книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

Значения коэффициента вариации

§18. Перенос максимального расхода из одного створа реки в другой

При проектировании мостовых переходов нередко встречается такой случай, когда в створе мостового перехода имеется короткий ряд фактических наблюдений за расходами, а на водомерном посту, находящемся на некотором расстоянии от створа мостового пере­ хода, ведутся длительные наблюдения за расходами. В этом слу­ чае строится кривая связи годовых максимальных расходов в створе водомерного поста и в створе мостового перехода QM

(рис. 54). По кривой связи находятся недостающие расходы для

тех лет, когда расходы в створе мостового перехода не измерялись. В результате этого ряд годовых максимальных расходов в створе мостового перехода QMудлиняется. После удлинения ряда опре­ деление максимального расхода заданной вероятности превышения паводка в створе мостового перехода производится методом мате­ матической статистики.

Можно поступить и иначе: определить максимальный расход заданной вероятности превышения паводка в створе водомерного поста <2в{расч), а затем прозкстраполировать кривую связи до

найденного расхода и найти по ней искомый расход QM(paC4) (рис. 54).

В тех случаях, когда мостовой переход проектируется ниже слияния двух рек А и Б (рис. 55) или ниже впадения в главную

реку большого притока, определение максимального расхода задан-

а)

Рис. 56. Построение расчетных гидрографов:

а— для реки А; 6 — для реки Б. Пунктирными линиями показаны гидрографы

наивысших наблюденных паводков; сплошными — расчетные гидрографы

ной вероятности превышения паводка в створе мостового перехода производится следующим образом. По данным многолетних водо­ мерных постов, имеющихся на реках А и Б , определяются макси­ мальные расходы заданной вероятности превышения паводка Q^(paC4)

высших наблюденных паводков на реках А и Б умножаются соответ­ ственно на коэффициенты К а и К б, и в результате этого полу­ чаются расчетные гидрографы для рек А и Б (рис. 56). Полученные

гидрографы совмещаются, и их ординаты суммируются. Тем самым устанавливается расчетный гидрограф в створе мостового перехода (рис. 57). Наибольшая ордината этого гидрографа и представляет собой искомый максимальный расход заданной вероятности пре­ вышения паводка в створе мостового перехода фМ(расч)-

При проектировании мостовых переходов довольно часто встре­ чается такой случай, когда максимальный расход заданной вероят-

Явление распластывания паводочной волны объясняется тем, что при движении волны ее лобовая часть (или фронт волны) пере­ мещается с большей скоростью, чем тыльная, так как уклон поверх­ ности воды на лобовой части больше (рис. 58). В результате этого при движении паводочной волны ее тыльная часть отстает от лобо­ вой, что приводит к увеличению длины волны (/2> /i) и уменьше­ нию высоты волны (/z2<&i), максимального уровня воды и макси­

мального расхода.

Перенос максимального расхода из одного створа реки в дру­ гой можно производить по способу Л. Л. Лиштвана и по способу М. П. Полякова. Рассмотрим сущность этих способов.

Рис. 59. К расчету переноса максимального расхода по способу

Л.Л. Лиштвана:

а— схема транзитного русла с показанием сечений Н — Н и S — 5; 6 — рас­

рехода). Предположим, что расчетные гидрографы в створах Я — Я S — 5 имеют форму треугольников (рис. 59, б и в ) .

На рис. 59, б и в: Т н — продолжительность стока в створе водо­ мерного поста; Т s.— продолжительность стока в створе мостового

перехода; Q'max(W) — максимальный расход заданной вероятности превышения паводка в створе водомерного поста без учета межен­ ного расхода фмеж; Q'max(S) — максимальный расход заданной вероятности превышения паводка в створе мостового перехода без учета меженного расхода фмеж.

Вследствие распластывания гидрографа паводка в транзитном

При расчетах коэффициент т берется из таблиц, составленных Л. Л. Лиштваном (табл. 10 и 11). Этот коэффициент при одних и тех же условиях рельефа имеет разные значения для периодических и постоянных водотоков, так как указанные водотоки имеют раз­ личные соотношения скоростей Умеж и с.

Способ М. П. Полякова. Для случая транзитного призматиче­ ского русла М. П. Поляковым предложена следующая формула*:

Qmax (S) — Qmax (Я) IIQ S. (IV-35)

В этой формуле величины QIim(S) и -S имеют тот же смысл, что и в формуле (IV-34); Qmax(tf)—максимальный расход заданной вероят­ ности превышения паводка в створе водомерного поста с учетом меженного расхода QMe.K; H Q — коэффициент снижения максималь­

ного расхода, который находится по формуле

где W — объем стока;

с— скорость распространения паводочной волны;

Т— продолжительность стока в начальном створе (в створе

водомерного поста);

N — коэффициент формы гидрографа, равный

N = ZL т ’

* Вывод этой формулы изложен в статье М. П. Полякова «Приближенный способ переноса максимального расхода из одного створа реки в другой с учетом распластывания гидрографа паводка», опубликованной в' Сборнике трудов кафедры гидравлики Саратовского политехнического института, 1963.

где Т г — продолжительность подъема паводка в створе водомер­

ного поста.

Величины 7 \ и Т определяются на основании расчетного гидро­

графа, заданного в створе водомерного поста (рис. 60, а). Скорость распространения паводочной волны находится по

формуле

c = 4 - v .

где V — средняя скорость течения в створе водомерного поста

последующих имеет форму треугольника (рис. 60, а);

Рис. 60. К расчету переноса максимального рас­ хода по способу М. П. Полякова:

а — расчетный гидрограф в створе водомерного поста; б —

линии максимальных расходов

2) коэффициент формы гидрографа N остается постоянным

вдоль по течению; 3) линия максимальных расходов вдоль русла, которая пред­

ставляет собой пологую вогнутую кривую, принимается за наклон­ ную прямую (пунктирная линия на рис. 60, б).

Если движение волны паводка происходит в непризматическом русле, имеющем притоки, то вопрос переноса максимального рас­ хода из одного створа русла в другой усложняется. В этом случае на основании плана местности в горизонталях, продольного про­ филя русла и его поперечных профилей нужно данное русло на всем его протяжении от створа мостового перехода, до створа, в котором установлен максимальный расход заданной вероятности превышения паводка, разбить на отдельные участки. Расчетные створы в первую очередь следует назначать в местах впадения в данное русло притоков. После этого каждый полученный участок, расположенный между двумя соседними притоками, нужно разбить на ряд более мелких участков с таким расчетом, чтобы в пределах каждого участка продольный уклон русла, размеры живого се-

чения и шероховатость стенок русла были приблизительно посто­ янными.

Расчетная формула расхода для случая непризматического при­ точного русла в способе М. П. Полякова имеет следующий вид:

Индекс «п»при расходе Qmax(S) указывает на то, что определяется полный расход, включающий в себя расходы всех притоков, впа­ дающих в данное русло на всем его протяжении от створа, где установлен максимальный расход заданной вероятности * превы­ шения паводка, до створа мостового перехода.

Второй член правой части формулы (IV-37) отражает увеличе­ ние расхода <Зтах(Я)За счет дополнительного количества воды» подводимого к данному руслу притоками. Третий член правой части этой формулы отражает уменьшение расхода Qmax(tf) за счет распластывания паводочной волны в пределах каждого транзит­ ного участка.

§ 19. Определение расчетного судоходного горизонта

Расчетным судоходным горизонтом называется наивысший уро­ вень воды, который обеспечивает свободное прохождение под мо­ стом судов, курсирующих по данной реке. Расчетный судоходный горизонт РСГ принимается ниже расчетного горизонта РГВВ, при котором производится определение отверстия моста. Это объяс­ няется тем, что в действительности уровень воды очень редко под­ нимается до РГВВ. На протяжении почти всех лет существования моста суда могут свободно проходить под мостом при самом высо-

ком годовом горизонте воды. В тех крайне редких случаях, когда наивысший годовой горизонт воды достигает значений, близких к расчетному, движение судов под мостом на несколько дней прекра­ щается .

Определение расчетного судоходного горизонта производится на основании данных водомерного поста, находящегося вблизи от проектируемого мостового перехода. Порядок определения расчет­ ного судоходного горизонта предусмотрен «Нормами проектирова­ ния подмостовых габаритов на судоходных и сплавных реках и ос­ новными требованиями к расположению мостов» (НСП 103—52).

Максимальные годовые уровни воды, измеренные на водомер­ ном посту, располагают в убывающем порядке, присваивая каждому уровню свой порядковый номер. В зависимости от класса реки по табл. 12 находится вероятность превышения расчетного паводка р,

которая принимается равной эмпирической вероятности. С помощью формулы Н. Н. Чегодаева (IV-15) определяется номер расчетного паводка в убывающем ряду годовых максимальных уровней реки:

После определения величины т находится соответствующий ей

расчетный год, для которого устанавливается фактическая про­ должительность навигации Т 0в сутках. Величина Т 0 определяется

по отчетным данным судоходства, а при отсутствии их принимается равной периоду между пиком весеннего половодья и началом осеннего ледостава.

Затем устанавливается допустимая для данного класса реки продолжительность Т (в сутках) стояния в расчетном году гори­

зонтов более высоких, чем расчетный судоходный горизонт, по формуле

где k — продолжительность нерабочего периода во время навига­

ции в процентах от общей продолжительности навигации в расчетном году; величина k берется из табл. 12 в зави­

симости от класса реки.

§20. Определение высоты ветровых волн

ивысоты набега их на откосы насыпи

На поверхности воды в реках и водохранилищах под влиянием ветра возникают волны. Размеры волны характеризуются ее высо­ той h и длиной X (рис. 62). Высоту волны принято отсчитывать

Рис. 62. Элементы ветровой волны:

1—1— уровень спокойной воды

от наинизшей точки понижения уровня до наивысшей точки гребня волны. Длина волны представляет собой расстояние между одно­ именными точками двух волн.

От высоты волны зависит высота набега ее на откос насыпи Лнаб (рис. 62). Следовательно, чтобы установить возвышение раз­ личных элементов мостового перехода (подходных насыпей, струе­ направляющих дамб, траверсов) над расчетным горизонтом, необ­ ходимо знать высоту ветровых волн. С высотой волны связана сила удара ее об откос насыпи, а значит, и необходимая прочность конструкции укрепления откосов.

НО