книги / Установление расчетного расхода при проектировании мостовых переходов
..pdf, |
— |
I , 880 '75 |
0.000450 ’5 |
1090 |
2.060,75 |
0.000450*5 |
||
0~05~ |
||||||||
|
0,05 |
|
|
|
||||
. 1 J L |
2 Д 5 0’ 75 |
0,00045°’5 |
= 6406,1 |
+ 1460,9 + 830,9 + |
||||
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 795,1 |
+ 1167,4 |
= 10660,4 |
M3/ C . |
|
|
|||
Принимаем расчетный расход |
Q |
= Q |
= 10660 м3/с . |
|||||
10. ПЕРЕНОС РАСЧЕТНОГО РАСХОДА ИЗ СТВОРА ВОДОМЕРНОГО ПОСТА В СТВОР МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА
При проектировании мостовых переходов нередко встречаются такие случаи, когда расчетный расход устанавливается в створе водомерного поста, который находится на некотором расстоянии от створа мостового перехода. В таких случаях приходится пере носить расчетный расход из створа водомерного поста в створ мостового перехода.
Если участок реки между створами водомерного поста и мос тового перехода является транзитным, то есть бесприточным, то при переносе расчетного расхода необходимо учитывать явление распластывания гидрографа паводка [16, 31].
Перенос расчетного расхода из створа водомерного поста в створ мостового перехода с учетом распластывания гидрографа паводка производится по способу, предложенному М.П.Поляковым в 1957 г.
На рис.15 показан участок |
транзитного русла. |
Здесь В - В - |
- створ водомерного поста; М - |
М - створ мостового |
перехода; |
5 - расстояние между створами. |
|
|
В |
М |
|
I |
I |
I |
I |
|
|
|-------------------------------------------------- — |
I |
|
I |
I |
|
В |
м |
|
Рис. 15. Схема транзитного русла с |
показанием |
створов |
водомерного поста В - В и мостового перехода М - М
Для транзитного призматического русла М.П.Поляковым полу чена следующая формула [ l6 ,22,23,31]:
92
где Qp(„f Расчетный расход в створе мостового перехода,м3/ ^ расчетный расход в створе водомерного поста,м3/с ;
Qg r « - расстояние между створами, м;
Пп - коэффициент снижения расчетного расхода,м3/с.м;он находится из выражения
п |
г w |
( 39 ) |
|
1Г Т Г"N |
|||
|
где W объем стока, »/Г*;
Сскорость распространения паводочной волны, м/с;
Гпродолжительность стока в створе водомерного пос та, с;
Якоэффициент формы гидрографа паводка, равный
где Т4 - продолжительность подъема паводка в створе водо мерного поста.
Величины 7) и Т определяются на основании расчетного треугольного гидрографа в створе водомерного поста (рис.16).
При определении параметра J\f |
величины 7"у |
и Т сле |
|
дует принимать |
в сутках. |
|
|
На рис. 16 |
Qp(B) " Расчетный расход в створе |
водомерного |
|
поста без учета |
меженного расхода |
ОмеЖ • м3/с : |
|
Рис. 16. Расчетный гидрограф в створе |
водомерного поста: |
7J - продолжительность подъема паводка; |
Tg - продолжитель |
ность спада паводка; Т - продолжительность стока
93
Qp(B) ~ QpCB)~ |
- |
Объем стока W , м^, представляет собой площадь расчет ного гидрографа, то есть
— T Q p(&) .
Скорость распространения паводочной волны, м /с,
С = 1,5 V
где V - средняя скорость потока в створе водомерного поста при расчетном уровне высоких вод РУВВ, м/с; эта скорость нахо дится по формуле А.Шези
v = C'JRO,
где С - |
коэффициент формулы Шези или скоростной множитель, |
|||
R |
- |
гидравлический радиус, м;. |
|
|
V |
- |
уклон реки на участке между створами водомерного |
||
|
|
поста и мостового перехода. |
|
|
Как указывалось в п. 9 ,ширина реки значительно |
больше ее |
|||
глубины |
(в |
сотни и даже в тысячи раз), |
поэтому без |
большой |
погрешности можно принимать R * h |
ъ где /? |
- средняя |
||
глубина реки в створе водомерного поста при расчетном уровне высоких вод РУВВ, м.
Скоростный множитель |
С |
определяют по формуле Н.Н.Пав |
|||||
ловского |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
_ R * |
h y |
|
|
|
|
|
с |
- — |
|
= — |
’ |
|
где П |
- |
коэффициент шероховатости коренного русла; |
|
||||
и |
- |
показатель степени, |
зависящий |
от h и П |
(см. |
||
*п.9).
94
С учетом приведенной зависимости для скоростного множи теля С формула Шези принимает следующий вид:
( 40 )
Скоростной множитель С можно определять также по фор муле Ли
|
п |
~ |
п |
|
Тогда формула Шези запишется так; |
|
|
||
|
j |
0,75 |
|
|
v - T f - A |
у/Б. |
( 41 ) |
||
Если створ мостового перехода располагается выше створа |
||||
водомерного поста, то в формуле (38) |
следует принимать знак |
|||
плюс. |
Qp fM), |
|
|
|
Расчетный расход |
подсчитанный по формуле |
(38), |
||
сравнивают с расходом |
Qpfa) |
(определяют процент расхождения). |
||
Автором составлена программа расчета переноса расхода из створа водомерного поста в створ мостового перехода на ЭВМ [И , 25].
Произведенные автором исследования [24 , 25] показали,что интенсивность распластывания гидрографа паводка возрастает по
мере уменьшения коэффициента формы гидрографа паводка J / и |
||
по мэре увеличения коэффициента шероховатости русла |
П . |
|
П р и м е р 9. Через реку К у села Натальино |
проектиру |
|
ется мостовой |
переход, который является участком автомобиль |
|
ной дороги I |
технической категории. В створе мостового пере |
|
хода отсутствуют данные фактических наблюдений за уровнями во ды и расходами .На той же реке у села Карпино,находящегося на расстоянии S - 132 км от села Натальино выше по течению,имеется водомерный пост с многолетним рядом наблюдений. В створе во домерного поста методом математической отатистики установлен расчетный расход 1#-ной вероятности превышения,равный Ор^ =
95
= 7060 wfVc. Расчетный уровень высоких вод в том же створе РУВВв составляет 125,68 м.
Средняя глубина реки при РУВВв h = 2,80 м.Речное русло
на участке от створа водомерного поста до створа мостового пе
рехода является транзитным. Русло реки засоренное, |
извилистое |
и частично заросшее. Уклон реки на участке от села |
Натальино |
до села Карпино (У = 0,00028. Продолжительность подъема па.-
водка в створе водомерного поста Т4 |
= 7 сут; |
продолжитель |
ность спада паводка в том же створе |
TQ = И |
сут. Меженный |
расход QMe# = 450 ыР/с.
Требуется определить расчетный расход 1%-кой вероятности превышения в створе мостового перехода QpfM).
Перенос расчетного расхода из створа водомерного поста в створ мостового перехода производим по способу М.П.Полнкова.
Предварительно найдем численные значения всех величин, входящих в формулу (39).
Расчетный расход в створе водомерного поста без учета
меженного расхода |
п ' |
_ |
„ |
_ ^ |
|
|
|
|
|
^р(в) |
^ меж |
|
|
= 7060 - |
450 = 6610 м3/ с . |
||
Продолжительность стока в створе водомерного поста |
|||||
7* = Т4 + TQ = 7 + I I |
= 18 |
сут = 18-24-3600 = 1555200 с. |
|||
Объем стока |
|
|
|
|
|
W = |
т Q nsa) |
= — - 1555200 *6610 = 514 • Ю6 м3 |
|||
|
2 |
Р<в ' |
2 |
|
|
Определяем по формуле (40) среднюю скорость потока в створе водомерного поста при РУВВв .
Для засоренного, извилистого и частично заросшего русла
коэффициент шероховатости |
П |
= 0,05 (прилож.1 ). |
|
||
Так как средняя глубина реки в створе водомерного поста |
|||||
при РУВВв |
Jn |
= 2,80 м |
> |
I м, то показатель степени |
и = |
= 1,3 sfn |
= 1 , 3 |
/ о , 05 |
= 0,291. |
^ |
|
96
Тогда |
скорость |
|
|
V = |
|
= — |
2,80°>291 + °-5 ^ 0,00028 = 0,75 м/с. |
Для сравнения |
подсчитаем -скорость V по формуле (41) |
||
^ |
0 ,?5 |
J |
_____ |
V = — п |
v a = - 2 ,800 ’75 Vo,00028 =0,72 м/с, |
||
п0,05
Разница |
в значениях скорости V |
составляет |
|
||||||
|
S |
0,75 - |
0,72 |
100 = 4,0# |
< |
Ъ%. |
|
||
|
|
5775 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, |
для |
определения скорости |
V шесто фор |
||||||
мулы (40) |
можно использовать |
формулу (41), |
которая проще для |
||||||
расчета ( |
h |
3,73 = \ Г и П |
). |
|
|
|
|
||
Скорость распространения лаводочиой волны |
|
||||||||
|
С = 1,5 |
V |
= 1 ,5 - 0,75 = 1,13 м/с. |
|
|||||
Коэффициент формы гидрографа паводка |
|
|
|
||||||
|
|
|
7" |
7 |
0,389. |
|
|
||
|
|
/V = ——— ------------ |
|
|
|||||
|
|
J |
Т |
|
18 |
|
|
|
|
По формуле (39) |
определяем коэффициент снижения расчетно |
||||||||
го расхода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
2 W |
|
2-5I4-I06 |
|
|
|
|
|
= — ZT5—Т |
= |
|
|
|
= 0,00967 Md/c.M. |
||||
Q |
|
Q, T 2JV |
’ 1*13-155520?*0,389 ' |
|
|||||
Тогда |
величина |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1QS |
= 0,00967-132000 |
= 1266 * |
1270 м3/с . |
|
|||||
Вычисляем до формуле (38) расчетный расход 1#-ной вероят |
|||||||||
ности превышения в створе мостового перехода |
|
|
|||||||
QP M |
- |
Qp(e) ~ n Qs |
- 7060 - |
1270 “ 5790 “3/с- |
97 |
||||
Снижение расчетного расхода в створе мостового перехода по сравнению со створом водомерного поста составляет
гг- 7060 - 5790 100 = 18,0# . 7060
Для условий рассмотренного примера установим зависимость расхода QorM)0V коэффициента формы гидрографа паводка JV
Ъ м |
• /(*>- |
|
|
|
|
|
т |
|
Как известно, продолжительность подъема паводка |
/у |
|
||||||
обычно меньше продолжительности его спада |
Tg |
(рис. 16), |
то |
|||||
есть коэффициент формы гидрографа паводка |
J)/ |
= |
< |
0,5 . |
||||
Примем следующие значения коэффициента J f |
: 0 ,I;0 ,I5 ;0 ,2 ; |
|||||||
0,25;0,3;0,35 и 0,4 . Для краткости приведем расчет расхода |
||||||||
ОрСм') |
только Для коэффициента |
J / , равного |
0, 1 , |
а для |
ос |
|||
тальных значений *N |
дадим |
окончательные |
результаты |
расчета. |
||||
Определяем по формуле |
(39) |
коэффициент снижения расчет |
||||||
ного расхода |
|
|
|
|
|
|
|
|
H Q = |
2 W |
2*514-Ю6 |
|
|
о |
|
|
|
— -~5— г |
------------------?-------= 0,03762 |
ьГ/с.м, |
|
|||||
|
С T 2 J f |
1 ,13 -I5552002*0,1 |
|
|
|
|
||
Тогда величина
/7q S = 0,03762-132000 = 4970 м3/с .
По формуле (38) вычисляем расчетный расход I/5-ной вероят ности превышения в створе мостового перехода
Ор(ы-)= Qp(B) - n QS = 7060 - 4970 = 2090 м3/с .
Снижение расчетного расхода в створе мостового перехода по сравнению со створом водомерного поста составляет
|
7060 - 2090 |
70,455. |
|
|
— |
------------ --- ю о |
|
|
* |
7060 |
|
|
Аналогично производится определение расчетного расхода |
||
ОрГм) |
остальных значений параметра |
JS/ : 0 ,1 5 ;0 ,2 ;0 ,2 5 ; |
|
98 |
|
|
|
0 ,3 ;0,35 |
и |
0 ,4 . Результаты |
расчета приведены в табл.31. В этой |
||||||
же таблице |
даны результаты |
расчета расхода Qp(M) М*1коэф |
|||||||
фициента |
|
М = 0,389, |
а |
также указаны проценты снижения рас |
|||||
четного |
расхода |
if |
за |
счет |
распластывания гидрографа паводка. |
||||
На |
основании данных, |
приведенных в |
табл.31, построен гра |
||||||
фик Qp(M) |
= f ( M ) |
(рис.17). |
|
||||||
Из табл.31 и рис.17 видно, что чем больше коэффициент |
|||||||||
формы гидрографа |
паводка |
JV , тем больше расчетный расход |
|||||||
|
. Это |
значит, |
что |
интенсивность распластывания гидро |
|||||
графа паводка |
уменьшается с |
увеличением коэффициента ЛЛ |
|||||||
При малых значениях |
JV |
расход Qp(M) |
очень быстро растет |
||||||
по мере |
увеличения |
коэффициента формы гидрографа паводка, а |
|||||||
затем этот рост заметно снижается (кривая на графике становит ся более пологой). Следовательно, наиболее сильное влияние коэффициента Л на интенсивность распластывания гидрографа паводка проявляется при небольших значениях этого коэффициен
та, |
о чем свидетельствуют |
также данные, приведенные в табл.31. |
||||
Если при Л |
= 0 ,1 снижение расчетного расхода за |
счет |
рас |
|||
пластывания |
тадрографа |
паводка |
составляет 70,4$, |
то |
при . |
|
J/ |
= 0,25 |
этоснижение равно 29,3 |
$,а при J / = 0,4 |
составля |
||
ет |
только 17,6$. |
|
|
|
|
|
м 3/с
6Q 00
5 0 0 0 -
if ООО .
3 0 0 0
2 0 0 0
/ООО -
О ,/ 0 ,1 5 |
0 ,2 0 ,2 5 |
0 ,3 0 , 3 5 О,if |
Рис. 17 . |
График |
Qp(M) - f ( ' M ) |
99
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
31. |
Результаты расчета расхода Qp(n) для различных |
значений коэффициента |
|
|
|||||
|
|
формы гидрографа паводка М |
|
|
|
|
||
Коэффициент формы |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,389 |
0,4 |
гидрограф лаводка |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент снижения |
0,03762 |
0,02822 |
0,01881 |
0,01568 |
0,01254 |
0,01097 |
0,00967 |
0,00940 |
расчетного расхода |
|
|
|
|
|
|
|
|
/7 Q , мэ/с .м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина/7Q 3 ,м3/ с |
4970 |
3720 |
2480 |
2070 |
1660 |
1450 |
1270 |
1240 |
Расчетный расход |
2090 |
3340 |
4580 |
4990 |
5400 |
5610 |
5790 |
5820 |
Qp(M)r м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
Снижение расчетного |
70,4 |
52,7 |
35,1 |
29,3 |
23,5 |
20,5 |
18,0 |
17,6 |
расхода |
|
|
|
|
|
|
|
|