7.Как определить высоту hп полузапруды, устанавливаемую на перекате?

8.Какова формула В.Н.Гончарова?

9.Как определить неразмывающую скорость?

10.Как определить расход воды, при котором происходят углубление переката и транзит наносов?

11.Каково устройство экспериментальной установки?

12.В каком диапазоне варьируются исследуемые параметры полузапруд?

13.Как создать в лабораторных условиях модель перекатного участка лесосплавной реки?

14.Как установить в гидравлическом лотке водный поток, соответствующий меженнему руслу лесосплавной реки на перекате?

15.Как измерить на перекате поверхностные скорости течения до и после стеснения русла полузапрудами?

16.Как сравнить экспериментальные данные с аналитическими?

17.Как провести регулирование переката с помощью полузапруд?

18.Как определить степень местного размыва переката после установки полузапруд?

19.Как пересчитать экспериментальные данные, полученные в лабораторных условиях, на натуру?

20.Сравните условия лесосплава до и после регулирования переката полузапрудами.

4.4. Исследование конструкций и условий эксплуатации берегоукрепительных сооружений

Цель работы. Изучить конструкции и условия эксплуатации берегоукрепительных сооружений на р. Малой Кокшаге в пределах города Йошкар-Олы Республики Марий Эл.

Общие сведения. Для защиты береговой полосы городов и причалов, в портах, а также на береговых лесных складах от воздействия течения, волн, льда и других факторов возводятся берегоукрепительные сооружения (БУС). Различаются 3 типа БУС: тяжелые, легкие и вертикальные стенки.

На лесосплавных реках БУС делятся на берегозащитные шпоры, отклоняющие поток от размываемого берега, и берегозащитные покрытия, укладываемые на откос реки. Откосы размываемого берега крепятся: 1) посевом трав и посадкой кустарника; 2) хворостяными покрытиями; 3)камнем и отсыпкой гравия и гальки; 4) бетонными, железобетонными и асфальтовыми покрытиями; 5) вяжущими веществами, образующими в смеси с грунтом прочный неразмываемый верхний слой.

91

При проектировании берегоукрепительных сооружений определяют границы крепления, устойчивость укрепляемого откоса при воздействии на него эксплуатационных нагрузок, рассчитывают отдельные элементы покрытий на монтажные и транспортные нагрузки.

На БУС в различных сочетаниях воздействуют постоянные, временные (длительные и кратковременные) и особые нагрузки. К постоянным нагрузкам относятся вес элементов крепления и активное давление грунта. Временными являются: давление от воздействия ветровых и судовых волн; ледовые и снеговые нагрузки; гидростатическое давление, обусловленное колебаниями уровней воды и подпором грунтовых вод. Особыми называются нагрузки, вызванные катастрофическим изменением уровня воды в реке.

Воздействие ветровых и судовых волн, основные их характеристики (высота и длина), волновое давление, а также нагрузки от воздействия льда и других факторов учитываются при проектировании берегоукрепительных сооружений и рассчитываются в соответствии с рекомендациями, приведенными в СНиП 2.06.04-82 [18].

Расчеты при проектировании БУС выполняются по методу предельного состояния в условиях плоской задачи, когда ширина полосы крепления принимается равной 1 м. Угол наклона откоса БУС к горизонтальной плоскости зависит от рода грунта, а следовательно, от его угла естественного откоса. Для уменьшения площади берегового укрепления верхние участки делают по возможности крутыми с уклоном 1:1,5 до 2,5, а нижние – более пологими с уклонами от 1:3 до 1:5.

Превышение гребня берегоукрепительного сооружения над расчетным уровнем высоких вод 5% и 1% обеспеченности, гарантирующем отсутствие перелива воды через гребень (рис.4.12), определяется по формуле:

где h – высота ветрового нагона воды, м; hн – высота наката волн на откос, м;

а – конструктивный запас, принимаемый как большее из значений

0,5 м и 0,1h1%;

h1% - высота волн 1%-ной вероятности превышения, м. Высоту ветрового нагона воды на откос БУС вычисляют:

где К – коэффициент, зависящий от скорости ветра (прил.4, табл.4.1);в - расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с;

92

D – длина разгона ветровой волны, м;

- угол между продольной осью водоема и направлением господ-

ствующих ветров, град;

g – ускорение свободного падения, м/с2; H – расчетная глубина воды водоема, м.

Высоту наката на откос БУС волн обеспеченностью 1% для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружениями

H 2 h1% определяют [18]:

где t – продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных 6 ч=21600 с.

2.По графику (рис.4.10) для каждого из найденных (4.36) комплексов определяют значения относительных параметров g / в и g h / в2 .

3.Из найденных значений относительных параметров, выбирают

наименьшие и из них устанавливают среднюю высоту волны h и средний период волны

где К5 – коэффициент, устанавливаемый по графику (рис. П. 4.2) при 1%-ной вероятности превышения в зависимости от значения

безразмерного комплекса gD/ в2 .

93

Рис. 4.10. График для определения элементов ветровых волн в глубоководной зоне

При глубине воды перед сооружением H<2 h1% коэффициент К4 необходимо принимать для значений пологости волны, указанный на рис. П 4.1(прил.4) в скобках и определяемой при глубине H=2 h1%.

Высоту наката на откос БУС волн обеспеченностью i,% по накату определяют:

где К6 – коэффициент, учитывающий обеспеченность по накату i,%, принимаемый по табл. П 4.4.

При подходе фронта волны к сооружению под углом со стороны открытой акватории величину наката волн на откос уменьшают на ко-

Описание берегоукрепительного сооружения.

В пределах городской черты Йошкар-Олы (рис.4.11) на р. Малой Кокшаге расположены берегоукрепительные сооружения: автомобильных мостов по улицам Водопроводная 1 и Красноармейская 2, по проспекту Ленина 5; пешеходных мостов по бульвару Чавайна 3 и улице Вашской 6; набережной 4. В качестве базового принято берегоукрепи-

94

тельное сооружение набережной 4 (рис.4.11), расположенной на правом берегу р. Малой Кокшаги от проспекта Ленина до улицы Вашской. Набережная (рис.4.12) состоит из свайной стенки 6, связанной монолитным железобетонным оголовком 4. Береговой откос в надводной части русла крепится железобетонными плитами 2 толщиной 0,2 м, уложенными на песчаную подушку 3. Выше плит находится растительный слой грунта 1, засеянный травой. В подводной части русла реки береговой откос крепится каменной наброской 7 до проектного дна 8.

Гидротехнический объект состоит из берегоукрепительного сооружения – набережной, теодолита, нивелира, геодезических реек, водомерной рейки, мерной ленты, лота, кипрегеля, лодки.

Порядок выполнения работы

1.Определить по техническому проекту исходные данные для расчета берегоукрепительного сооружения (табл.4.13) на р. Малой Кокшаге.

2.Зарисовать план размещения новых и старых берегоустроительных сооружений на р. Малая Кокшага в пределах городской черты Йош- кар-Олы (см. рис.4.11).

3.Измерить параметры, зарисовать конструкцию (см. рис.4.11) и составить техническую характеристику берегоукрепительного сооружения на р. Малой Кокшаге.

Рис. 4.11. План размещения объектов на р. Малой Кокшаге (М 1:20000):

1,2,5 – автомобильные мосты; 3,6 – пешеходные мосты; 4 – набережная; 7 – стройплощадка заречного микрорайона; 8 – земснаряд; 9 – стройплощадка; 10 – водоподпорная плотина.

95

4. Выполнить расчет берегоукрепительного сооружения и определить отметку гребня БУС.

1) Измерить в расчетном створе БУС глубину водоема H, длину разгона волны D и угол между осью водоема и направлением ветра при

расчетном уровне высоких вод 1% обеспеченности.

2)Установить длину в и высоту h волны на мелководном участке р. Малой Кокшаги при отметке Z1%.

3)Определить на метеостанции г. Йошкар-Олы максимальную скорость ветра на высоте 10 м от поверхности земли в .

4)Измерить коэффициент заложения откоса БУС m.

5)Измерить отметки гребня берегоукрепительного сооружения: расчетную Гр и экспериментальную Гэ.

Рис. 4.12. Берегоукрепительное сооружение набережной:

1 – посев трав; 2 – железобетонные плиты; 3 – песчаная подушка; 4– монолитный оголовок; 5 – строительный уровень; 6 – свайная стенка; 7 – каменная наброска; 8 – проектное дно реки

Обработка экспериментальных данных

1.Высота наката волны на откос БУС определяется по зависимости

(4.39).

2.Высота ветрового нагона волны на откос вычисляется по формуле

(4.34).

3.Конструктивный запас принимается для гидротехнических сооружений III класса капитальности 0,5 м.

4.Превышение гребня БУС над расчетным уровнем УБВ 1% рассчитывается по формуле (4.33).

5.Отметка гребня БУС Гр определяется по зависимости (4.32).

6.Сопоставление отметок гребня БУС расчетной Гр и экспериментальной Гэ производится по формуле:

Сделать выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1.Для каких целей строят берегоукрепительные сооружения?

2.Какие типы БУС применяются на лесосплавных реках?

3.Какие нагрузки воздействуют на БУС?

4.Как определить отметку гребня БУС?

5.Как вычислить высоту наката волны на откос БУС?

6.Как определить конструктивный запас сооружения?

7.Как вычислить высоту ветрового нагона волны на откос?

8.Как определить превышение гребня БУС над расчетным УВВ 1%?

9.Какие БУС расположены на р. Малой Кокшаге в г. Йошкар-Оле?

10.Чем отличаются строящиеся БУС в г. Йошкар-Оле от построенных?

11.Каково устройство БУС набережной?

12.Из чего состоит исследуемый БУС?

13.Какие исходные данные необходимы для расчета БУС?

14.Как измерить параметры и составить техническую характеристику БУС?

15.Какова методика расчета БУС?

16.Как измерить в створе БУС глубину водоема H, длину разгона волны D и угол между осью водоема и направлением ветра ?

17.Как определить длину волны в и высоту h волны на мелководном

участке водоема при отметке Z1%?

18. Как измерить максимальную скорость ветра в на высоте 10 м от поверхности земли?

19.Как измерить коэффициент заложения откоса БУС?

20.Как измерить отметку гребня БУС?

97