3.2. Расчет гидравлических элементов потока в расчетных струях.

Расчет выполнен для проектного состояния русла для 2,3 струй.

Во всех расчетных сечениях для этих струй определяют гидравлические элементы потока: площадь струи _стр, ширину струи b_стр, среднюю глубину h_стр= _стр/b_стр, среднюю скорость в сечении струи U_стр= Q_стр/ _стр, значение неразмывающейU_нр и размывающей U_р скоростей течения. Значения неразмывающих скоростей вычисляются по формуле В.Н.Гончарова:

U_нр= 3,0(h_стрd₅₀/d₉₀)^0.2(d₅₀+ 0,0014)^0,.3 (8)

где:d₅₀и d₉₀- диаметры частиц грунта, обеспеченные соответственно на 50 и 90% по кривой гранулометрического состава.

Значения размывающих скоростей определяются по соотношению U_р=1,3U_нр

Результаты подсчета указанных величин сведены в табл.1.

Таблица 1.

Гидравлические элементы потока и значения в струях 3,4.X

№ струи	№ попе-речника	ω,м2	bстр, м	hстр, м	Qстр, м/с	Uнр, м/с	Up, м/с	Uстр, м/с
3	1	128,5	51,15	2,51	126,00	0,44	0,57	0,98
	2	104,15	43,85	2,38		0,43	0,56	1,21
	3	102,9	43,95	2,34		0,43	0,56	1,22
	4	86,17	43,6	1,98		0,41	0,54	1,46
	5	110,6	33,4	3,31		0,46	0,60	1,14
4	1	122,5	47,55	2,58		0,44	0,57	1,03
	2	96,9	35	2,77		0,44	0,58	1,30
	3	107	44,8	2,39		0,43	0,56	1,18
	4	94	40,7	2,31		0,43	0,56	1,34
	5	117	41,45	2,82		0,45	0,58	1,08

X

По данным табл. 1 построены совмещенные графики изменения скоростей по длине струй 3,4 (Рис.8-9).

Для получения количественной оценки устойчивости прорези выполняется расчет деформаций дна на основе уравнения баланса наносов.

3.3 Расчет деформаций прорези.

Уравнение деформации для выделенных струй записывается в следующем виде:

+ (b_стр)_ср =0 , (9)

где: - приращение расхода влекомых наносов, м³/с;

(В_стр)_ср - средняя на участке ширина струи, м;

- длина расчетного участка, м;

t - расчетный интервал времени, сутки;

- пористость грунта (для песка =0,4);

- приращение отметки дна, м.

Последовательность расчета:

1. Вычисляются значения расхода влекомых наносов в расчетных сечениях струй по формуле К. В. Гришанина:

Q_s= 0,015(U_стр/U_нр)³·d₅₀(U_стр-U_нр)b_стр , м³/с (10)

2. Подсчитывается приращение величины расхода влекомых наносов:

Q_s = Q_s,i+1-Q_s,i , м³/с (11)

где:i-номер расчетного сечения.

3. Вычисляется начальная скорость деформаций. При этом начальную скорость повышения или понижения высоты дна в пределах каждого расчетного участка находят по формуле:

, м/сут. (12)

где : (b_стр)_ср = (b_стр,i+ b_стр,i-1)/2;

l - длина расчетного участка по оси струи, м.

4. Подсчитываются деформации дна за период времени t по соотношению:

, м (13)

Интервал времени t принимается равным 5 суток. Результаты подсчета указанных величин сведены в табл.2.

Таблица 2.

Расход влекомых наносов и значения начальной скорости деформаций дна в пределах струй 3,4.

№ струи	№ попереч-ника	Uстр, м/с	Uнр, м/с			Uстр - Uнр, м/с	bстр, м	Qs м3/с	(bстр)ср, м	∆Qs, м3/с	∆ℓ, м	ξнач, м/сут	∆Zд, м
2	1	1,04	0,50	2,08	9,00	0,54	29	0,001	33,5	0,0011	190	-0,0241	-0,120
	2	1,13	0,46	2,46	14,82	0,67	38	0,002
									40	0,0175	220	-0,2866	-1,433
	3	1,74	0,41	4,24	76,44	1,33	42	0,019
									38	0,0231	215	-0,4071	-2,036
	4	2,20	0,41	5,37	154,50	1,79	34	0,042
									59,5	-0,0414	165	0,6068	3,034
	5	0,79	0,42	1,88	6,65	0,37	85	0,001
									71	-0,00002	120	0,0003	0,002
3	1	1,00	0,48	2,08	9,04	0,52	36	0,001	35,0	0,0033	180	-0,0764	-0,382
	2	1,38	0,45	3,07	28,84	0,93	34	0,004
									74,5	-0,0037	240	0,0301	0,150
	3	0,63	0,42	1,5	3,38	0,21	115	0,0003
									67,5	0,0756	220	-0,7328	-3,664
	4	2,87	0,41	7,00	343,00	2,46	20	0,076
									25	-0,0327	200	0,9420	4,710
	5	2,32	0,42	5,52	168,55	1,90	30	0,043
									35	-0,0424	140	1,2472	6,236
	6	0,97	0,47	2,06	8,79	0,50	40	0,001

По результатам расчетов строятся графики изменения скорости начальной деформации по длине струи ξ_нач(рис. 8-9).

Из графиков видно, что по длине струи №3 на участках 1-2, 2-3, 3-4 будет происходить размыв, а на участках 4-5– намыв. На участках 1-2, 3-4 струи №4 будет происходить размыв дна, на участках 2-3, 4-5– намыв. Прорезь можно считать устойчивой.