книги / Особенности проектирования мостовых переходов при различных типах руслового процесса

3,925J

Полученные значения коэффициента т мало отличаются друг от друга. Это значит, что зависимость j - = / ( а ) выражается кубической па­

раболой.

Принимаем следующее значение коэффициента т:

т= - (0,0284 + 0,0291 + 0,0291 + 0,0298) = 0,0291. 4

Тогда

К

На рис. 25 показаны точки, соответствующие параметрам — и а для

одного из участков р.Оби [4, 15]. Через данные точки проводим плавную кривую так же, как это было сделано для рек Иртыша и Оки (рис. 23 и 24).

Предположим, что этот график также выражается кубической пара-

. болой. Найдем из выражения (7) значения коэффициента т.

1. При а =90° (1/2я=1,57 рад.) из рис.25 — =1,13.

К

Тогда коэффициент

2. При а =135° (3/4^=2,355 рад.) из рис.25 -^-=1,43.

Тогда коэффициент

. 1,43-1 = 0,0329. ' 2,3553

3. При а=180° (;г=3,14 рад.) из рис.25 -^-= 2,00.

Тогда коэффициент

_ 2,00-1

0,0323.

ЗД43

4. При а =200° (10/9^=3,489 рад.) из рис.25 — =2,4!.

Тогда коэффициент

61

2,41-1 = 0,0332. З,4893

Так как полученные значения коэффициента т практически не отли-

чаются друг от друга, то зависимость — = / (а) выражается кубической

К

параболой (как и для рек Хопра, Иртыша и Оки).

Принимаем следующее значение коэффициента т:

т= ^(0,0336 + 0,0329 + 0,0323 + 0,0332) = 0,0330.

Тогда

62

Если в формулах (6), (8), (9) и (10) значения коэффициента т округ­ лить до сотых, что практически не отразится на точности расчетов, то за­

висимость - / ( а ) можно представить в следующем виде:

К

меандрировании.

Для того чтобы оценить скорость плановых деформаций излучин р.Хопра, были подсчитаны приращения углов алх, атх и а за периоды

1948-1957 г.г. и 1957-1964 г.г., то есть найдены величины Д аю, Аадых и

Д а. Результаты расчета приведены в табл. 14. Положительные значения

чением времени уменьшаются.

Затем были подсчитаны следующие параметры:

Да 1.---- — - угловая скорость разворота верховой части излучины;

Дt

Да

2. — — - угловая скорость разворота низовой части излучины;

At

_ Да 3. —---- угловая скорость разворота всей излучины.

Значения, полученных угловых скоростей приведены в табл. 15. По­ ложительным значениям величин Д аЛ , Даоых и Да соответствуют поло­

жительные значения угловых скоростей. Отрицательным значениям вели­ чин Д а ^ , Аавых и Д а соответствуют отрицательные значения угловых

скоростей.

Анализ полученных данных показал, что изменение во времени углов а вх > а вых и а в большинстве случаев является незначительным. Так, на­ пример, из 192 (96x2) полученных значений угловой скорости разворота

Да

верховой части излучины — — только 2 превышают 3 градуса в год, 4 Дt

превышают 2 градуса в год и 46 превышают 1 градус в год. Остальные

63

значения этой величины изменяются от 0 до 1 градуса в год. Наибольшее

значение угловой скорости — — составляет 3°26' в год (см. табл. 15).

At

Из 192 полученных значений угловой скорости разворота низовой

части излучины — — только 2 превышают 4 градуса в год, 2 превышают

At

3 градуса в год, 7 превышают 2 градуса в год и 30 превышают 1 градус в год. Остальные значения этой величины изменяются от 0 до 1 градуса в

Асе

год. Наибольшее значение угловой скорости — — составляет 4° 16' в год

At

(см. табл. 15).

Из 192 полученных значений угловой скорости разворота излучины

— только 1 превышает 4 градуса в год, 5 превышают 3 градуса в год, 16

At

превышают 2 градуса в год и 60 превышают 1 градус в год. Остальные значения этой величины изменяются от 0 до 1 градуса в год. Наибольшее

значение угловой скорости — составляет 4°33' в год (см. табл. 15).

At

На основании картографических и аэрофотосъемочных материалов была подсчитана длина р.Хопра на участке от г.Аркадака до г.Балашова. В 1948 г. эта длина составляла 84166 м, в 1957 г. - 85282 м и в 1964 г. - 86053 м. Таким образом, за счет меандрирования длина р.Хопра на иссле­ дуемом участке увеличилась с 1948 г. по 1957 г. (то есть за 9 лет) на 1,4%, а с 1957 г. по 1964 г. (то есть за 7 лет) на 1,0%. Ежегодное увеличение длины реки составляет 0,14-0,15%. Приведенные цифры показывают, что увеличение длины р.Хопра за указанные годы является весьма незначи­ тельным.

Произведенное наложение планшетов, полученных в разные годы, по­ казало, что за 16 лет (с 1948 г. по 1964 г.) смещение русла реки в плановом отношении оказалось сравнительно небольшим: оно не превышает 40 м, то есть в среднем 2,5 м/год. На многих реках СНГ, как указывает И.В.Попов [15], плановые смещения речного русла составляют 10-15 м/год. По сведе­ ниям Б.Ф.Снищенко [44], скорость плановых деформаций русла р.Медведицы, левобережного притока р.Дона, составляет 2,9-10,0 м/год.

Свободное меандрирование часто встречается на небольших равнин­ ных реках и наблюдается даже на некоторых участках больших рек, на­ пример, Оки, Оби, Иртыша и других.

Вопросы для самопроверки

1.На каких реках наблюдается свободное меандрирование?

66

2.Какие стадии развития проходит каждая излучина при этом типе руслового процесса? Как изменяется очертание излучины в процессе ее развития?

3.В результате чего на пойме реки образуются старицы? Какую фор­ му в плане они имеют?

4.Почему при свободном меандрировании форма и размеры излучин очень сильно изменяются по длине реки?

5.Какой вид имеет русло реки на аэрофотоснимках и крупномас­ штабных картах при свободном меандрировании?

6. По какой причине при свободном меандрировании происходит смещение не только отдельных излучин, но и всего пояса меандрирования?

Кчему это приводит?

7.Где находятся максимальные и минимальные глубины при данном типе руслового процесса?

8. Какие деформации плесов и перекатов наблюдаются в меженный период и во время паводка?

9.Что такое береговой вал? Как он образуется?

10.Какие параметры характеризуют свободное меандрирование рус­

ла?

11.Что называется шагом излучины? Что представляет собой относи­ тельный шаг излучины?

12.По какой линии принято измерять длину излучины?

13.Отношением каких величин определяется степень развитости из­

лучины?

14.Чему равна наибольшая ширина пояса меандрирования?

15.Что представляют собой углы входа, выхода и разворота излучи­

ны?

16.Что такое угол сопряжения излучин?

17.Отношение каких величин представляет собой угловую скорость разворота излучины?

18.Какие материалы используются для определения линейных и уг­

ловых параметров излучины?

19. По какой формуле подсчитывается средняя скорость смещения бе­ реговой линии для участков размыва и намыва? В каком диапазоне изме­ няется эта скорость?

20. Как определяется скорость смещения береговой линии в точке наибольшей деформации в плане? Каковы численные значения этой скоро­ сти?

67

7.НЕЗАВЕРШЕННОЕ МЕАНДРИРОВАНИЕ

Этот тип руслового процесса наблюдается на реках, имеющих широ­ кую, часто затопляемую и легко размываемую пойму. На таких реках раз­ витие излучин приобретает некоторые специфические особенности. Вна­ чале излучина развивается по типу свободного меандрирования, но в даль­ нейшем темп её развития замедляется, а затем полностью прекращается. Это объясняется тем, что до завершения излучиной полного цикла своего развития на пойме возникает спрямляющий проток (рис. 26).

Образование указанного протока приводит к разветвлению реки на два рукава. Развитие спрямляющего протока обычно идет очень медленно. На протяжении нескольких десятилетий главное русло может оставаться в излучине, но затем во время высокого многоводного паводка оно переме­ щается в спрямляющий проток. Например, на р. Оби в районе г. Барнаула и на р. Волге ниже г. Волгограда спрямляющие протоки до перехода в них основной части расхода воды развивались в течение 25-30 лет; на р.Оке имеются спрямления, которые развивались в течение 50-60 лет [15]; После того, как главное русло переместилось в спрямляющий проток, развитие излучины приостанавливается, и она постепенно отмирает.

Рис. 26. Незавершенное меандрирование:

1 - излучина; 2 - положение средней линии меженного русла на различных стадиях развития излучины; 3 - спрямляющий проток. Стрелки a, b, с, d указывают направление смещения излучины в процессе её развития.

68

В тот период, когда главное русло остается ещё в излучине, в спрям­ ляющем протоке наблюдается русловой процесс ленточно-грядового или побочневого типа. После перемещения главного русла в спрямляющий про­ ток последний начинает меандрировать (см. пунктирные линии 2 на рис. 26) до образования нового спрямления. Цикл развития .излучины повто­ ряется.

В зависимости от степени затопляемости поймы и размываемости грунтов, слагающих пойму, спрямляющий проток может образоваться на различных стадиях развития излучины. В одних случаях он возникает вдоль первого от реки берегового вала, в результате чего уже на ранней стадии развития излучины, когда она имеет синусоидальную форму, про­ исходит отчленение пляжа. В других случаях спрямляющий проток совпа­ дает с одной из ложбин, находящихся на пойме между береговыми валами, в результате чего происходит отчленение серии береговых валов; здесь об­ разование спрямляющего протока происходит на более поздней стадии развития излучины.

Незавершенное меандрирование в натуре опознают по наличию спрямляющих протоков, находящихся на разных стадиях развития. На аэрофотоснимках и крупномасштабных картах русло изображается в виде различных петель, соединенных действующими протоками.

Для характеристики рассматриваемого типа руслового процесса при­ меняются в основном те же параметры, что и при свободном меандрировании. Кроме того, определяются следующие параметры:

1.Показатель незавершенности меандрирования —- , где Snp - длина

спрямляющего протока по прямой, проведенной через точки его начала и конца (точки М и Nna рис. 26); Sp - длина главного русла по его средней

линии.

Величины S„p и Sp определяются по крупномасштабным картам или

аэрофотоснимкам.

При значениях ——, близких к единице, длина спрямляющего протока ^ р

мало отличается от длины главного русла. Это свидетельствует о том, что спрямляющий проток образовался на начальной стадии развития излучи­

ны. При значениях — намного меньших единицы, длина главного русла

S P

значительно больше длины спрямляющего протока, следовательно, по­ следний образовался на более поздней стадии развития излучины.

69

2.Показатель затопляемости поймы —s~, где hn - средняя глубина за-

Нр

топления поймы; Н р - средняя глубина русла при расчетном уровне.

Н р

ней стадии развития излучины возникает спрямляющий проток. Незавершенное меандрирование наблюдается на многих участках

крупных равнинных рек, таких, как Волга, Иртыш, Обь, Ока и других.

Вопросы для самопроверки

1.Для каких рек характерно незавершенное меандрирование ?

2.Как происходит развитие излучины при этом типе руслового про­

цесса?

3.К чему приводит образование спрямляющего протока?

4.Что происходит с излучиной после перемещения главного русла в спрямляющий проток?

5.Какие типы руслового процесса могут наблюдаться в спрямляю­ щем протоке в тот период, когда главное русло остается еще в излучине?

6.Что происходит со спрямляющим протоком после перемещения в него главного русла?

7.Как опознают незавершенное меандрирование в натуре?

8. Какой вид имеет русло реки на аэрофотоснимках и крупномас­ штабных картах при незавершенном меандрировании?

9.Какие параметры характеризуют незавершенное меандрирование?

10.Что представляет собой показатель незавершенного меандрирования? Какие материалы необходимо использовать для возможности его определения?

11.О чем свидетельствуют близкие к единице значения показателя незавершенного меандрирования?

12.Как находится показатель затопляемости поймы?

8.ОСЕРЕДКОВЫЙ ТИП РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

При этом типе руслового процесса во время паводка по широкому распластанному руслу перемещаются вниз по течению не одиночные пес­ чаные гряды, занимающие всю его ширину (как это наблюдается при лен­ точно-грядовом и побочневом< типах руслового процесса), а системы круп­ ных разобщенных гряд. Эти гряды перемещаются беспорядочно. Возвы­ шенные части гряд в течение меженного периода обсыхают и превращают­ ся в осередки, между которыми располагаются извилистые протоки. Об-

70