книги из ГПНТБ / Регулирование русел лесосплавных рек

Второе требование обычно является определяющим при выборе

радиусов закруглений трассы. Из-за малой разработанности теоретических основ расчета радиусов закруглений трассы послед­

ние определяются по эмпирическим зависимостям.

Для меандрирующих рек при предварительном проектирова­

нии можно пользоваться ориентировочными соотношениями, полу­

ченными С. Т. Алтуниным на основе изучения устойчивых криво­

линейных участков.

Длина речной меандры (два перката + два плеса) выра­ жается через ширину по зеркалу воды на прямом участке В сле­ дующей зависимостью:

к равнинным. Приближенно можно считать, что длина изгиба реки на вогнутом берегу равна длине радиуса кривизны. Следо­ вательно, при некоторых условиях можно принимать, что длина плеса равна радиусу кривизны.

Рис. 3. Трасса устойчивого русла

Трассу устойчивого русла С. Т. Алтунин рекомендует пролагать в плане по сопрягающим дугам окружностей двумя-тремя радиусами (рис. 3):

где:

5 — ширина реки по зеркалу воды на прямом участке;

Г1—радиус, сопрягающий криволинейный участок с прямо­

линейным; г2 — предельный (минимальный) радиус кривизны выпуклого

берега, при котором происходит плавное протекание по­ тока.

29

Кривых с радиусом менее 3,5В допускать не следует, так как это приводит к отжиму струй, водоворотам и резкому увеличению местных глубин у вогнутого берега.

Для равнинных рек, особенно если паводок совпадает с ледо­ ходом, минимальный радиус кривизны выпуклого берега излу­ чины должен быть не менее 5В.

Определение наименьшего радиуса кривизны трассы можно

производить и по другим эмпирическим формулам, например по

формулам Н. В. Разина, Н. И. Маккавеева, Риплея и др. Однако в этом случае следует учитывать, что применение их следует

ограничивать теми условиями, для которых они выведены.

§ 5. Примеры расчета по определению элементов выправительной трассы

Пример 1. В качестве примера рассмотрим один из затруд­ нительных участков р. В. Камы (рис. 4).

Глубины на плане приведены к проектному сплавному гори­

зонту воды. Этот бесприточный участок характеризуется устойчи­

выми глубинами и плавными радиусами закруглений.

Расстояние между проектными изобатами на всем протяжении

(исключая перекат) колеблется в пределах 200—235 м. Средняя

глубина 0,75—1,35 м.

Ширина русла на перевалах благодаря высоким побочням мало изменяется при подъеме уровня.

Перекат характеризуется неустойчивыми глубинами и шири­ ной, значительно отличающейся от ширины прилегающих участков.

Заданные габариты сплавного хода следующие: ширина сплавного хода Ьсп = 50 м;

расчетная сплавная глубина t сп = 0,75 м.

Расчет начинается с построения по данным ближайшего опор­ ного водомерного поста среднемноголетней кривой обеспеченности

за период сплава (рис. 5, а).

По принятому проценту обеспеченности, выбираемому согласно рекомендаций ТУ, на построенной кривой находят проектный сплавной горизонт.

В нашем примере принятому уровню 90% обеспеченности отвечает проектный горизонт воды, равный +0,10 м над нулем графика по опорному водпосту.

По построенной кривой связи уровней между опорным водпостом и рассматриваемым перекатом находится проектный сплавной горизонт на перекате (рис. 5,6). В нашем примере расчетный уровень на перекате равен + 3,20 м над нулем гра­ фика.

Подобным образом производится перенос проектного сплав­ ного горизонта с ближайшего опорного водпоста на образцовые участки-перевалы.

30

Рис. 4. Выправительная трасса на участке р. В. Камы

со

По принятым образцовым участкам-перевалам (здесь они не приводятся) строят поперечные сечения и вычисляют среднюю ширину, площадь и глубину. Кроме того, вычисляется глубина на

кромках сплавного хода t и коэффициент ц =—необходимые

для последующих расчетов.

Все расчеты удобно вести по табл. 2.

строится кривая зависимости между глубиной и шириной русла для перевалов

Впрв = /(ГПрв).

Ширина выправительной трассы в этом случае снимается с по­ лученной кривой по расчетному значению средней глубины, кото­ рая находится по формуле (13):

Для нашего примера (рис. 5, в)

Гпрв = 0,85 X 0,75 = 0,63 м

соответствует ширина выправительной трассы Втр = 242 м.

При более точных расчетах на перевалах находят глубину t

на кромках сплавного хода, в нашем случае шириной 50. м

т

(рис. 5, г), вычисляют значения величины гр = —2ЕЭ и строят кри­

вую зависимости гр =f2(-8npB) (рис. 5, д).

Ниже приведены значения указанных выше величин для на­ шего примера.

Затем, задаваясь значениями тр, например 0,7; 0,8; 0,9 по фор­ муле (18) находим соответствующие значения ВтрДанные под­ счета Втр при различных т] сведены в табл. 3.

34

Данные этих вычислений наносятся в виде кривой Втр =/3(ф) на одном графике с кривой т| i =/2(Дптр ) (рис. 5,(5).

Точка пересечения этих двух кривых определяет величину Вптр и расчетную величину rji, которые для нашего случая оказались равными Втр — 240 ми т]1 = 0,84 (рис. 5, д).

Для сравнения найдем значение ширины выправительной трассы по формуле (12).

Втр = 0,75 • Впрк = 0,75 X 350 = 262 м.

Итак, ширина выправительной трассы:

После того как определена ширина выправительной трассы,

производится ее укладка с учетом рекомендаций, изложенных выше.

В нашем примере левый вогнутый берег выше переката и пра­ вый вогнутый берег ниже переката принимаются в качестве опор­

ных плоскостей (см. рис. 4).

Вписав трассу, следуя в основном меженным очертаниям русла, в заключение производим проверку соблюдения условий по

формулам (23) и (22). Для примера:

ri _ ^2 _ у ед

В 270 /,б£>’

Гч. _ 1572 _ с о

В270

где 270 м — ширина русла на прямом участке.

т. е. условия по формулам (23) и (22) соблюдаются и принятое очертание в плане трассы можно считать удовлетворительным.

Пример 2. В качестве примера рассмотрим один из затруд­ нительных участков р. Уды, носящий характер блуждающего русла (рис. 6).

Рельеф участка дан в горизонталях. Участок характеризуется неустойчивым руслом, разделяющимся на многочисленные рукава,

и неопределенной, постоянно меняющейся глубиной.

При паводковых горизонтах воды пойма затапливается.

Амплитуда колебания горизонта воды 1,6 м.

В качестве сплавного принимается правобережный рукав, прилегающий к коренному правому берегу.

Заданные габариты сплавного хода следующие: ширина сплавного хода Ьсп = 50 м;

расчетная сплавная глубина tc„ = 0,6 м.

По условию задачи регулированию подлежит меженное русло. Регуляционные сооружения должны выполнять одновременно функции лесоограждающих сооружений.

Расчет производится в следующей последовательности. Определяется среднее возвышение поймы над меженным сре-

зочным горизонтом воды (на 1/Х), которое для нашего примера в среднем составляет 0,7—0,9 м.

По данным ближайшего водпоста, пользуясь графиком зави­

симости расхода от уровней Q=f (//), устанавливаем, что гори­ зонту воды, возвышающемуся на 0,8 м над срезочным (на 1/Х), в створе водпоста отвечает расход воды 190 м3/сек.

Учитывая, что участок от водпоста до регулируемого участка является бесприточным, переносим этот расход на рассматривае­ мый участок.

Регулированием предусматривается перекрытие всех побочных

проток до уровня поймы.

Поэтому найденный выше расход может быть принят в каче­ стве расчетного, т. е. Qx ~ 190 м3/сек.

По данным изысканий, устанавливаем величину бытового рас­ хода, соответствующего заполнению русла до уровня поймы по сплавному рукаву Q6 — 130 м3/сек и среднюю ширину этого русла

В6 = 50 м.

Ширину выправительной трассы определим по формуле (21):

воды по формуле проф. Гончарова В. Н. и сравнивается со сред­ ней скоростью течения воды в нескольких сечениях регулируемого участка.

Превышение средней скорости течения воды над размываю­ щей указывает на удовлетворительный выбор ширины трассы,

в противном случае ширина трассы должна быть сужена.

§ 6. Выбор и назначение элементов выправительной трассы по материалам аэрофотосъемки

Материалы аэрофотосъемки, отражающие подробно все детали и контуры рельефа, могут быть с успехом применены как при начертании выправительной трассы, так и при трассировании

37

регуляционных сооружений на предпроектной стадии проектиро­ вания.

Аэрофотоснимки вместе с гидрологическими материалами позволяют в первом приближении до производства наземных по­ левых работ определить элементы выправительной трассы.

Предварительное определение элементов выправительной трассы и ее начертание для вновь осваиваемой сплавной реки может быть произведено в следующем порядке.

На основании стереоскопического анализа аэроснимков

сиспользованием признаков гидрографического, гидрологического

исплавного дешифрирования, непосредственных и фотограммет­ рических измерений устанавливается характер русловых форм реки или ее отдельных участков и тип деформаций по классифи­ кации, приведенной в § 1.

При достаточном навыке в дешифрировании аэроснимков при анализе могут быть определены грунт и устойчивость берегов.

Укажем, что такой анализ по материалам аэрофотосъемки

может быть составлен с большей подробностью и с несравненно более высокой качественной оценкой большинства элементов русла и поймы, которыми определяется формирование русла, чем, скажем, по материалам обычной топографической съемки.

Глубина при анализе оценивается по тону фотоизображения воды. Как правило, наиболее темные места фотоизображения поверхности воды соответствуют наибольшим глубинам. Укажем, что как среднюю, так и другие гидравлические элементы (напри­ мер, скорость течения) можно в первом приближении и количе­ ственно оценить, используя методику их определения, изложенную С. Я. Мучником и Н. Н. Пановым в работе «Регулирование сплав­ ной трассы».

Косы и побочни изображаются белыми тонами своей поверх­ ности и* характерным расположением заструг.

Перекаты опознаются по более светлому тону воды между плесовыми лощинами и характером расположения верхнего и нижнего побочней.

На аэрофотоснимках крупного масштаба часто с такой отчет­ ливостью просматривается характер дна переката, что даже не имея данных о глубинах, можно определить направление сплав­ ного хода и составить исчерпывающее представление о типе пере­ ката и направлении происходящих русловых переформирований.

Этому способствуют при определенных условиях отчетливо заметный донно-грядовый рельеф дна, направление гряд и т. д.

Намечаемые спрямления излучин дешифрируются с большой

достоверностью. Применяя стереоскоп, легко обнаружить и раз­ мытое ложе новых рукавов реки.

С большой подробностью могут быть проанализированы

заиленность и устойчивость берегов реки.

Высота их над горизонтом воды, при котором производилась аэрофотосъемка, может быть определена с достаточной точностью

параллектической линейкой или стереометром.

38

Анализ влияния поймы на формирование русла по аэрофото­

снимкам может быть сделан с такой подробностью, какой безу­ словно нельзя достигнуть при пользовании топографическими съемками.

При этом с достаточной полнотой могут быть оценены формы поймы и коренных берегов, преобладающие формы микрорельефа поймы, степень ее пересеченности озерами, старицами, протоками,

растительность ее, границы периодических затоплений и др.

Своеобразное расположение грив в излучинах русла, где вместе с разделяющими их ложбинами они образуют целые си­ стемы дуг, позволяют оценить условия формирования этой важ­ нейшей русловой формы реки, а также определить направления и места сливов потока при спаде уровней, что имеет исключи­

тельное значение при начертании в плане выправительной трассы. Наконец, по расположению в плане староречий и других отмер­ ших русловых образований представляется возможным просле­

дить общее направление русловых переформирований за длитель­

ный период времени, что также имеет важное значение при начер­

тании выправительной трассы.

Выполнение такого всестороннего анализа позволяет не только;

установить тип реки, в зависимости от которого определяются

элементы выправительной трассы, но и обоснованно решить вопрос начертания выправительной трассы.

Производится сбор гидрологических данных по исследуемой реке. Выявляется существующая сеть водомерных постов, дли­ тельность наблюдений.

Данные наблюдений обрабатываются и в общем случае опре­ деляется руслоформирующий расход, в качестве которого может быть принят расход, отвечающий заполнению меженного русла до уровня пойменных бровок.

Высота же бровок пойменных берегов над горизонтом воды, при котором производилась аэрофотосъемка, с достаточной точ­ ностью определяется на основе фотограмметрических измерений.

После того как установлен тип реки и присущий ей в целом или для характерных отдельных участков тип деформаций, а также

установлен гидрологический режим реки, определяется ширина выправительной трассы.

Для рек с прямолинейным (слабоизогнутым) и извилистым

(меандрирующим) типами русел, характерными для' большинства равнинных рек, ширина выправительной трассы определяется по

формуле (12)

Втр = 0,75Впрк

Здесь Впрк — средняя ширина между урезами воды, непо­

средственно измеряемая на перекатах уточненных фотосхем аэро­ снимка, если аэрофотосъемка относится к низким меженным горизонтам, что, как правило, всегда и бывает. Полученные ши­ рины на выправляемых перекатах осредняются.

39