10478

30

-уклон дна у волнолома;

-глубина у морской грани волнолома;

-высота волнолома от дна;

-ширина волнолома по верху;

-ширина волнолома по подошве.

Выходные данные

Результат расчета записывается в файл, имя которого вводится в числе

исходных данных для расчета и который может быть просмотрен на экране, для чего следует нажать клавишу "РЕЗУЛЬТАТ". В результате выводятся:

-погонная горизонтальная нагрузка на волнолом при откате волны, кН/м;

-погонная взвешивающая нагрузка на подошву волнолома, кН/м;

-погонная пригружающая нагрузка на гребень волнолома, кН/м

-максимальная придонная скорость перед волноломом, м/с.

Файл с результатом расчета может быть выведен на печать, для чего следует нажать клавишу "ПЕЧАТАТЬ" в окне просмотра.

6.3 Описание применения программы расчета волновых нагрузок на элемент буны

Буна – это регуляционное сооружение (полузапруда, поперечная дамба, выдвинутая от берега в сторону моря или реки), служащее для предохранения берега или гидротехнического сооружения от размыва.

Метод предназначен для расчета волновых нагрузок на элемент буны в соответствии в соответствии с СП [2].

Входные данные

Ввод исходных данных - через диалоговое окно, которое появляется на экране при вызове из основного меню. Если вводимые данные выходят за допустимые границы, программа ждет их корректировки.

Вводятся следующие исходные данные:

-расчетная высота волны, м;

-расчетная длина волны, м;

-глубина установки элемента буны, м;

-высота элемента буны, м;

-длина элемента буны, м;

-угол между линией фронта волн и продольной осью буны, град.;

-ширина элемента буны по верху, м;

-ширина элемента буны по подошве, м;

-имя файла для записи результата.

Выходные данные

Результат расчета записывается в файл, имя которого вводится числе исходных данных для расчета. Результат расчета может быть просмотрен на экране, для чего следует нажать командную кнопку "РЕЗУЛЬТАТ". В результате выводятся следующие данные:

- высота всплеска у внешней грани элемента буны;

31

-высота всплеска у теневой грани элемента буны;

-сдвигающая горизонтальная нагрузка на внешнюю грань элемента буны; взвешивающая нагрузка на подошву элемента буны.

6.4 Прогнозы переформирований берегов водохранилищ

Методика наблюдения за переформированием берегов. Наблюдения за переработкой берегов на локальных участках выполняется по створам, закрепленным на местности с помощью грунтовых реперов. Высотное и пространственное положение берега, надводного берегового уступа и прибрежной отмели с глубинами до 2,5 м измеряется при помощи электронных тахеометров, свал отмели измеряется при помощи гидрометрического промерного комплекса, установленного на маломерном судне. Комплекс объединяет в себе акустический гидрометрический эхолот для измерения глубин, GNSS-приемник для координатной привязки измерений, портативную ЭВМ для обеспечения увязки эхолота и GNSS-приемника и для накопления и обработки данных.

Обработка полученных натурных данных ведется в пакетах программ:

Credo Dat, AutoCad, Topkon Tools. Результатом измерения является профиль берега, существующий на данный момент, который совмещается с профилями берега в том же створе, полученными ранее. Оценка потери площади земель вследствие абразии на протяженных участках берега выполняется методами аэрофотосъѐмки с беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Используется мультироторный БПЛА - гексакоптер, с максимальной высотой подъема 400 м, на котором установлена цифровая фотокамера высокого разрешения. Для ориентации БПЛА в пространстве и привязки фотоснимков он оборудован акселерометром, гироскопом, барометром и GPS приемником, объединенными в общую систему. БПЛА управляется при помощи двух пультов, первый из них отвечает за передвижение самого БПЛА, второй за управление фотокамерой. Так же возможно управление в автоматическом режиме, задавая координаты точек полета, требуемую высоту, скорость движения и параметры съемки. БПЛА позволяет проводить фотосъемку ландшафта, с последующим построением цифровой модели рельефа и топографических планов и карт, а так же другой картографической продукции. Аэрофотоснимки полученные с помощью БПЛА накладываются на съемку, полученную ранее. Фиксируя на снимках различных лет положение бровки берегового обрыва, можно определить площадь земель, теряемую в результате абразии [7].

Наблюдение за переформированием берегов на Горьковском и Чебоксарском водохранилищах. Инструментальные наблюдения переформирования абразионных берегов Горьковского водохранилища проводились ПНИИИС «Противокарстовая и береговая защита» с 1957 г. по 1985 г., а на Чебоксарском водохранилище ПНИИИС «Противокарстовая и береговая защита» и ФГУГП «Волгагеология» с 1981 г. по 1992. С 2008 г. наблюдения возобновлены ННГАСУ. К сожалению, за предшествующий период часть

32

створных знаков была утрачена из-за интенсивного освоения береговой территории, многие реперные столбы исчезли. Объектом исследований на Горьковском водохранилище остались 4 участка с расположенными на них 14 створами, а на Чебоксарском водохранилище – 22 участка, с 44 створами.

Результаты наблюдений за переформированием берегов. В результате анализа наблюдений за абразионными берегами Волжских водохранилищ выявлено следующее. Наибольшее смещение берегового уступа – 70 м наблюдалось у левого берега Горьковского водохранилища. За первое десятилетие его эксплуатации в 1957-1967 гг. средняя скорость переработки абразионных берегов была от 1,0 до 4,7 м/год. В настоящее время скорость их переработки снизилась и составила от 0,2 до 1,0 м/год. На Чебоксарском водохранилище за период от 1981 г. до 1989 г. средние наблюденные скорости отступания бровки абразионных берегов равнялись 0,5-1,5 м/год. За период эксплуатации с 1981 г. по 2011 г. они составили 0,2-1,2 м/год. При этом размывы левобережья были более значительными. На некоторых участках берег отступил на 20-50 м.

Использование результатов наблюдений. На базе результатов наблюдений выполнены расчетные прогнозы переформирования берегов существующими методами. Проведена верификация разработанных в ННГАСУ новых методов прогнозирования берегопереработки и составленной на их основе программы для ЭВМ «Берега». Верификация показала хорошую оправдываемость результатов прогнозов, выполняемой программой. Программа «Берега» зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ, получено свидетельство о государственной регистрации. Результаты наблюдений и прогнозов внедрены в Управлении эксплуатации Горьковского водохранилища (расположенном в г. Костроме) в составе мероприятий мониторинга переформирования берегов и планирования мероприятий защиты от вредного воздействия вод. Результаты работы были использованы при выполнении НИР «Мониторинг и прогнозирование переформирования берегов Чебоксарского водохранилища» по заказу центра мониторинга недр Приволжья ФГУГП «Волгагеология» [7].

33

РАСЧЕТЫ ВОЛНОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Рекомендации для самостоятельной работы студентов

34

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ УКАЗАНИЯ

Для успешного решения инженерных вопросов гидротехнического строительства, необходимо иметь представление о характере и специфике задач, связанных с изучением вопросов формирования ветрового волнения в прибрежной части океанов, морей и рек; волновыми нагрузками как на береговые склоны рек и водохранилищ, так и на гидротехнические сооружения различной конструкции. В связи с этим, с целью изучения теории волн и практического использования полученных навыков на конкретных инженерных задачах по взаимодействию волн (ветровых, от судов) магистранту предлагается выполнить расчетно-графическую работу и подготовится к практическим (семинарским) занятиям по предложенным ниже темам.

Примерная тематика расчетно-графических работ, практических (семинарских) занятий:

1.Расчет волны на глубокой воде.

2.Расчет волны на мелководье.

3.Расчет волны при переходе с глубоководной зоны на мелководную.

4.Расчет волновых нагрузок на вертикальную (горизонтальную) обтекаемую преграду.

5.Расчет ветровой волны на берегоукрепительное сооружение.

6.Прогнозный расчет формирования береговых склонов проектируемого водохранилища.

7.Численное моделирование волновых характеристик на открытой акватории реки.

Для выполнения расчетов по волновым нагрузкам далее приводятся некоторые рекомендации.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНОВОЙ НАГРУЗКИ НА ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СТЕНЫ

1. При действии стоячей волны на вертикальную стену необходимо

а) max k 1h - при наибольшем значении отметки волновой поверхности у стены;

б) c k 2h - при максимальном значении горизонтальной волновой нагрузки Pxc , кН/м, на стену;

по графикам, рис.1: