Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Самойлов Р.С. Гидравлический расчет переходов через узкие водные преграды учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
3.15 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

-

79

-

 

 

 

 

 

 

 

9 .

Средняя

скорость

в

скатол

сечения

по формуле (I?, г ), преобразованной

к виду

ТГС= - ^ - =

"°fl3jjj6

=

0,351

«/сек .

 

 

 

 

10.

Удельная мощность потока в сжатом сечении по формуле (19,а)

 

 

 

 

N = y ( |cZ

= 1 ,0 *0 ,3 1 6 ’0,00284

= 0,895*10

“ 3 тм/сек

на 1пог.м .

Дальнейшие расчеты по определению гидравлических характеристик потока

на первом этапе стеснения производим в

табличной форме (табл.

9 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9

 

Гидравлические

элементы

потока на первом этапе

стеснения

 

Расчет­

 

 

Степень стеснения

русла ,

0

'

 

 

 

 

ная

 

 

 

 

 

 

величина

0 ,3

 

0 ,4

 

0 ,5

 

0 ,6

 

 

0 ,7

0 ,8

 

0 ,8 5

 

 

 

 

 

 

 

Мпр

1,04

 

0 ,7 8

 

0 ,5 8

 

0 ,4 2

 

 

0 ,31

0 ,2 2

 

0 ,1 5

'1

2 ,8 4 *1 0 " ’ 5 ,0 *Ю~3

8 ,9 *1 0 “3

1 ,6 5*10"' ! 2,9 6 *1 0 “ *5,65* 10" 2

1 ,1 4 ■10“ 1

Z , м

Q . м%еи

1 ,9 9

 

1 ,9 7

 

1 ,9 6

 

1 .94

 

1,91

1 ,8 7

 

1 ,8 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В , м

7,0

 

6,0

 

5,0

 

4 ,0

 

 

3 ,0

2 ,0

 

1 ,3 5

0 с

0 ,3 1 6

 

0,365

 

0,435

 

0,5 3 9

 

0 ,7 0 8

1,04

 

1,34

1 НЛ 1 п о о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VI,

0,351

 

0,405

 

0 ,4 8 2

 

0,597

 

0 ,7 8 6

1 ,1 5

 

1 ,4 9

м /сен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N ,ТМ/С„

 

 

1,82* Ю "3

3 ,9 8 'Ю "3 8 ,9 *1 0 “3

 

2 ,1 *Ю "2

5 ,8 6 *10"2

1 ,5 3 ‘ К Г 1

НА 1ПвГ.Н 8 ,95 -Ю "4

 

Определяем гидравлические характеристики перекрываемого русла реки

на втором этапе стеснения / при

0 > О ,8 5

/ .

 

 

 

 

I I .

Задаемся средней шириной прорана

В =

1 ,0

м и вычисляем величину

подпора по формуле (35)

^

 

 

 

 

ни)4)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 g. (0,9 Ьу-»-

 

 

 

 

 

7

=

________________ 2 ,0 2 " _______________

_ g

jog

 

 

 

 

 

2 *9 ,8 1

/

0 ,9 * I 2

+ 0 ,7 1 7 *0 ,9 1 6 /2

 

 

 

 

12.

Расход воды определяем по формуле(зб)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

= ----------^

_

 

 

 

 

2.02

 

= 1 ,7 5 м3/ сек.

 

 

 

 

 

 

 

т т ш ш :

 

 

 

 

ц

I •*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,9 * 1 *

 

 

i

-80 -

13.

Средний удельный расход воды в проране по формула (18,в]

 

Л

^

= 1 ,7 5 м3/сек на I пог.м .

 

 

В

 

 

 

14.

Средняя скорость

течения

по формуле (17, в)

 

I f =

-Q jp =

T-l- I

i 5

= 2 ,6 2 м/сек.

В1 ,(Г

15. Удельная мощность потока в сжатом сечении по формуле (l9 )

N =

Y*£JZ =

1 ,0 -1 ,7 5 - 0 ,1 9 2

= 0 ,3 3 6 тм на I пог.м .

Дальнейшие

расчеты по

определению гидравлических характеристик

перекрываемого

русла

реки

на этапе

смыкания произведем в табличной

форме Стабл. 1 0 ) .

Расчетная величина

подпор

~Z.,

м

расход

черезопроран

Ц , м°/сек

удельный расход

в

проране

у г / с ек/лош

удельн.

мощность

 

потока

N, тм/сек/погл

скорость течения в

проране

Т у м/сек

 

 

 

 

 

Таблица 10

 

 

 

Средняя ширина прорана

В , м

 

 

 

1 .0

0 ,8

0 ,6

 

0 ,4

 

0 ,2

 

0 ,1 9

2

0 ,4 0 8

0 ,9 6

5

2,57

 

6,71

1 ,7

5

1 ,6 2

1,410

1 ,0 2

0

,4 1

3

1 ,7 5

2 ,0 2

2 ,3 5

2,55

2 ,0 7

0,336

0,825

2 ,2 7

6 ,5 6

1 3 ,9

2 ,6 2

3 ,8

5 ,8 7

9 ,5 5

1 5 ,5

По данным табл. 9 и 10 построим график основных гидравлических

характеристик перекрываемого

русла / р и с.32

/.

 

Анализ графика на р и с.32

показывает, что

предельная ширина прорана,

при которой

отсыпаемый в насыпь песок не будет

размываться, состав­

ляет В = 4 ,8 4 м;

предельная ширина прорана,

при которой не будет

размываться

и крупная галька

В = 1 ,2 5 к ; и,

наконец, предельная шири­

на прорана,

при которой вследствие

подпора / Z

^ 0 , 5 и / начнется

перелив воды

через

гребень насыпи,

составляет В = .0,76 м.

- 82 -

Таким образом, укладка водопропускной трубы d - 0 ,5 м факти­

чески не окаэывает влияния на условия засыпки русла реки грунтом пионерным способом. Определим в этом случае время существования

перехода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

По формуле(79)определим значение коэффициента

0

 

 

 

q = |hw 6 |

,

 

 

 

 

 

где

значение

|Иц(*)б =

0 ,7 1 7 -0 ,1 9 6 = 0 ,1 4 0 .

 

 

Тогда

0 =

0,140 \j 2 -9 ,8 1

= 0 ,6 2 1 .

 

 

17.

По формуле(69J вычисляем величину

перепада

2Т0 , при которой

весь русловой расход проходит через данную трубу

 

 

Z a—(-&р)

=/ 2 ,0 2

/ 2 = 1 0 ,6 м.

 

 

 

 

°

V о

/•

'

0,621

'

 

 

 

 

 

18.

Полагаем,

что к моменту перекрытия уровень воды в русле

не изменился,

т .е .

Z (

=

0 , т о г д а ^ = -^ =

0 ;

 

 

 

 

^

Z .

 

Z Q

10,6

=

0,0471 .

 

 

 

 

 

 

 

 

1 9 .Объем воды в подпертой части

русла при его

мгновенном перекрытии

по формуле(б1)

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ■в р

Ь 4—

-

__ 9 ,0 :0 ,9 ^

1820

м^

 

 

 

 

A J o

 

 

4 -0 ,0 0 1

 

 

 

20.

По формуле(72)вычисляем время заполнения аккумулирующей емкости

верхнего бьефа при

П

=

2 ,0

 

 

 

 

 

 

 

 

t , =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

по табл .6

5 /

0 / = 0 ;

S /

0,0471

/

= 0 ,0 5 5 3

5

 

 

 

U / 0 /

= 0 ;

U /

0,0471

/

= 0 ,0 5 3 9

;

 

•ц= s ;s & j F I ^i0,6+о,э) t0,0553 ■ ° J " io>6[°*0539 - °|

= 1560 сек .

'

21 . По формуле (73)определяем время заполнения аккумулирующей емкости

верхнего бьефа при Ц = 3 ,0

- S3

-4Pf(j.)-V(y,8};

здесь значенияS(y) u U(y)

прежние. По тасл.6

 

Y / 0 / = О

,

У / 0,0471 / = 0,00131

;

 

■ _ з :1§аз iioA

(ю,е + о,э)2

Го,о55з -

о! -

.Л а

0.621-0,93

^

 

 

'

 

L

 

J

- (10,6 + 2*0,9-10,6) [о ,0539 -

о]

т Ю,62[о,0ОШ - о]| = 172000 сек .

22,

Среднее время заполнения аккумулирующей, ежости верхнего бьефа'

дкя показателя криво!

объема

ft

= 2,5

 

 

 

-|-

_

t , +t *

=

1560

*

172000

=

86780 сек = 24,1 часа.

 

-гд

 

2

_

 

Т

 

 

 

Невод. Устройство железобетонной водопропускной трубы диаметром 500 мм

.увеличивает время существования перехода е 31,4 мин до 34,1 ч а с а .

 

 

 

84

-

Пример 5

 

 

 

Определить возможность перекрытия грунтом / тощим суглинком /

русла реки шириной Вр =

2 8

,Он ,

средней глубиной Ь<; = 0,45м при

скорости течения вода

ITj

=

0,9м /сек.

Решение

 

 

 

I . Вычисляем степень

стеснения потока в момент смыкания низовых

откосов дамб. По формуле (14)

 

9

см

= i ~

& р

.

= I - 1»5'6(?»4'55 = 0 ,9 7 6 .

 

 

 

28

2 . Задаваясь

значениями

приведенной с т е п е н и ^ е ^ н и я 0 < 0 ,9 7 6 ,

вычисляем ширину прорана поверху по формуле (э ), преобразованной к виду

 

 

В =

(4 - 9') + mhg .

 

 

3 .

Грунт,

отсыпаемый в

поток, представлен тощим суглинком, содержа­

щим, как правило, частиц диаметром 0 ,0 0 5 + 0 ,0 5

около 80

- 90% и

частиц

0,005 мм - 10

+ 20%.

Средний диаметр частиц грунта прини­

маем равным

,

n.nns

.r w iR

______

,

 

 

 

 

0 .0 0 5

» 0 .0 5

0,0 2 7 5

мм.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4 .

По графику на рис. 14

для 1/^

= 0 ,9

м/сек находим значения удельной

транспортирующей способности потока при различных степенях стеснения

русла для частиц грунта диаметром _ ( 1 ^ = Q.,0275

мм.

5 . Умножением величины удельной транспортирующей

способности на соот­

ветствующую ширипу прорана определяется интенсивность потерь грунта при заданной степени стеснения.

Расчеты выполняются в табличной форме /

см. табл. I I /.

6 . По данным первой и последней граф таб л .П

строится график зави­

симости интенсивности потерь грунта на размыв от степени стеснения

русла р и с.23 /.

- 85 -

Таблица I I

Потери грунте при размыве головы пионерной насыпи

Степень стеснения

Ширина прорана

Удельная транс­

*:ктенс2БК0еть

0 '

поверху В , м

портирующая

К

потерь грунта

 

способность

g ,

 

 

 

м3/сек/гюг,м

 

4 0 ,2

25,58

3 ,3 - К Г 5

 

8 ,4 3 * К Г 4

0 ,3

22,47

6 ,0 - К Г 5

 

I ,3 5 . I 0 _S

0 .4

19,36

1 ,0 - К Г 4

 

1 ,9 4 - К Г 3

0 ,5

16,25

2 ,2 -К Г 4

 

‘ о ,5 7 - К Г 3

0 ,6

13,14

5 , 1 -К Г 4

 

6 ,7 -ТС- 3

0 ,7

10,03

1 ,9 - К Г 3

 

I . 9 - I 0 - 2

0 ,8

7 ,9 2

1 ,0 - К Г 2

 

7,92 -Ю - 2

0 ,9

4 ,8 1

1 ,0 - К Г 1

 

4 ,8 1 - К Г 1

0 .9 5

3 .2 6

1 .2 -1 0 °

 

3 .9 2 *1 0 °

7 . Принимая среднюю производительность бульдозера

по отсыпке насыпи

при пионерном перекрытии рек П = 80 м3/'час / или -

80

=

2 .2 2 - К Г

 

 

 

 

 

 

3600

 

 

м3/сек / ,

откладываем её значение

на графике р и с.38, проводя верти-

кальную линию с

абсциссой

2 ,2 2 -1 0 .

 

 

 

 

Точка пересечения

этой вертикальной линии с кривой

С = } ( 0 ' )

определяет

предельное

значение степени стеснения русла

0

= 0 ,7 1 5 ,

при превышении которой весь грунт,

подаваемый в насыпь,

будет

размываться.

 

 

 

 

 

 

 

 

8 . Отсюда, минимальное

значение ширины прорана поверху

 

 

В —

 

 

- J 8 -

/ I - 0 ,7 1 5 / + 1 ,5 -0 ,4 5 5 = 9 ,5 3 м .

9. Скорость течения воды в

сжатом сечении

прорана по формуле (37)

С =

^

_

 

0 .9

= 3 ,1 6

м/сек .

 

 

 

,

I - 0,7 1 5

 

 

 

с

I - 0

 

 

 

 

 

 

сяепено стеснения русла

 

 

-

87 -

 

 

 

Во избежание размыва головы насыпи при этом стеснении необходимо

ее укрепление валунами средней крупности /табл.1/ с

1Гд0П »

3 ,5 м/сек

большей, чем

= 3 ,1 6 .м/сек.

 

 

 

 

В этом

случае

насыпь длиной

L н= Ьр - В = 2В

-

j I

- 0,?15 ./ =

= 19,15 м

может быть использована для создания

комбинированного

перехода.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

Рассмотренные в учебном пособшг спдсобы гидравлического

расчета

переходовчерез узкие водные преграды базируются на известных в гидро­ технике методах расчета пионерного перекрытия русел рек, размыва грунтов при стеснении русла и наполнения водохранилищ,имеющих .раз­ личную степень теоретической разработки и экспериментальной проверки.

Некоторые положения теории гидравлического расчета комбинирован­

ных переходов разработаны автором и публикуются впервые.

Поэтому целый ряд вопросов, освещенных в пособии, требует своей

экспериментальной проверки, накопления опытных данных и уточнения

на этой основе предложенной методики расчета.

Однако уже- в настоящей время можно сделать ряд выводов о принци­

пах гидравлического

расчета переходов через узкие водные преграды.

I . Расчет предельной

длины насыпи по величине допускаемой, неразмы­

вающей скорости гарантирует устойчивость головы насыпи от размыва. 2.11ри интенсивной нодаче грунта В насыпь, превышающей транспортиру­ ющую способность потока, может быть осуществлено дальнейшее увеличение длины насыпи и даже полное перекрытие, хотя скорость в сжатом сечении потока превышает неразмывающую по грунту скорость течения вода.

В этом случае при' устройстве комбинированного перехода по типу

насыпь г пролетное строение требуется укрепление головы насыпи Ш те­ рналом, устойчивым от размыва при данной скорости течения вода

в проране.

-88 -

3 . Величина подпора воды в верхнем бьефе во многих случаях будет влиять на выбор высоты отсыпаемой насыпи. Поэтому определение его величины, особенно при значительных стеснениях русла / 0 > 0 ,8 / ,

является обязательным.

4 . Важным условием, определяющим возможность и целесообразность устройства перехода, является время его существования, определяемое временем заполнения аккумулирующей емкости подпертого бьефе.

Б пособии изложены упрощенные методы оценки времени существова­ ния перехода при ограниченных данных о водной преграде, которыми будет располагать войсковой инженер при выполнении расчетов.

5 . Водопропускные отверстия в теле насыпи или в обход её значительно увеличивают сроки эксплуатации перехода, а потому учет работы их становится необходимым при малой аккумулирующей емкости подпертого бьефа и сжатых сроках на отсыпку насыпи, когда увеличение её высоты становится нецелесообразным.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ