книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Рис. V II1-9. Зависимости параметров ß и п от параметра Мг для од­ ного моста (точками обозначены расчетные значения ß и п для па­ водка вероятностью превышения 1%, номерами (по приложению 5) — натурные точки, крестиками — лабораторные

ВОДГЕО, проведенным А. М. Латышенковым на жесткой модели. Как видно, обе системы точек имеют одно направление.

Определение скоростей под мостом, по данным кадастра, соот­ ветствует русловому режиму в некоторой начальной фазе прохода паводка при разной ВП. Поэтому были обработаны наиболее на­ дежные материалы и составлена кривая № 1 для ß и п при ВП =

Таким образом, имеются данные для определения конечных раз­ мывов при проходе расчетных паводков как в первые год-два экс­ плуатации перехода по кривой № 1, так и через несколько лет при среднеразмытом русле по кривой № 2, т. е. с учетом времени. Для удобства .пользования составлена табл. ѴІІІ-5.

В пойменной части моста коэффициент размыва определяется в зависимости от количества переносимых наносов. С поймы идет чис­ тая вода и может уменьшить удельный вес наносов. Поскольку батометрических наблюдений под мостами не'производилось, скорость после размыва в пойменной части определяется приближенно по формуле

где Оо — неразмывающая скорость для грунта на линии размыва.

Аналогичный метод расчета на гидрометрической основе приме­ ним и для расчета пойменных мостов. Устройство дополнительных отверстий позволяет:

1 ) сохранить протоки, которыми пользуется население, и не уве­ личивать заболоченность поймы;

2) уменьшить подпор, в особенности при сильно работающих поймах, когда в русле проходит всего 30—20% расчетного расхода; 3) уменьшить размыв в русле, что особенно важно при построй­

ке деревянного моста.

Практика показывает, что в эксплуатации пойменные сооруже­ ния часто выносятся, поэтому еще в начале XX в. господствовало мнение, что применять отверстия на пойме не следует. Расчет в то время был несовершенным, в нем не учитывалось различие режи­ мов русел и пойм. Если в русле идут наносы, это означает, что ско­ рость потока в русле выше в 1,5—2 раза скорости, не размывающей грунт. Когда же на пойме идет чистая вода, пойменный мост надо рассчитывать по неразмывающей скорости, зависящей от грунта на линии размыва.

Основоположником расчета отверстий в пойме был проф. А. Ф. Фролов, написавший в 1912 г. капитальный труд [147], где им ' был освещен, в частности, вопрос о расчетах отверстий в дельте Волги. И. С. Ротенбург [116] предложил принимать при расчете подпор для всех отверстий одинаковым. Скорости будут разные в зависимости от сопротивления при распределении потока между отверстиями. Им разработан метод расчета отверстий решением уравнения удельной энергии и даны примеры расчета [115]. О. В. Ан­ дреев дал решение задачи на основе равенства перепадов [8].

Имеется ряд достоверных наблюдений за работой пойменных' мостов: на переходах дельты Волги у Астрахани 1908 г. при 14 от­ верстиях, на двух переходах Дона у Ростова в 1917 г. при 10 от­ верстиях и на Днепре у Киева в 1931—1932 гг. при двух отверстиях, которые можно положить в основу расчета. Всего при некоторой достоверной экстраполяции можно располагать 30 надежными рас­ ходами и площадями размыва. Эти материалы помещены в кадаст­ ре (приложение 5). Фактор времени для уменьшения размыва не учитывается.

На рис. V III-10 приведены обобщающие кривые, из них № 3 ре­ комендуемая (табл. V II1-5), где ß стремится к 1,0, когда в поймен­ ных отверстиях скорость будет равна русловой, и кривая № 4 для

граф 7 и 9, также исходя из величины Мг для всего перехода. Тогда ßi и ß2 и т. д. определяются как среднее арифметическое зна­

чение между двумя найденными, и в каждом отверстии значение ß будет разное.

§ 39. РАСЧЕТЫ ОТВЕРСТИИ! В УСЛОВИЯХ ПРИЛИВНО-ОТЛИВНЫХ ЯВЛЕНИИ

Почти все океаны, моря, заливы и проливы подвержены кратко­ временным колебательным движениям водных масс, которые опре­ деляют приливный характер рек в устьевых участках. Приливные волны являются результатом астрономических и метеорологиче­ ских явлений и вызывают однократный или двукратный подъем и спад воды за полный цикл продолжительностью около 25 ч.

Приливные волны распространяются внутрь материка через устья, приливные дельты, протоки и низинные реки и медленно по­ гашаются на некотором расстоянии от моря. Однако характер при­ ливной волны с одним или двумя приливами и одним или двумя отливами за полный ее цикл сохраняется на всем протяжении реки, где происходит гашение прилива. Продвигаясь внутрь материка, сила прилива постепенно ослабевает из-за встречного сопротивле­ ния ее движению в устьях и дельтах рек, от ветра и встречного реч­ ного потока воды, стекающего к морю. Сила прилива, уменьшаясь, становится незаметной на определенном расстоянии от моря, выше которого реки имеют обычный гидрологический режим. Длина участка реки, на котором наблюдаются приливные явления, изме­ няется в течение года. В периоды высоких паводков это расстояние уменьшается, сдвигаясь в сторону моря, а в межень увеличивается, продвигаясь в глубь суши.

В сильно разветвленных устьях рек влияние прилива сказывает­ ся неодинаково в различных рукавах и протоках. В главном русле может наблюдаться едва заметное поднятие уровня воды, а в ма­ лых рукавах и протоках — полный или частичный поворот течения в сторону реки.

Приливные явления могут быть обнаружены путем наблюдений за режимом рек в период изыскательских работ на конкретном мос­ товом переходе.

Приливы и отливы вызывают непрерывное изменение уровня во­ ды в реке, а также изменения скоростей течения и их направления (рис. VIII1І). На участках рек, подверженных действиям прили­ вов, создаются условия переменного подпора, в результате чего течение воды замедляется и постепенно принимает обратное на­ правление. При отливах создаются условия спада, и течение воды ускоряется. Количество воды, поступающее во время прилива через заданный створ реки, определяет приливной объем, а количество воды, стекающее в период отлива, является отливным объемом (см. рис. ѴІІІ-11). Величина этих объемов увеличивается вниз по реке по мере приближения к прибрежному устью (морю).

При смене прилива на отлив и наоборот наступает момент, ког­ да движение воды отсутствует. Образование стоячей воды при при­

Рис. ѴПІ-13. График колебаний максимальных и минимальных суточных уровней воды р. Рупса у г. Кхулна за 1944 г.

стоянство прилива, которое заключается в том, что после оконча­ ния одного приливного цикла уровень воды оказывается ниже или выше, чем при начале цикла. Поэтому, чтобы исключить влияние ежедневного колебания прилива на оценку объемов прилива и от­ лива, эти объемы рассчитывают по измерениям всего периода, охватывающего полный приливный цикл, т. е. 25 ч .

Поскольку на реке наблюдается собственный сток, то последний во время прилива подпирается приливными водами и, следователь­ но, должен накапливаться в приливном бассейне. Во время отлива подпорные явления исчезают, а накопившийся объем воды вместе с водой прилива стекает в море. Поэтому фактическая величина от­ ливов бывает всегда больше расхода приливов. На этом и основано определение собственного расхода воды в реке Qpe4 без влияния приливно-отливных явлений:

где 2 ІГотл — суммарный объем отлива за полный цикл, м3; ~ZWnр— суммарный объем прилива за полный цикл без влияния собст­ венного стока реки, м3; t — время полного приливного цикла, ч.

При увеличении паводковых

Рис. ѴІІІ-15. График колебаний уровней приливно-отливных вод на р. Рупса (Восточный Пакистан):

а — в квадратурный период; б — в сизигийный

на в эстуарии в результате повышения уровня воды в его верхней части и увеличения скоростей течения при высоких уровнях.

Для мостовых переходов, расположенных в зоне активного дей­ ствия приливов, расчетными являются условия, создающиеся в па­ водковый период, поскольку они характеризуют наивысшие колеба­ ния уровней воды во внутригодовом режиме уровней. За каждый год наблюдений должен быть установлен максимальный уровень, характеризующий суммарное влияние паводка и максимального прилива.

■ Учитывая, что влияние приливов является постоянно действую­ щим фактором на формирование уровенного режима водотока на определенном участке реки, а величина прилива зависит от величин паводковых расходов, значения максимальных ежегодных уровней воды от суммарного воздействия стока и приливов могут служить исходными величинами для вычисления расчетного уровня высокой воды.

Для определения отверстия моста и размывов подмостового рус­ ла необходимо иметь данные измерений в период сильных приливов и период мелководных. Сильный прилив (сизигийный) с высоким приливом и низким отливом возникает 1 раз в 14— 15 дней при сов­ местном действии астрономических сил солнца и луны. Этот прилив постепенно теряет силу, а через неделю наступает самый слабый прилив, называемый квадратурным или мелководным. В квадратур­ ный прилив уровень воды прилива низкий, а отлива высокий (рис. ѴІІІ-15).

Из этих особенностей приливных явлений следует, что количест­ во воды, поступающее в приливную зону и вытекающее из нее во время сизигийных приливов, значительно больше, чем в квадратур­ ный период. Эти явления сказываются и на скоростях течения воды. Что касается величины собственного максимального расхода реки, то для его определения можно производить наблюдения в любое время независимо от периода приливного цикла.