Исследование экологического состояния участка реки и анализ русловых переформирований

Вывод:

Расчёты таблицы сделаны верно, так как Hn = Zn.

7.5 Построение и анализ продольного профиля русла по оси судового хода

По отметкам максимального уровня воды проводим линию свободной поверхности для максимального уровня, по отметкам проектн

ого уровня проводим линию свободной поверхности для проектного уровня красного цвета (см. рисунок 7.1).

Вычисляем отметки дна на каждом километре рассматриваемого участка по формуле:

Zдна = ZHпр n – hn,

где ZHпр n – отметка проектного уровня, м;

hn – глубина по судовому ходу, м.

Отметки проектного уровня для промежуточных точек определяется пропорционально расстояниям.

Линия проектного дна проводим красным цветом по отметкам, полученным вычитанием минимальной гарантированной глубины hг из отметок проектного уровня:

Zпр дна = ZHпр n – hг

Zдна = ZHпр n – hn,

1) Zдна 0 = 142,864 – 2,5 = 140,364 м

2) Zдна 1 = 142,783-3,4=139,383 м

3) Zдна 2 = 142,702-2,82=139,882 м

4) Zдна 3 = 142,621-2,65=139,971 м

5) Zдна 4 = 142,54-2,7=139,84 м

6) Zдна 5 = 142,459-3,4=139,059 м

Zпр дна = ZHпр n – hг

1) Zпр дна 0 =142,864 – 1 =141,864 м

2) Zпр дна 1 =142,783– 1 = 141,783м

3) Zпр дна 2 =142,702– 1 = 141,702м

4) Zпр дна 3 =142,621– 1 = 141,621м

5)Zпр дна 4 =142,54 – 1 = 141,54м

6) Zпр дна 5 =142,459 – 1 = 141,459м

Вывод:

Землечерпательные работы на исследуемом участке не требуются, так как на протяжении участка отметки глубин дна не пересеклись с отметкой проектного дна.

8. Исследование скоростного режима русла

8.1 Определение средней и размывающей скоростей течения

В природе наблюдаются два режима течения жидкостей: ламинарный и турбулентный. Режим движения жидкости зависит от скорости течения и глубины потока. Турбулентный режим бывает установившимся и неустановившимся. Движение может быть равномерным и неравномерным. При равномерном движении средняя скорость течения в поперечном сечении русла определяется по формуле Шези

Vср. = ,

где С – коэффициент Шези;

R – гидравлический радиус, R = w / , м;

I – продольный уклон водной поверхности.

Коэффициент Шези зависит от шероховатости русла, глубины потока и от формы живого сечения. Для определения этого коэффициента используем формулу Маннинга:

С = R1/6 / n,

В приведенных формулах

n- коэффициент шероховатости, определяемый по формуле:

n = kd1/6,

k - коэффциент по В. М. Макееву равен 0,03;

d – диаметр частиц донных отложений.

R=W/-гидравлический радиус, м (для равнинных рек гидравлический радиус равен средней глубине hср=W/B);

W-площадь поперечного сечения русла,;

-длина смоченного периметра русла, м;

В - ширина русла, м;

H - глубина потока, м;

dср - средний диаметр частиц донных отложений, мм.

Рассматривается участок р. Вилюй на 590 км:

Вычисляем площадь поперечного сечения русла по формуле

W = W1 + W2 + W3 + W4, м2;

Смоченный периметр в поперечном сечении русла определяется:

=508 м

Теперь необходимо выполнить:

1) Определить коэффициент шероховатости русла;

2) Определить значение гидравлического радиуса;

3) Вычислить коэффициент Шези;

4) Вычислить среднюю скорость течения;

5) Построить поперечное сечение русла.

Расчеты:

1) n = 0,03 * 0,481/6 = 0,0264;

2) R = 477,3 / 508 = 0,94 м;

3) С = 0,941/6 / 0,0264 = 37,482 м0,5/с;

4) Vср. = 37,482 * 0,34 м/с

5) см. рисунок 8.1.

Средняя скорость течения Vср на вертикали, отвечающая состоянию предельного равновесия донных частиц, когда отдельные частицы срываются с места и перемещаются, но общего движения наносов ещё нет, называется неразмывающей. Она является предельной скоростью, отвечающей началу сдвига отдельных частиц, т.е. скоростью начала влечения и может быть определена с помощью следующих зависимостей.

Формула В. Н. Гончарова, которая по данным исследований ЛИВТа даёт на песчаных перекатах наилучшие результаты

Vнр = 3,9 * (d * h / d95)0,2(d + 0,0014)0,3,

где h – глубина потока, м;

d – средний диаметр донных частиц, м;

d95 – диаметр частиц с обеспеченностью 95% по кривой гранулометрического состава, т.е. такой диаметр, который оказывается превзойдённым лишь у 5% частиц, м.

Vнр = 3,9 * (0,00048*1,91 / 0,00066)0,2 * (0,00048 + 0,0014)0,3 = 0,632 м/с

Скорость течения Vр, при которой движение донных наносов становится массовым, называется размывающей. Соотношение между размывающей и неразмывающей скоростями равно 1,30

Vр = 1,30 * Vнр, м/с,

Vр = 1,30 * 0,632 = 0,822 м / с

Вывод:

Средняя скорость меньше размывающей скорости (0,34 м/с < 0,822 м/с), следовательно размыва дна в потоке не будет.

8.2 Исследование влияния на речной поток центробежных сил инерции на поворотах русла

При изменении направления потока возникают центробежные силы инерции, направленные по нормали к криволинейным линиям тока. Они приводят к образованию поперечного уклона Iпоп, направленного от вогнутого берега к выпуклому, и поперечных составляющих скорости, перпендикулярных к основному направлению стока вод.

Поперечный уклон определяется по формуле:

,

где r – гидравлический радиус (снимается с плана), м

Превышение уровня воды у вогнутого берега над выпуклым определяется произведением поперечного уклона на ширину русла:

H = Iпоп * B,

где B – ширина русла, м

H =0,0000098 * 250 = 0,00245 м

Для определения величины поперечной составляющей скорости Vпоп. на вертикали, находящейся на повороте русла применяется формула К.И. Россинского и И.А. Кузьмина

Vпоп = [(1,53 * С2 * Vср * h) / (g * r)] * (y1/h)0,15 * [(y1/h)0,3 – 0,80], м/с,

где y1 – высота точки над дном, м;

h – глубина потока, м.

1)(y1/h) = V0,02 = [(1,53 * 37,4822 * 0,34 * 1,91) / (9,8 * 2250)] * (0,02)0,15 * [(0,02)0,3 – 0,80] = -0,017 м/с

2)(y1/h) = V0,2 = [(1,53 * 37,4822 * 0,34 * 1,91) / (9,8 * 2250)] * (0,2)0,15 * [(0,2)0,3 – 0,80] = -0,009 м/с

 Скачать реферат