книги из ГПНТБ / Чернышов, Ф. М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек учеб. пособие

т 4- - х

X т ( V і'(Q0 + т г Qo) -і с Q0 +ii Vf(Qi) + i V -<p(Q0 I Q i + 2 ( ? o f 5

x|-^r + -^-jl/HQi)+2aK/(Qi)+Qo/ 7 8 )K-T(Qi)

(90)

По аналогии с рассмотренными выше примерами это уравнение сохраняет свой вид и для случаев, когда расход воды из третьего и четвертого рукавов поступает в правый основной рукав. Однако, тогда как и в предыдущих .примерах, обозначения верхних участков правого и левого основных рукавов, (см. рис. 77), необходимо по­ менять местами (рис. 79).

Приведенное выше правило установления направления движе­ ния потока по положительным значениям подкоренных выражений f(Qi) и—/(Qi) илиср(<2і) и—cp(Qi) в уравнениях (86) и (90) может использоваться для схем разветвлений, (см. рис. 77 и 79), если на­ правления течений в третьем и четвертом рукавах при расчете не­ известны.

Возможность установить в ходе расчета направление движения потока по рукаву имеет особенно 'большое значение для схем раз­ ветвлений на участках влияния рек, где в отдельных рукавах неред­ ко возникают течения переменных направлений. К таким разветвле­ ниям, например, следует отнести участки слияния рек Оби и Томи, Лены и Киренги и др. Кроме того, с переменными направлениями течений при подъеме или спаде уровней довольно-таки часто при­ ходится сталкиваться на участках рек с русловой многорукавно­ стыо, имеющих короткие поперечные протоки-прорвы.

Рассмотренные уравнения позволяют непосредственно опреде­ лять условия прекращения транзита потока в рукавах со знакопе­ ременным направлением течения. Это важно при решении вопросов, связанных с выбором судоходного рукава, а также с проектирова­ нием выправительной трассы и закреплением судового хода на мно­ горукавных затруднительных участках рек. Условия, при которых прекращается транзит потока во внутриузловых рукавах (см. рис. 77 и 79), определяются уравнениями (83), (85) и (90). Для этого достаточно исключить из них все члены, содержащие значение ве­ личин F3, f(Qi), Fs и <p(Q0.

В частности, такой расчет, произведенный для участка впадения реки Киренги в реку Лену (рис. 80), показал, что при уровне' воды выше проектного на 2 м транзитный расход воды через верхний «поперечный» (третий) рукав участка практически равен нулю. Это вполне согласуется и с данными натурных наблюдений.

Рис. 80, Схема участка слияния потоков рек Лены и Киренги

На участках впадения притоков нередко может встретиться схе­ ма разветвления, приведенная на рис. 81. Для такой схемы система исходных уравнений составляется в виде

Рис. 81. Схема разветвления русла с притоком

(см. рис. 81), уравнение (92) принимает вид- .-. ,. ••

Аналогично можно получить расчетные формулы и для сечений участков рукавов (1+3 и (2—3), (см. рис. 76 нижние левый и пра­ вый рукава)

Составление же расчетного уравнения, определяющего расход воды одного из рукавов двухрукавного русла, не вызывает затруднений.

ничиваться вычислением эквивалентных трансформируемому рука­ ву сумм без определения AKicp.

Расчеты с применением трансформации многорукавного русла в двухрукавное, были выполнены для ряда наиболее разветвленных участков рек Сибири, в частности для р. Конда (участок «Кондииский Сор»), р. Алдан (Баягантайский узел), р. Зея ( п е р е к а т 214'

алахский участок), р. Обь (Мочищенско-Кубовинские и Орско-Бор- ско-Гусиные группы перекатов).

Было проведено и сопоставление расчетных данных с натурны­ ми. При этом наиболее подробные сведения о фактическом распре­ делении расходов воды по рукавам при трех различных уровнях имелись по Баягантайскому узлу на р. Алдане и по Хайтыалахскому участку р. Лены. Частичные натурные данные по расходам в ру­ кавах были и для остальных разветвлений. Во всех случаях полу­ чена вполне удовлетворительная сходимость расчетных данных с натурными: расхождения, как правило, не превышали 10—16 про­ центов.

При этом были установлены также некоторые дополнительные детали, упрощающие расчеты и несколько повышающие их точ­ ность. В частности, задачу по распределению расходов для схемы разветвления, показанной на рис. 82, можно решить «фрагментно», используя указанное выше^положение о равенстве средних уклонов последовательно смежных рукавов. Для этого, рассматривая вна­ чале первый, затем второй и третий рукава, составляют следующие! исходные уравнения:

Рис. 82. Фрагментов решение задачи распределения расходоч воды по отдельным рукавам сложноразветвленного участка

На основании равенств и л / 2 с р — / 2 с Р уравнение Дли второго рукава при условии протекания по нему расхода третьего рукава получит вид:

Різ уравнения (105), используя (107), (108) и (76) для одного из неизвестны'х расходов, например, для Qi, получим выражение:

одиннадцатом рукавах. Итоговое выражение для определения рас­ хода в девятом рукаве будет иметь вид:

Отметим, что этот метод решения может исключить или свести до минимума необходимость трансформации всего многорукавного русла в двухрукавное, а кроме того, позволяет выбрать узлы раз­ ветвления, в которых погрешность расчета будет наименьшей.

Фрагментный метод определения расходов в рукавах сложноразветвленного русла становится особенно эффективным, если часть этих расходов предварительно известна. В расчете следует

216

также использовать данные 6 соотношениях средних уклонов в от­ дельных рукавах разветвления. Особенно важно располагать таки­ ми данными (хотя бы приближенными) при расчете распределения расходов воды на разветвленных участках с короткими поперечны­ ми рукавами (прорвами). В таких случаях в равенствах типа (96)-. (99) и (106) — (107) должен быть введен дополнительный множи­ тель а, учитывающий соотношение средних уклонов рассматривае­ мых смежных (трансформируемых и основных) рукавов. Так, фор­ мулы (96) — (99) в этом случае будут иметь вид:

При отсутствии данных о соотношении средних уклонов корот­ ких как поперечных, так и продольных рукавов и смежных с ними основных рукавов разветвления, повышения точности в расчете мо­ жно достигнуть за счет учета для коротких рукавов (прорв), наря­ ду с потерями напора по длине, местных потерь напора в их истоках и устьях (см. формулу 77), которую в таких случаях следует допол­

значений их гидравлических уклонов, относительно невелики. Так, например, если фактическое неравенство уклонов этих рукавов до­

воды для большинства разветвлений, встречающихся на равнинных реках.

Добавим, что точность расчетов повышает совместное использо­ вание изложенных методов, когда многорукавное русло трансфор-