3. Расчёт элементов конструкции полузапруды

Имея среднюю отметку гребня полузапруды, назначается продольный уклон гребня в пределах 1:100 ÷ 1:300 таким образом, чтобы отметка головы Z_гол была выше проектного уровня на 0,5 ÷ 1,0 м и при этом площадь сечения над полузапрудой должна быть равна таковой при горизонтальном гребне.

Для сопряжения тела полузапруды с берегом в корневой части уклон гребня увеличивают до 1:25 ÷ 1:10

Конструкция укрепления гребня и откосов полузапруды рассчитывается на воздействие течения. Для этого определяется скорость обтекания головы V_г полузапруды по формуле В.В. Дегтярёва

(2.14)

^{где – средняя скорость в створе полузапруды, м/с;}

^{– длина полузапруды, м;}

В_б – бытовая ширина реки в створе полузапруды, м;

Р_г – высота головы, м;

h_г – глубина у головы, м;

Расчёт V_г ведётся при уровне руслоформирующего расхода (Р_г = h_г).

Допустимую крупность каменного крепления в районе голов полузапруд с учётом вихрей можно приближенно определить по формуле

(2.15)

где V_г – скорость течения у головы, м/с;

К – коэффициент, принимаемый для наброски равным К = 1,2;

_к – плотность камня, _к = 2,65

4. Расчёт понижения уровня воды в результате разработки прорези

При устройстве прорези, вследствие изменения гидравлических элементов потока (уклоны, скорости) и увеличения живого сечения на величину площади поперечного сечения прорези, происходит понижение уровня на некоторую величину ΔH. Поэтому, при прорезях значительных размеров, а также на криволинейных участках и при больших уклонах реки, это понижение уменьшает глубину на прорези на величину ΔH.

В качестве расчётного сечения принимается поперечный профиль, находящийся как можно ближе к середине прорези (условный гребень переката).

При небольших габаритах прорези (при соотношении длины к ширине до 3) это понижение ΔH, можно приближённо определить по приращению живого сечения. До работы средняя глубина в сечении

или (2.16)

где ω – площадь живого сечения при расчётном уровне, м²;

В – ширина русла поверху при расчётном уровне, м.

После работы площадь живого сечения, с учётом прорези и снижения уровня, будет

(2.17)

Считая, что величина В изменяется незначительно, условно приравниваем , откуда получаем зависимость

(2.18)

где В_пр – ширина прорези, м;

Раскрывая скобки, и сокращая правую и левую части равенства на Bh₀, получим расчётное выражение по определению понижения уровня ΔH, м

(2.19)

Для прорезей значительных габаритов, величина понижения уровня определяется по методу, изложенному ниже.

Рис. 1 – Расчётный продольный профиль по оси прорези

• ΔH₀ – естественное падение уровня до дноуглубительных работ, м;

• ΔH – снижение уровня в начале переката после дноуглубительных работ, м.

Для снижения уровня переката необходимо знать ΔH₀, h₀, Δh₀. Для этого по ранее сделанному для построения плана течений поперечному сечению русла на перекате и таблице при нём выписываем значения ω, В, .

На основе задания или справочных данных принимаем значение коэффициента шероховатости n рассматриваемого участка реки, либо определяем его по формуле Маккавеева-Караушева

(2.20)

Здесь d_ср – средний диаметр частиц донных отложений (d_50%), мм.

Затем находим

- среднюю глубину

(2.21)

- снижение уровня от увеличения живого сечения

(2.22)

- бытовой уклон

(2.23)

Значение ΔH₀ определяется из выражения

ΔH₀ = IL_пр (2.24)

Для определения ΔH используем следующую зависимость

(2.25)

Это уравнение решается графическим методом, для чего задаёмся 3–4 значениями ΔH и, подставляя их в левую часть формулы, находим значение её правой части (получая значения, отличные от «1» - больше или меньше). По принятым величинам ΔH и рассчитанным значениям правой части строим кривую.Из точки, соответствующей значению «1» на горизонтальной оси Х восстанавливаем перпендикуляр до построенной кривой, точка их пересечения и даёт на вертикальной оси искомую величину понижения уровня ΔH.

Если по расчёту окажется, что понижение уровня ΔH более 5 см (точность промера), то производится дополнительное переуглубление на эту величину и определяется соответствующий объём грунта.