Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Улучшение судоходных условий на участке реки дноуглублением. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Водные пути и путе
.pdf
12
проектируемой прорези. Поперечники следует ориентировать по нормали к
предполагаемому направлению течения.
2. Вычерчивают поперечные профили русла во всех поперечных сечениях
для расчетного уровня дноуглубительных работ Н
(рис.5.2.). Результаты рас-
раб
чета заносятся в табл. 5.1 для каждого поперечного сечения отдельно.
13
Таблица 5.1.
1
b
хх
хх
хх
хх
хх
хх
2 h 0 хх хх хх хх хх хх
3
h
5/3
0 хх хх хх хх хх хх
4
h
5/3
ср,i
хх хх
хх
хх
хх
5
b h
5/3
ср,i
хх
хх
хх
хх
хх
хх
6
bih
5/3
ср,i
0 хх хх хх хх хх хх
7
Q
0 хх хх хх хх хх Q
С прорезью и отвалом грунта
1
b
хх
хх
хх
xx
хх
хх
2
h
0 хх хх хх
хх хх
хх хх
3
h
5/3
0 хх хх хх
хх хх
хх хх
4
h
5/3
ср,i
хх
хх
хх
хх
хх
хх
5
b h
5/3
ср,i
хх
хх
хх
хх
хх
хх
6
bih
5/3
ср,i
0 хх хх хх
хх хх
хх хх
7
Q
0 хх хх хх
хх хх
Хх Q
Рис.5.2. Определение положения границ равнорасходных струй в
поперечном сечении
Q
м3/c
Н
раб
Н
пр
0
Т
г
h
пер
С прорезью и отвалом
Без прорези и отвала
0
h
м
Q/N
Прорезь
Отвал
3. Разбивают поперечный профиль вертикалями на характерные участки
bi, определяют их ширину и заносят в первую строку таблицы
4. Во вторую строку таблицы выписывают значения глубин h на вертикалях.
выделенных участках (строка 4) и произведение b
строку 6.
5. Вычисляют величины h
6. Последовательно суммируют значения b
5/3
(строка 3), их среднее значение h
h
i
h
i
5/3
5/3
(строка 5).
ср,i
и результат заносят в
ср,i
5/3
ср,
на
i
14
7. По формуле (5.5) находят значение величины
nI /
nI /
для данного поперечного сечения. Полный расход Q берется из банка данных по указанию
преподавателя.
8. Вычисляют ординаты интегральной кривой распределения расхода по
ширине русла путем умножения результатов строки 6 на величину
Результат заносят в строку 7. При этом в конце поперечного сечения должен
получиться полный расход Q.
9. По данным строки 7 строится интегральная кривая распределения рас-
хода воды по поперечному сечению русла.
10. Конечную ординату интегральной кривой, представляющую собой
полный расход Q , делят на равные части по числу N плановых струй, тем самым определяя расход струи Q
=Q/N. Число плановых струй обычно берется
ст
N=5…7.
11. Точки раздела ординаты сносят горизонтально на интегральную кри-
вую, а с последней – вертикально на линию уровня воды. Точки пересечения
вертикальных линий с уровнем воды дают границы струй с равным расходом в
рассматриваемом поперечном сечении.
12. Перенося точки, соответствующие границам струй, на план участка
(по всем рассчитанным поперечным сечениям) и проводя через них плавные
линии, получают план течений.
Исходя из анализа планов течений, назначается расположение судового
хода, судоходных прорезей, мест отвалов грунта (для переката, сложенного несвязными грунтами). Отвал грунта, извлекаемого из прорези на перекате, сложенном связными грунтами, организуется за пределами рассматриваемого участка реки.
Основные требования, предъявляемые к судоходным прорезям и отвалам
грунта, приведены в подразделе 5.2.
Далее переходят к построению плана течений на перекате, сложенном несвязными грунтами, для проектного состояния русла, то есть с учетом прорези
и отвалов грунта Для этого заново рассчитывают распределение расхода по
ширине только тех поперечников, которые пересекают прорезь и отвалы.
Графоаналитический расчет распределения расхода по ширине поперечного сечения русла оформляется, как показано на рис. 5.2.
В графах таблицы 5.2 для русла с прорезью и отвалом грунта значения
величин h и h
5/3
на границах прорези выписываются дважды – для бровки и
для дна прорези.
Планы течений для бытового и проектного состояния русла совмещаются
и оформляются на отдельно вычерченном плане переката, на котором помимо
линий тока показываются только нулевая и проектная изобаты, прорезь и отвалы грунта (рис. 5.3).
.
15
+0,5
+0.5
1.5
- прорезь;
- отвал грунта;
1
2
3
4
5
- без прорези и отвала грунта;
Рис. 5.3. Совмещенный план течений
- с прорезью и отвалом грунта;
5.2. Основные требования, предъявляемые к судоходным
прорезям и отвалам грунта
5.2.1. Требования, предъявляемые к судоходным прорезям
1. Габаритные размеры прорези должны быть не меньше гарантирован-
ных.
2. Прорези должны быть удобными и безопасными для прохождения су-
дов:
- иметь удобные вход и выход, что достигается переуглублением и под-
резкой;
- в пределах прорези должны отсутствовать резкие изменения глубины и
скорости течения, свальные течения;
- прорези между крутыми изгибами русла должны иметь небольшие пря-
молинейные участки, обеспечивающие надежное сопряжение радиусов верхнего и нижнего поворотов русла в широком диапазоне изменения уровня, и позволяющие производить выравнивание составов при выходе из колена;
- обеспечивать хорошую видимость участка реки.
16
3. Прорези должны быть устойчивы для последующей заносимости, что
достигается совпадением направления прорези с преобладающим направлением
потока (линии тока должны составлять с осью прорези углы не более 10о).
4. В результате разработки прорези должен накапливаться остаточный
полезный эффект, обеспечивающий систематическое улучшение судоходных
условий на затруднительном участке.
5. Прорезь не должна отрицательно влиять на соседние участки реки.
5.2.2. Требования, предъявляемые к отвалам грунта
1. Извлекаемый из прорези грунт должен использоваться как для защиты
прорези от заносимости, так и для постепенного выправления речного русла
посредством повышения побочней, заполнения затонских и боковых емкостей,
перекрытия побочневых проток и несудоходных рукавов.
2. Отвалы грунта не должны создавать затруднений для движения через
перекат судов, как при низких, так и при высоких уровнях воды.
3. Извлекаемый из прорези грунт не должен попадать обратно в прорезь.
Его следует укладывать в виде сплошного распластанного вала, примыкающего
к берегу или к подводным русловым образованиям (побочням, осередкам, косам). Не следует укладывать отвал на верхние затопляемые побочни перекатов,
если в текущую навигацию возможен подъем уровня выше рабочего уровня
производства дноуглубительных работ.
4. Отвалы грунта не должны излишне стеснять основное русло (большие
скорости в прорези затрудняют судоходство; возможен вынос грунта из прорези и его отложение ниже по течению).
5. Предпочтение отдается отвалам грунта с высотами, соответствующими
высотам устойчивых побочней, вдоль которых обычно поддерживается удобный судовой ход.
6. Отвалы должны предотвращать в межень переливы воды в боковые
емкости русла, а также устранять имеющиеся промоины в побочнях.
Во всех случаях следует стремиться к минимизации объемов работ и сро-
ков их выполнения. При этом не следует забывать об обеспечении сохранности
окружающей среды.
5.3 Оценка устойчивости прорези в несвязном грунте
5.3.1. Расчет гидравлических элементов потока в расчетных струях,
качественная оценка устойчивости прорези
Расчет гидравлических элементов потока выполняется при проектном со-
стоянии русла для одной или двух струй, проходящих по полосе прорези.
Во всех расчетных поперечных сечениях для выбранных струй опреде-
ляют гидравлические элементы потока: площадь поперечного сечения струи
17
20
90
50
30
50
001403
,
СТ
,
НР
d
d
h,dU
НРР
U,U 31
№
струи
№
сечения
ст,
м
2
bст,
м
hст,
м
Qст,
м3/c
Uст,
м/с
Uнр,
м/с
Uр,
м/с
1 2
…
1 2 …
, ширину струи по свободной поверхности b
ст
, среднюю глубину в струе
ст
hст=ст/ b
, среднюю скорость в сечении струи U
ст
=Qст/
ст
, значения нераз-
ст
мывающей и размывающей скоростей.
Неразмывающая скорость определяется по формуле В.Н.Гончарова:
, (5.7)
где d50 и d90 – диаметры частиц грунта обеспеченностью 50 % и 90 % соответственно по кривой гранулометрического состава,м.
Размывающая скорость связана с неразмывающей зависимостью
(5.8)
Результаты расчета целесообразно представить в табличной форме со-
гласно табл. 5.2.
Таблица 5.2.
Гидравлические элементы потока в струях
По данным табл. 5.2 строятся совмещенные графики изменения скоростей
по длине струи: U
=f(L), Uнр=f(L), Uр=f(L) (рис 5.4,а), по которым дается
ст
предварительное качественное заключение об устойчивости прорези.
18
Рис. 5.4. График изменения скоростей U
ст
, Uнр, U
р
и начальной
скорости деформациин по длине струи №…
U
ст
Uр
Uнр
+
+
н
-
н
м/сут
0
м/с
U
1
2
3
4
5
L
L
м
м
5
4
3 2 1
01
,
,
,
t
Z
b
L
Q
jД
jСТ
j
jS
b
Z
b
а)
б)
5.3.2. Количественная оценка устойчивости прорези
Количественная оценка устойчивости прорези производится на основании результатов расчета деформации дна. Расчет деформации дна основан на
уравнении деформации, записанном в конечных разностях для участков выделенных ранее расчетных струй:
Q,s,j =Qs,j-Qs,j+1 (5.9)
где Q
Lj – длина j–го участка (расстояние по оси струи между j–м и j+1-м сече-
ниями);
-коэффициент пористости несвязного грунта;
– приращение расхода наносов на j-м участке;
i
s,
– среднее приращение отметки дна на j-ом участке;
д,j
– средняя на участке ширина струи;
ст,j
t – расчетный интервал времени.
Расход влекомых наносов в i-м сечении струи вычисляется по формуле
К.В.Гришанина:
ст,j
=(b
ст.i+bст.i+1
)/2
19
iСТiНРiСТ
iНР
iСТ
iS
bUUd
U
U
Q
,,,50
3
,
,
,
015.0
(5.10)
jСТ
j
jS
jН
bL
Q
,
,
,
)1(
86400
tZ
jН
jД
,
,
№ струи
№ сечения
Uст,
м/с
b
ст,
м
Uст/Uнр
(Uст/Uнр)3
Uст-Uнр,
м/с 1 2
3 4 5 6 7 3 1
2 … I
bст.,
м
Qs,
м3/с
№ участка
b
ст,j
,
м
Q
s,j
,
м3/с
Lj,
м
н,j
,
м/сут
Z
д,j
,
м 8 9
10
11
12
13
14
15
1
…
J
Начальная скорость деформации, м/сут. вычисляется по зависимости:
, (5.11)
а деформации дна за период времени t – по формуле:
(5.12)
В курсовом проекте интервал времени t принимается равным 5 суткам.
Результаты расчета оформляются в табличной форме согласно табл. 5.3
Таблица 5.3.
Параметры начальной деформации русла
По результатам расчетов строятся графики начальной скорости деформации по длине струй Н=f(L), которые располагаются под графиками изменения
скоростей (см. рис. 5.4,б).
На основании полученных данных делается окончательный вывод об устойчивости прорези. Прорезь считается устойчивой, если скорость течения в
20
ней больше неразмывающей, преобладают деформации размыва, а деформации
hTh
ГП
намыва, если таковые имеют место, происходят с незначительной скоростью.
При отрицательном результате, т.е. при преобладании в пределах прорези
деформаций намыва, следует предусмотреть переуглубление прорези с учетом
запаса на возможную заносимость или внести коррективы в расположение прорези и отвалов грунта.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
6.1. Составление схемы обвехования прорезей
Обвехование прорези заключается в разбивке временных створов, закрепляющих на местности кромки прорези и границы серий. В курсовой работе
длину серий можно принять равной 100 м. Пример обвехования прорези представлен на рис. 6.1.
6.2. Определение объемов выемки грунта
Объем выемки грунта подсчитывается по сериям, на которые разбита
прорезь. Для этого стоятся продольные профили дна по обеим кромкам и оси
прорези, как это показано на рис. 6.2. Полезная толщина снимаемого слоя определяется относительно проектного дна по формуле:
, (6.1)
где h – глубина в рассматриваемой точке при проектном уровне.
21
Объем полезной выемки грунта в пределах каждой серии вычисляется по
4
2
,,0,
,
iПiiЛ
iСРi
FFF
BW
ПЕРiiПЕР
hSW
,
ЗiiПЕР
hSW
,
iПЕРiiП
WWW
,,
формуле
, (6.2)
где В
– средняя ширина прорези в пределах рассматриваемой серии;
ср,i
i – номер серии;
F
– площадь срезаемого слоя грунта на продольном профиле в пределах
i
рассматриваемой серии. Индексы ―л‖, ―о‖, ―п‖ отмечают соответственно продольные профили левой кромки, оси и правой кромки прорези.
Объем переуглубления для прорези в несвязном грунте, разрабатываемой
землесосом, в пределах серии определяется как
, (6.3)
где S
- площадь i-й серии;
i
h
– величина технологического переуглубления, принимаемая при
пер
траншейном способе разработки прорези равной 0,7…0,8 м.
Для прорези в связном грунте, разрабатываемой многочерпаковым земснарядом
, (6.4)
где hз=0,1 м - запас на неровность выработки.
Полный объем выемки грунта на серии
(6.5)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]