1530

ле наносы частично заваливают воронку местного размыва у опоры и общего размыва в створе мостового перехода. Глубина размыва уменьшается.

При скорости течения, превышающей размывающую, возникает массовое влечение донных наносов. Ввиду наличия подъемной силы частицы опрокидываются и катятся по дну. Под действием вихрей катящиеся частицы приподнимаются над дном и на некотором расстоянии движутся, не соприкасаясь с ним. При этом исчезает подъемная сила, вызывавшаяся несимметричным обтеканием частицы снизу и сверху, и под действием силы тяжести она снова возвращается на дно и катится по нему. Таким образом, частицы донных наносов на некоторой длине, перемещаются как бы скачками. В результате на плоском дне, покрытом несвязными частицами грунта, обязательно возникают неровности в форме вытянутых в продольном направлении валиков – скоплений частиц, так называемые рифели.

Как только такие неровности дна образовались, их размеры увеличиваются, так как они уже сами способствуют неравномерности движения воды. На верховой стороне валиков, обращенной против течения, движение ускоренное. На гребне выступа происходит срыв течения. За низовым откосом образуется водяной валец с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной к направлению основного продольного течения. В результате на дне вдоль по течению формируются гряды, следующие друг за другом и имеющие пологий верховой откос и крутой обрывистый низовой откос – подвалье (рис. 8).

Такие деформации дна русла характерны для участка за мостовым переходом.

Рис. 8. Продольный разрез гряды:

1 – гребень гряды; 2 – подвалье гряды; 3 – валец; 4 – частицы, перемещающиеся с грядами; 5 – частицы, переходящие во взвешенное состояние

Цель работы:

1)выявить особенности, которые связаны с сооружением в русле мостового перехода;

2)выявить связь русловых деформаций с изменением скоростного режима потока;

3)проанализировать движение наносов на участках верхнего и нижнего бьефов и в створе мостового перехода.

Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы

Лабораторная установка представляет собой модель части мостового перехода с береговым устоем, полной мостовой опорой и половиной второй мостовой опоры, ось которой совпадает с внутренним бортом модели (см. рис.2). Другой внутренний борт модели проходит по береговому устою на некотором расстоянии от его конца, расположенного в русле реки.

Дно модельной установки в районе берегового устоя и мостовых опор имеет углубление, которое до проведения опытов засыпается однородным песком для наблюдения процессов общего и местного размывов русла. Песок засыпается на дно установки по длине всей модели слоем, позволяющим создать практически горизонтальную поверхность, имитирующую дно русла (рис. 9).

Сверху модель ограничена стеклом, в котором имеются отверстия для ввода измерительных приборов. Исследования проводятся в двух створах: 1-й – на некотором расстоянии выше по течению, там, где мостовой переход практически не оказывает влияния на русловой поток; 2-й – непосредственно в створе мостового перехода.

Движение воздушного потока обеспечивается вентилятором, гибким рукавом соединённым с моделью мостового перехода. Уносимый из русла во время проведения исследований песок улавливается песколовкой.

Лабораторная работа начинается с измерения ширины B и глубины H в 1-м створе, ширины b1 между опорами и береговым устоем b2 . Одновременно снимаются показания термометра и барометра.

Перед началом работы заслонку вентилятора полностью закрывают. Далее включают вентилятор и постепенно плавно приоткрыва-

ют заслонку до момента начала первых подвижек песка непосредственно у мостовой опоры или у берегового устоя. Заслонку фиксируют в этом положении, и с наклонной трубки ММН снимают отсчёты в контрольных точках 1-го створа. Глубина опускания трубки полного напора, как и во второй лабораторной работе, – 0,6H .

Рис. 9. Модель мостового перехода перед проведением лабораторных исследований

Эти измерения и последующие расчеты преследуют цель – найти величину средней скорости потока в контрольном створе, при достижении которой у опор мостового перехода (или у берегового устоя) начинаются первые подвижки песка. Такая скорость называется неразмывающей у опор мостового перехода (или у берегового устоя в зависимости от того, где эти первые подвижки начинаются) V01.

Закончив замеры, заслонку начинают вновь постепенно приоткрывать до тех пор, пока в створе мостового перехода не станут наблюдаться первые подвижки песка между опорами или опорой и береговым устоем. Этому условию будет соответствовать неразмывающая скорость потока в створе мостового перехода V02 . Для ее опреде-

ления, не выключая вентилятор, нужно вновь произвести измерения микроманометром в контрольном 1-м створе.

Одновременно можно наблюдать, как происходит местный размыв русла у мостовых опор и у берегового устоя, и, не выключая вентилятор, произвести измерения глубин потока h1 в створе мостового перехода. Для этой цели используется мерный щуп, который вводится в отверстия в стекле 2-го створа.

Далее заслонку на патрубке вновь приоткрывают до тех пор, пока не станут наблюдаться первые подвижки грунта в самом контрольном створе. Этому условию будет соответствовать неразмывающая скорость потока в руслеV03. Для её определения снимают отсчёты с микроманометра в контрольном створе, одновременно наблюдая, как развивается общий размыв в створе мостового перехода. Затем выключают вентилятор и измеряют глубины h2 в створе мостового перехода.

Рис. 10. Модель мостового перехода после завершения лабораторных исследований

Для завершения исследований вновь включают вентилятор и постепенно приоткрывают заслонку, наблюдая процесс размыва дна в створе мостового перехода в случае, когда в русле песок находится в состоянии движения.

За мостовым переходом будут образовываться скопления более крупных частиц наносов, постепенно перерастающие в рифели и гряды (рис. 10). Продолжительность этого включения должна быть такой, чтобы не произошел полный унос песка из русла выше мостового перехода. После очередного выключения вентилятора измеряют глубины h3 в створе мостового перехода (2-й створ).

Измеренные величины заносят в ведомости (табл. 4 и 5).

Таблица 4

Обработка результатов измерений

1.По формуле (10) определить среднюю скорость движения воздушного потока u в точках 1-го створа для каждого из трёх исследований, предварительно определив плотность воздуха с учётом его температуры и атмосферного давления.

2.Построить поперечные профили 1-го створа с эпюрами удельного расхода по методу, приведённому в лабораторной работе № 1, для каждого из трёх исследований.

3.Определить расход воздушного потока Q для каждого из трёх

исследований.

4. Определить неразмывающую скорость V0 для каждого из трёх исследований по формуле

5. Построить поперечное сечение русла в створе мостового перехода с опорами и береговым устоем. На нем указать:

а) первоначальное положение дна русла перед началом опытов; б) положение дна, соответствующее неразмывающей скорости в

створе мостового перехода V02 (у мостовых опор и у берегового устоя образовались воронки местного размыва);

в) положение дна, соответствующее неразмывающей скорости в русле V03 (в створе мостового перехода наблюдаются и местный, и общий размывы русла);

г) положение дна на момент завершения работы при условии, когда скорость потока в контрольном створе превышала неразмывающую в русле.

6.Проанализировать и сделать вывод об особенностях, которые связаны с сооружением в русле мостового перехода.

7.Проанализировать и сделать вывод о движении наносов на участках верхнего и нижнего бьефов и в створе мостового перехода.

Контрольные вопросы

1.Чем характеризуется общий размыв русла?

2.Какой размыв русла считается местным?

3.Какая скорость считается неразмывающей скоростью потока у опоры?

4.Объяснить явление формирования рифелей и гряд.

5.Перечислить возможные русловые деформации при сооружении мостового перехода.

6.Какие виды наносов принимают участие в переформировании подмостового русла?

7.Какая скорость воздушного потока принимается в данной лабораторной работе за среднюю и как она определяется?

8.В чём заключается графический метод определения расхода?

9.На каком участке русла возможно формирование рифелей и

гряд?

10.Какая скорость считается неразмывающей скоростью потока в створе мостового перехода.

Библиографический список

1.Андреев О.В., Журавлёв М.М., Рассказов О.А.Вопросы мостовой гидравлики и гидрологии. – М.: Транспорт, 1967. – 200 с.

2.Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. – М.: Транспорт, 1980. – 215 с.

3.Глазунов Г.П., Гендугов В.М. Механизмы ветровой эрозии почв // Почвоведение. – 2001. – № 6.

4.Дорожно-мостовая гидрология: Справочник / Б.Ф. Перевозников, С.М. Бликштейн, М.Л. Соколов и др.; Под ред. Б.Ф. Перевозникова. – М.: Транспорт, 1983. – 199 с.

5.Кондратьев Н.Е. Русловые процессы рек и деформации берегов водохранилищ. – СПб.: Знак, 2000. – 257 с.

6.Константинов Н.М. Гидрология и гидрометрия: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1980. – 199 с.

7.Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. – Л.: Энергия, 1967. –

264 с.

8.Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2005. –463 с.

9.Михалёв М.А. Инженерная гидрология: Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 360 с.

10.Полуэктов Р.А. Динамические модели агроэкосистем. – Л.: Гидрометиздат, 1991. – 331 с.

11.Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика): Учебник для вузов. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. – 545 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………….. 3

1.Основы гидравлического моделирования ……………………………...... 4

2.Комплекс аэродинамических установок и измерительные приборы ….. 9

Для заметок

Учебное издание

ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ

Методические указания к лабораторным работам для студентов строительных специальностей

Составители: Тамара Петровна Троян, Ольга Владимировна Якименко

***

Редактор Т.И. Калинина

***

Компьютерную верстку выполнила Е.В. Садина

Подписано к печати 28.01.2009 Формат 60×90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п. л. 2,5, уч.-изд. л. 2,4

Тираж 200 экз. Заказ № 11 Цена договорная

Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10

__________________________________

Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, г. Омск, ул. Некрасова, 10