658

Расчет зависимости Q(H) выполняется в табличной форме отдельно для каждого участка морфоствора. Включенные в расчет уровни воды в таблице располагаются в порядке возрастания их отметок. Последовательность расчетов определяется структурой таблицы и выполняется в соответствии с формулами (А1) – (А6) с использованием табл. А1 и А2.

Таблица А5

Расчет зависимости расхода воды от уровня в створе водомерного поста (для правой поймы)

94

По данным табл. А8 строятся графики зависимостей Q(H), ω(H) и vср (H) (рис. А3).

Рис. А3. Графики зависимостей Q(Hi ), ω(Hi ) и v(Hi ) для морфоствора

Дальнейший расчет имеет цель определить расход воды заданной вероятности превышения и соответствующий ему уровень воды.

Весь 30-летний ряд наблюдений максимальных уровней воды и соответствующие им расходы представляются в табл. А9 в ранжированном виде в порядке убывания. По формулам (А7)–(А11) определяются эмпирические вероятности превышения расходов, средний расход, модульные коэффициенты и статистики λ2 и λ3.

96

По найденным значениям статистик λ2 и λ3 с помощью номограмм приложения П3 учебного пособия [20] определяются значения коэффициента вариации Сv и соотношение Сv /Сs:

Сv = 0,69 Сv / Сs = 2,7Сv.

При таких значениях Сv и Сv / Сs по табл. А3 определяются значения ординат (модульных коэффициентов) аналитической кривой вероятностей превышения максимальных расходов воды. С учетом промежуточных значений рассчитанных параметров по сравнению с табличными, ординаты аналитической кривой будут иметь следующие значения:

Таблица А10

Ординаты аналитической кривой распределения

Рис. А4. Эмпирические точки значений вероятности превышения наблюденных уровней (расходов) воды и аналитическая кривая распределения вероятностей превышения максимальных расходов воды

98

По этим координатам на рис. А4 построена аналитическая кривая распределения превышений максимальных расходов воды. Там же нанесены эмпирические значения вероятности превышения наблюденных уровней (и соответствующих расходов) воды. Визуальное сопоставление эмпирических и теоретических вероятностей показывает удовлетворительное соответствие их друг другу. Поэтому можно принять значение модульного коэффициента для вероятности превышения 0,33 %, равным k0,33 = 4,45. Тогда максимальный расход воды будет равен

Q0,33% = 4,45× 6018,8 = 26784 м3/с.

С помощью графика Q(Hi) на рис. А3 находим максимальный уровень воды вероятностью превышения 0,33% – Н0,33 % = 277,3 м.

А2. Определение подпора воды перед пойменной насыпью

Теоретические подходы к расчету подпора воды перед пойменными насыпями изложены в учебнике [22], а обстоятельный пример расчета приведен в [20]. В данном пособии ограничимся лишь основными зависимостями, определяющими величину подпора у границ разлива при УВВ = Н0,33% . Предварительно должно быть определено отверстие моста методами, изложенными в учебнике [22] и в посо-

бии [20].

Максимальный подпор воды перед насыпью у границы разлива:

В формуле (А8): hп – подпор воды перед мостом по створу мостового перехода, м; z – разница между уровнем воды на границе разлива и уровнем подпертой воды перед мостом, м; Iб – продольный уклон свободной поверхности нестесненного потока (в долях единицы); xб – расстояние от границы разлива до начала конуса пойменной насыпи (передней грани устоя), м.

Подпор воды перед мостом hп

vб – средняя скорость течения по всему нестесненному живому сечения водотока (в бытовых условиях), м/с:

vм, vм.б. – средняя скорость течения воды, соответственно, под мостом до размыва и в части живого сечения, перекрываемого отверстием моста, но при отсутствии стеснения, м/с

vм = Q0,33 % / ωд.р., vм.б. = Qм.б. / ωм.б.

Qм.б. – расход воды, проходящий в естественных условиях через часть живого сечения непосредственно в пределах отверстия моста, м3/с; ωм.б. – площадь живого сечения в пределах отверстия моста до размыва, м2; Lp – расчетная ширина водного потока, м; в случае одинаковых по размерам лево- и правобережных пойм и симметричном расположении отверстия моста расчетная ширина потока равна половине ширины разлива; при односторонней пойме расчетная ширина равна ширине разлива.

Величина z может быть вычислена по приближенной формуле

Уклон свободной поверхности водного потока Iб приближенно может быть принят равным уклону береговой линии потока.

А3. Определение высоты ветрового нагона волны [20]

Повышение уровня воды у пойменной насыпи (нагон) может вызвать сильный устойчивый ветер, дующий в одном направлении со стороны водной акватории. Высота нагона зависит от глубины воды в акватории ha, м, скорости ветра vw, м/с, и расстояния от границы разлива высоких вод до створа мостового перехода по рассматриваемому румбу ветра L, м (рис. А5).

Высоту hset ветрового нагона принимают по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии – по приближенной формуле

100

А4. Определение высоты ветрового наката волны [20]

При определении минимальной отметки пойменной насыпи, дамбы или траверса учитывают высоту наката ветровой волны на откос сооружения hrun, которая зависит от основных параметров волны – высоты hв (вертикальное расстояние между гребнем и подошвой вол-

ны) и длины (горизонтальное расстояние между смежными гребнями и подошвами волн) и материала укрепления откоса (рис. А6).

Высота ветровой волны зависит от скорости и направления ветра, длины разгона волны, глубины воды на участке разгона волны, конфигурации акватории в районе перехода, характера растительности на поймах. Значение hrun для расчетов принимаем по табл. А12.

Рис. А6. Профиль волны и ее накат на откос сооружения:

1 – расчетный уровень воды (УВВр%); 2 – средняя волновая линия; 3 – гребень волны; 4 – вершина волны; 5 – ложбина волны;

6 – подошва волны; 7 – откос насыпи

Примечания. 1. Числитель – крутизна откоса насыпи 1: 2, знаменатель – 1: 3. 2. Высота наката волны соответствует откосам, укрепленных бетоном; при других типах укрепления вводятся коэффициенты: 0,9 – мощение камнем; 0,8 – укрепление растительным грунтом или гравием; 0,7 – наброска из валунов; 0,6 –

то же из рваного камня

102