М ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Гладков г.Л. Динамика русловых потоков

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ

Санкт-Петербург

2010

Рецензент:

доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского

государственного университета водных коммуникаций –

Колосов М.А.

Гладков Г.Л.

Динамика русловых потоков: Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ – СПб, СПГУВК, 2010. – 31 с.

Содержит методику и порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине “Динамика русловых потоков”.

Предназначено для студентов IV и V курсов очного отделения, обучающихся на гидротехническом факультете по специальностям 270104.65 “Гидротехническое строительство” и 280302.65 “Комплексное использование и охрана водных ресурсов”.

 «Санкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций», 2010

 Гладков Г.Л., 2010

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум по дисциплине “Динамика русловых потоков” (290400) включает в себя выполнение лабораторных и расчетно-графических работ. В настоящем учебно-методическом пособии излагаются содержание и порядок их выполнения. Вычисления производятся студентами индивидуально с использованием ЭВМ на основе исходных данных, выдаваемых преподавателем. Каждая расчетно-графическая и лабораторная работа оформляется отдельно в соответствии с требованиями ЕСКД.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с рабочими программами одноименных дисциплин по специальностям 270104.65 “Гидротехническое строительство” и 280302.65 “Комплексное использование и охрана водных ресурсов”.

Лабораторная работа № 1 Вычисление расхода мелкозернистых наносов

Цель работы: требуется рассчитать значения элементарных расходов мелкозернистых наносов по формулам пяти авторов: К. Брауна, Л. ван Рейна, Графа-Акароглу, Р. Бэгнольда и формуле ЛИВТа. Указанные вычисления выполняются при трех заданных уровнях воды.

Исходные данные: гидравлические и морфометрические характеристики потока и русла реки по данным наблюдений на гидрологическом посту при трех различных уровнях воды; значения элементарных расходов влекомых наносов по результатам измерений на гидрологическом посту.

Порядок выполнения работы

1. Расчетные формулы:

а). Формула расхода влекомых мелкозернистых наносов К. Брауна

. (1.1)

б). Формула расхода влекомых мелкозернистых наносов Л. ван Рейна

. (1.2)

в). Формула полного расхода мелкозернистых наносов Графа-Акароглу

. (1.3)

г). Формула полного расхода мелкозернистых наносов Р. Бэгнольда

(1.4)

д). Формула полного расхода мелкозернистых наносов К.В. Гришанина

(1.5)

2. Пояснения к формулам и справочные данные

Динамическая скорость определяется по формуле

, (1.6)

где: U – средняя скорость течения;

С – коэффициент Шези.

В формуле К.Брауна используется значение динамической скорости , определяемой по величине медианного диаметра частиц донных отложений. Значение соответствующего коэффициента ШезиC_d в этом случае определяется по формуле А. Зегжды

. (1.7)

Величина отношения _s/ принимается в расчетах равной 2.65.

В формуле Л. ван Рейна (1.2) расход наносов зависит от крупности донных отложений не в явном виде, как в формуле К. Брауна (1.1), а через скорость U_c. Значения U_c для песка крупности мм определяются по формуле

. (1.8)

Для песка мелкой и средней крупности мм ее величина определяется из следующего выражения

. (1.9)

В формуле Графа-Акароглу (1.3) величину динамической скорости можно найти через полное значение коэффициента Шези по формуле, действительной для рек с грядовым рельефом донных отложений

. (1.10)

Кинематический коэффициент вязкости воды принимается в расчетах постоянным, а именно, равным его значению при температуре 15ºС. При этом формула (1.10) получает вид:

. (1.11)

В формуле Р. Бэгнольда (1.4) величина динамической скорости находится по формулам (1.6) и (1.7). Значение коэффициентазависит от состава донных отложений и принимается равным 0.13 для песков средней крупности (мм) и 0.14 для песков мелкой крупности (мм). Угол внутреннего трения грунта =18º, tg =0.32. Индексом w₀ формуле Р. Бэгнольда обозначена величина гидравлической крупности. При температуре воды равной 15ºС значения гидравлической крупности определяется из табл.1.1.

Таблица 1.1

d50, мм	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
w0, м/с	0.0059	0.0188	0.03	0.0412	0.0524