент, учитывающий высоту берега, вычисляется по формуле: к_б = h_бс , где h_б - средняя высота берега, с - изменя­ется от 0,03 для легкоразмываемых, до 0,05 - для трудноразмыв. пород. При высоте берега более 30 м к_б=1.

В первый год заполнения водохранилища (t = 1), когда сфор­мировалась отмель, количество размытых пород в основном за­висит от энергии волнения, размываемости пород и высоты бе­рега. У крупных высоких берегов (более 30 м) в первый год почти вся энергия расходуется на размыв уступа. Отношение объема размытых пород высоких берегов за первый год Q₁ к энергии вол­нения Е₁ за тот же период был назван коэф. размываемости пород: K_p=Q₁/E₁ м3/тм.

Для расчета энергии волнения сначала по методу А.П. Браславского в зависимости от скорости ветра определяются высоты волн. Зная высоту волны и продолжительность действия ветра в сутках, по графикам можно установить ее энергию. По каждому выбранному направлению подсчитывается сумма энергий всех волн, которая затем умножается на синус yгла между линией берега и направлением их подхода. Суммарная энергия волн по всем направлениям - среднемноголетняя энергия в данной точке берега.

Показатель степени в представляет собой отношение шири­ны абразионной части отмели к ширине всей отмели. Если от­мель абразионная, то в →1 (0,95), для аккумулятивно-абразионной отмели в~0,45 (в среднем в = 0,7). При определении показателя в необ­ходимо учитывать перемещение наносов вдоль берега.

Расчет объема берегового размыва производится для 10, 20, 50 и 100 лет эксплуатации водохранилища. Возможно решение обратной задачи -определение времени переработки берега при заданном объеме размытых пород.

Д ля построения профиля переработки берега необходимо определить размеры зоны, в пределах которой происходит его размыв. Зона размыва зависит от амплитуды колебания уровней воды водохранилища. Верхний уровень - нормальный подпор­ный горизонт (НПГ) — соответствует уровню 2-4% обеспечен­ности при высоком положении уровня воды. Нижний уровень -горизонт сработки (ГС) - уровню 96-98% обеспеченности при низких сработках безледного периода. Для определения верхнего горизонта размыва к НПГ прибавляют 1/3 высоты рабочей вол­ны, нижний горизонт размыва получают, откладывая от ГС вниз высоту рабочей волны (рис. 12.3), высота которой рассчитывает­ся по формуле: h_p=0,7h_c, где h_c - средняя высота волны 0,1%-ной обеспеченности из высот волн для наибольших значений энергий по всем направлениям, а 0,7 - переходный коэффициент на 15%-ную обеспеченность.

Построение зоны размыва начинается от точки а, соответ­ствующей началу абразионной части отмели, от которой под углом β проводится прямая, отвечающая ровной поверхности абразионной отмели, до пересечения с продолже­нием верхнего горизонта размыва (точка b). Угол β подбирается таким образом, чтобы площадь зоны размыва на профиле чис­ленно равнялась вычисленному объему размытых пород Q.

В надводной части профиль склона строится по аналогии с существующими в таких же геологических условиях наиболее крутыми склонами или с применением расчетных методов. Рас­стояние от уреза НПГ до границы зоны разрушения (точка с) представляет собой искомую величину переработки берега водо­хранилищем.