2. Расчёт прорези на заносимость. Качественная и количественная оценки устойчивости прорези от заносимости наносами

Судоходная прорезь может оказаться размещённой в пределах одной или нескольких струй. Определение устойчивости прорези требует проведения ряда расчётных действий для каждой из струй, проходящих по прорези, по всем сечениям.

1. Определяется величина неразмывающей скорости V_нр по формуле В.Н. Гончарова

(2.5)

где d_ср – средний диаметр частиц грунта в пределах струй по кривой гранулометрического состава (в проекте задаётся), м;

 = d_ср/d₉₀ – коэффициент неоднородности грунта, изменяющийся для равнинных рек с песчаным ложем в пределах 0,3 ÷ 0,6 (в проекте можно принять  = 0,5);

d₉₀ – диаметр частиц грунта 90-процентной обеспеченности;

Т_СТР – средняя глубина струи, м

(2.6)

где _СТР – площадь струи в поперечном сечении, располагающаяся между границами струи, дном и расчетным уровнем воды, м²;

b_СТР – ширина струи, м.

2. Определяется величина размывающей скорости

(2.7)

3. Вычисляется средняя скорость струи V_СТР

(2.8)

где Q_СТР = Q_р / m, м³/с;

После определения всех указанных величин для каждой струи, проходящей через прорезь, строятся графики изменения значений неразмывающей, размывающей и средней скорости струи по длине прорези. На основании сопоставления величин V_HP, V_P и V_CTP, и характера их изменения, можно выполнить предварительную качественную оценку устойчивости прорези от заносимости речными наносами.

В случае, если кривая V_CTP располагается выше кривой V_HP, то можно утверждать, что в прорези происходят деформации дна. Причем, при возрастании скорости от одного сечения к другому, т.е. при , на рассматриваемом участке происходит размыв дна и, наоборот, при падении скорости между двумя смежными сечениями ( ) происходит намыв дна. В случае если , то можно говорить об отсутствии каких-либо деформаций, но поскольку с верхних участков русла поступают взвешенные и влекомые наносы, то они, попадая в зону низких скоростей, откладываются, т.е. прорезь будет неустойчивой.

Для количественной оценки устойчивости прорези необходимо вычислить начальные скорости деформаций дна переката для каждой струи, проходящей по прорези, соблюдая нижеприведенный порядок расчёта.

1. В каждом сечении струи вычисляется значение расхода влекомых наносов по формуле

(2.9)

2. Определяется приращение расхода влекомых наносов на каждом участке между двумя смежными сечениями

(2.10)

где i – номер граничного сечения по длине прорези (по течению).

3. Основываясь на уравнении деформации, рассчитывается, начальная скорость деформации между смежными сечениями

, м/сут (2.11)

где 86400 – число секунд в сутках;

 – коэффициент пористости грунта (для песка изменяется в пределах 0,33÷0,35);

 – площадь струи между сечениями в плане, м²;

(2.12)

В_СР – средняя ширина струи на участке между сечениями, м;

(2.13)

где B₁ и В₂ – ширина струи соответственно в верхнем и нижнем сечениях, м;

L_CTP – расстояние между поперечными сечениями, м.

Необходимо обратить внимание, что величина начальной скорости деформации получает тот же знак, что и величина , т.е. положительным значениям отвечает деформация намыва, а отрицательным – размыва. В случае, если , то Q_Т = 0. После выполнения расчётов, результаты которых сводятся в таблицу 2.1, по всем расчётным участкам между сечениями для каждой струи, располагающейся в пределах прорези, строится график изменения скорости начальных деформаций.

Таблица 2.1 – Пример заполнения таблицы гидравлических элементов потока и вычисления начальных скоростей деформаций дна

№№ сечений	, м2	Bстр, м	Tстр, м	, м/с	, м/с	, м/с	, м3/с	, м3/с	Bср, м	Lстр, м	, м/сут
1
2
3
4
5