2.1.2. Расчет параметров волнового воздействия.

Определение глубинной зоны водоема.

В основе расчета лежит, сравнение средней глубины водоема у подножия насыпи с половиной длинны волны.

(2.1.)

где g=10 м/с² − ускорение свободного падения;

L=1,65 км − разгон волны;

V₁₀=15,6 м/с − скорость ветра на высоте 10 над поверхностью воды.

По полученному в выражении (2.1) значению определим с помощью графика 5.2 приведенному в пособии следующие выражения:

(2.2.)

(2.3.)

Выразив из данных выражений средние высоту и период волн получим:

Длина волны определится как:

(2.4.)

Сравнивая глубину водоема у подножия насыпи в период половодья, с половиной средней длины волны делаем вывод о мелководной зоне водоема:

d_f = 3,1 м, если d_f > /2 – зона глубоководная;

d_f < /2 – зона мелководная.

3,1 м < 3,925 м

Следовательно, зона у подножия насыпи является мелководной.

Определение вероятностных характеристик волны производят для ее высоты по формуле:

(2.5.)

(2.6.)

Для расчета высоты укрепления принимается вероятность превышения средней высоты 1% (1 раз в 100 лет), а для толщины крепления откоса 2% (1 раз в 50 лет). При этом значения коэффициентов являются следующими:

d_f / = 0,40 м

k_t = 0,98

k_r = 1

k_l = 0,98

Определение высоты наката волны.

При ударе волны о крепление откоса вода за счет кинетической энергии, которую она приобрела при разгоне волны поднимается по откосу. При этом кинетическая энергия расходуется на удар волны об откос, преодоление сил трения по поверхности откоса и на преодоление потенциальной энергии на поднятие по откосу.

В общем виде высоту наката воды можно выразить как:

(2.7.)

где: k_r=0,9 и k_p=0,8 − коэффициенты, определенные по табл. 5.5. в зависимости от , которые характеризуют материал и шероховатость поверхности откоса.

k_sp=1,27 − коэффициент зависящий от скорости ветра и крутизны откоса насыпи, определяется по табл. 5.6 интерполяцией для скорости ветра 15,6 м/с.

k_run1%=1,85 − коэффициент учитывающий пологость волны и крутизну откоса определяется по табл. 5.7 интерполяцией при:

k_β − коэффициент учитывающий изменение высоты наката в зависимости от угла подхода фронта волны к сооружению, из таблицы 5.8 интерполяцией при угле подхода в 55⁰ k_β = 0,79.

Подставив эти величины в выражение имеем:

Определение высоты ветрового нагона воды.

(2.8.)

где L_ВВ =1650 м –разгон волны;

d_l=3,8 м – средняя глубина водоема;

= 0(1 раза)– предыдущее значение;

α=35⁰ – угол между направлением ветра и потоком воды.

k_b=2.1·10^-6 − коэффициент учитывающий параметры ветрового потока, принимается по таблице 5.4. для ветра со скоростью 15,6 м/с;

В первом приближении принимаем =0:

Во втором, приближении принимаем =0,018м:

=0,018 м принимаем.

Т.к. в результате итераций полученные значения различаются менее чем на 5%, считаем, что расчет ветрового нагона волн выполнен.

Определение высоты бермы.

Определение высоты присыпной бермы, которая делается для поддержания откосов насыпи для придания им большей устойчивости производится исходя из условия, чтобы площадка бермы была на 0.25 м выше уровня вод в самом неблагоприятном случае:

(2.9.)

где: a=0,25 м − запас по высоте;

h_подп=0,19 − высота подпора воды в период половодья.

Тогда высота бермы:

Расчет укрепления.

Тип укрепления – каменная наброска (Приложение 3).