Проектирование регуляционных сооружений
К регуляционным сооружениям относятся струенаправляющие дамбы и траверсы.
Согласно СНиП струенаправляющие дамбы устраивают в тех случаях, когда поймы пропускают не менее 15% расчетного расхода воды или при средней скорости потока под мостом более 1 м/с.
Необходимость строительства дамб вызывается также ситуационными особенностями в месте расположения мостового перехода, а именно: наличием проток, подлежащих перекрытию, или прижимных течений в направлении слабо работающей поймы.
Характерное очертание струенаправляющей дамбы в плане приведено на рис. 11
Большая полуось эллипса располагается вдоль речного потока и носит название длины вылета дамбы lв. Малая полуось называется шириной разворота дамбы b.
Ниже в качестве примера определяются основные размеры струенаправляющей дамбы расположенной на правой пойме мостового перехода
Рис 11. Очертания струенаправляющей дамбы в плане для рассматриваемого примера
Для определения основных размеров струенаправляющей дамбы необходимо установить коэффициент стеснения потока подходной насыпью:
,
где
—
расход воды, м3/с
проходившей в бытовых условиях (т.е. до
сооружения мостового перехода) по части
рассматриваемой поймы, перекрытой
насыпью, определяемый по формуле
,
здесь w — площадь живого сечения, м2, части рассматриваемой поймы, перекрытая пойменной насыпью при РУВВp%. w= 1608,9 м2
—
средняя
скорость течения воды, м/с, на рассматриваемой
пойме при РУВВ1%
для правой поймы при РУВВ1%.=141,7 м, = 1,31 м/с.
—
общий
расход воды, м на водотоке расчетной
вероятности превышения;
=
17775 м3/с
Qпер = 1608,9*1,31 = 2107,66 м3/с
Ширина разворота дамбы определяется по формуле
,
где А — коэффициент, зависящий от δ; A=1,11
—
ширина
русла реки, м, определенная ранее по
карте в горизонталях;
=275м.
b=1,11*0,12*275 = 36,63 м
Длина вылета дамбы определяется по формуле
,
где λ – значение отношения полуосей дамбы, принимаемое в зависимости от коэффициента стеснения потока; λ = 1,5.
Для рассчитываемой дамбы: lв = 1,5*36,63= 54,95 м
Криволинейная приставка в головной части верховой дамбы, сооружаемая для увеличения плавности ввода пойменного потока в отверстие и лучшего обтекания потоком головной части верховой дамбы, имеет угол разворота порядка 90º–120º и радиус, определяемый по формуле:
,
т.е.
Размеры низовых струенаправляющих дамб находятся в зависимости от размеров верховых дамб.
Низовая
дамба очерчивается по круговой кривой
радиусом 
,
при угле разворота 7º–8º; далее проводят
прямую, касательную к круговой кривой
в точке С, при этом следует учитывать,
что длина вылета низовой дамбы
lн
определяется по формуле: lн=0,5·
lв.
Для
рассматриваемого случая:
lн= 0,5·54,95 = 27,47 м.
Бровку верховой дамбы наносят на план перехода по координатам х и у, которые находят по формуле
.
Координаты бровки дамбы перехода приведены в табл. 9
х, м |
y,м |
х,м |
y,м |
0 |
36,63 |
30 |
30,68924388 |
5 |
36,4780456 |
35 |
28,23847607 |
10 |
36,01833621 |
40 |
25,11523827 |
15 |
35,2388294 |
45 |
21,02190947 |
20 |
34,11761236 |
50 |
15,19368236 |
25 |
32,61946767 |
54,95 |
0 |
Верх дамб на всем протяжении проектируется горизонтальным независимо от продольного уклона водотока.
Для защиты подходной насыпи от размыва пойменным потоком используют отжимающие поперечные сооружния – пойменные траверсы. Схема размещения траверсов у пойменной насыпи приведена на рис.13
Рис 13. Схема размещения траверсов у пойменной насыпи.
Размещение и длина траверсов у подходной насыпи увязываются с размером струенаправляющей дамбы. Головы траверсов следует располагать на прямой, соединяющей голову верховой дамбы с точкой выхода насыпи за пределы разлива высоких вод.
Максимально допустимое расстояние, м, между соседними траверсами определяется по формуле
,
где 1 – длина предыдущего (меньшего) траверса, м;
β – угол растекания потока за траверсом; в расчетах принимается равным β = 14º.
γ — угол между направлением трассы и направлением течения, определяемый из выражения:
,
где
- часть ширины рассматриваемой поймы,
м, перекрытая насыпью
Наивыгоднейший угол наклона траверса к насыпи α, при котором расстояния между траверсами будут максимальными, а объемы и стоимость их сооружения минимальными:
.
Чтобы местный размыв не затронул корень траверса и откос насыпи, минимальная длина траверса принимается не менее четырехкратной глубины воды в его голове. В учебных проектах и работах минимальная длина траверса ориентировочно может быть принята равной четырехкратной глубине воды в акватории.
Тогда
.
следовательно γ = 6,5º, α = 90 – 14 + 6,5 = 82,5º, и
Дальнейший расчет рекомендуется вести в последовательности, приведенной ниже.
Сначала следует определить коэффициенты соотношения длин траверсов αтр.
Отношение длины каждого последующего траверса ln к длине предыдущего 1n-1, которое для рассматриваемой конфигурации регуляционных сооружений является величиной постоянной, определяется по формуле
.
Приняв предварительно длину первого траверса равной l1 определяют расстояние от границы разлива паводковых вод до первого траверса Lтр(0) по формуле:
принимаем длину первого траверса l1 = 4м,
Длина второго траверса l2 определяется по формуле:
,
где
— расстояние между соседними - первым
и вторым траверсами, определяемое здесь,
как
=
5,35·l1
=
16,05 м и
м
Таким
образом,
Далее производим уточнение длины первого траверса.
В целях сокращения объемов работ и уменьшения стоимости сооружения всего комплекса траверсов в пределах рассматриваемой поймы длину последнего из них (расположенного непосредственно перед струенаправляющей дамбой) ориентировочно можно определить по формуле
,
получаем
.
Длина траверса, предшествующего рассмотренному, соответственно определяется по формуле
.
Для
рассматриваемого случая
м,
т.е. несколько больше, чем трехкратная
глубина воды в акватории.
Далее производим окончательный расчет траверсов.
В соответствии с результатом, полученным на предыдущем этапе, принимаем, что
11 = 15,89 м, тогда
.
.
.
Роль третьего траверса уже будет играть сама дамба, т.к.
+
+
= 574,4 м >Bпб
–
b
– ∆Lтр=
519 – 36,63
– 15,49
= 466,88
м,
где
Таким образом, расчет закончен, и на основании этого делается вывод о том, что в пределах левой поймы должно быть сооружено два траверса.