Страница 13: ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000. Регулирования русл речек Нормы проектирования ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000 (40596)

В таблиці 1 наведено значення забезпеченості (у відсотках) максимальних витрат, що впливають на формування русла річки.

Таблиця З.1 - Загальні кількісні характеристики, що відповідають максимальним витратам при протіканні потоку на алювіально стійких ділянках річок

1. При проходженні руслопристосовних витрат середні розміри деформацій русла hg не перевищують в середньому величину виступу крупностей, які складають природні відкладення дна і берегів D: hg £ D, розмиви і відкладення мають місцевий характер - потік ніби частково (у вигляді постійної пульсації витрат води і наносів) пристосовує русло до свого гідрологічного режиму.

Крупність наносів, що переносяться протоком, є значно меншою за розмір фракцій, що складають відкладення русла. Наноси відкладаються в зонах з малими швидкостями течій і нівелюють нерівності дна русла. Загальна конфігурація планових, поперечних і поздовжніх форм залишається незмінною.

1. При руслоформувальній витраті деформація збільшується, змінюючись від розміру виступу до величини середнього діаметра відкладень dвідкл:

D < hg < dвідкл.

В цьому випадку між потоком і крупністю відкладень встановлюється стан динамічної рівноваги. Фракційний склад наносів, що переміщуються, приблизно відповідає фракційному складу руслових відкладень.

Загальна конфігурація планових, поперечних і поздовжніх форм залишається такою самою, як і при руслопристосовних витратах, тобто без змін.

1. Руслоруйнівні витрати, що відрізняються короткочасною тривалістю, спричиняють значні деформації, які перевищують

hg > dвідкл.

Деформації приймають загальний характер, при якому переміщується каміння найбільшої крупності.

Змінюються планова, поздовжня та поперечна конфігурація русла.

Короткочасність протікання потоку з максимальною витратою не дає можливості сформувати стійкі ділянки.

Деформації в границях hg £ D, де D = 0,7dвідкл, спостерігаються при витратах забезпеченістю 15-20%; деформації D < hg £ dвідкл - при витратах 15-5% забезпеченості, а деформації в межах hg > dвідкл - при витратах забезпеченістю 5% і менше.

1. Розглянуті особливості деформацій русла свідчать, що максимальні витрати беруть участь у процесі формування ложа річки по різному.

Одні з них спричиняють тільки періодичні деформації місцевого характеру, які перебувають у межах виступів крупних фракцій, що складають ложе річки.

Інші - загальні деформації, які порушують поверхневий шар природних відкладень русла і змінюють планові та поздовжні форми ділянки річки, як це випливає зі змісту (1.1-1,3).

Додаток И

( рекомендований)

Проектування виправної траси

(Методичні вказівки)

1 Запроектована траса є основою для розміщення виправних і захисних споруд, для вибору їх конструкцій і визначення обсягів різних видів робіт.

2 При проектуванні виправної траси рекомендується найбільшою мірою використовувати наявне основне русло, звужуючи його до сталої ширини, перекриваючи зайві протоки і спрямляючи круті завороти.

3 Сталу ширину, розміри і форми поперечных перерізів на прямолінійних і криволінійних ділянках необхідно визначати з урахуванням природних гідроморфометричних характеристик регульованої ділянки річки.

4 Стійкість запроектованого русла слід перевіряти на незаносність і нерозмивність за формулами транспортуючої здатності для завислих наносів і для витрати донних наносів.

5 Компонування виправних споруд слід виконувати з урахуванням розміщення регуляційної траси, місцевих топографічних умов, характеру грунтів, що складають ложе річки, і спостереженого переформування побутового русла і його берегів.

Приклад. Проектування регуляційної траси передгірської частини річки.

1 Вихідні дані: руслоформуюча витрата 3-10%-ної забезпеченості Q=100м3/с; уклон вільної поверхні І=0,0017; коефіцієнт шорсткості русла n=0,04; ложе річки складене гравелисто-гальковими і піщаними відкладами; середня швидкість течії v=1,4м/с; кут повороту j=60°; середній діаметр наносів dср=0,8мм; середньозважена гідравлічна крупність w=0,007м/с.

2 При проектуванні регуляційної траси вирішують такі питання:

• встановлюється вісь траси, при цьому слід мати план існуючого русла;
• визначають ширину і глибину траси і проектують поперечні перерізи;
• виконують перевірочні розрахунки.

3 Проектування осі регуляційної траси может бути виконане кількома способами. Тут розглянемо два способи.

3.1 Спосіб проф. М.В.Потапова. Згідно з рекомендаціями М.В.Потапова, вісь траси окреслюється плавно сполученими кривими лініями з короткими прямими вставками між ними. Цим умовам відповідає синусоїда або пружна крива.

Для креслення регулювальної траси, користуючись матеріалами вишукувань, визначають ширину і середню глибину на стійких ділянках побутового русла. В тих випадках, коли немає даних вишукувань, зазначені параметри визначають за емпіричними морфометричними залежностями.

3.1.1 Визначення стійкої ширини русла на прямій ділянці річки.

За формулою С.Т. Алтуніна

м,(И.1)

де Q - руслоформуюча витрата, м3/с;

I - уклон вільної поверхні;

А - параметр, що залежить від типу поперечного профилю і характеристики ділянки річки (таблиця И.2 ).

3.1.2 Середня глибина визначається за формулою

,(И.2)

(И.3)

Прирівнюючи праві частини рівнянь (И.2) і (И.3) та враховуючи формулу Маннінга

одержимо

м.

3.1.3 Радіус кривизни русла призначають залежно від розмірів потоку і експлуатаційних вимог

м.

3.1.4 При трасуванні кривої 1-2-3 по синусоїді (рисунок И.1) маємо

м,(И.4)

м,

.

Криву будуємо за рівнянням

.

Таблиця И.1 - Координати поперечного профилю русла на криволінійній ділянці

3.2 Спосіб С.Т. Алтуніна.

3.2.1 За способом С.Т. Алтуніна вісь регулювальної траси слід окреслювати по сполучних дугах окружностей двома-трьома радіусами:

R1 від 7 до 8В R2 від 5 до 6В R3 =3,5В

Згадані рекомендації використані при побудові регулювальної траси, наведеної на рисунок И.1 :м; м.

3.2.2 Ширину стійкого русла на криволінійній ділянці за рекомендаціями С.Т. Алтуніна приймають: м.

3.2.3 Поперечний переріз стійкого русла на прямолінійних ділянках може бути побудований за рівнянням параболи другого порядку

(И.5)

Параметр 2p визначається при м і м, тобто

Таблиця И.2 - Координати поперечного профилю русла на прямолінійній ділянці

На підставі цих даних побудовано поперечний переріз для прямолінійної ділянки (рисунок И.2,а)

Для криволінійних ділянок поперечний профіль русла можна наближено визначити за формулою

,(И.6)

де RВН - радіус кривизни зовнішнього угнутого берега;

b=0,5Bk; K=5,34 (для випадку, коли вода вміщується в руслі); м;

- середня глибина стійкого русла на криволінійній ділянці, для

визначення якої користуються формулою Бусинеска

))=2,26 м(И.7)

Таблиця И.3 - Координати поперечного профилю русла на криволінійній ділянці

За цими даними побудовано стійкий поперечний переріз, набутий руслом на криволінійній ділянці річки (рисунок И.2,б).

Запроектоване русло піддають перевірочним розрахункам.

4 Перевірочний розрахунок. Такий розрахунок виконують по ділянках, для кожної з яких визначають основні гідравлічні елементи при пропусканні розрахункової витрати.

Внаслідок розрахунку уточнюють рівні води, ширину русла на ділянках і у разі потреби змінюють і положення траси.

4.1 Для оцінки стійкості запроектоване русло перевіряють на незаносність і нерозмивність. Перевірку виконують для прямих або слабко вигнутих ділянках траси.

4.2 Незаносність запроектованого русла перевіряють за кількома показниками.

4.2.1 Перший показник - дотримання морфометричної залежності, що має такий вигляд

,(И.8)

де m - показник степеня, що залежить від характеристики ділянки річки (для передгірських ділянок приймається рівним 0,8);

k - коефіцієнт, який для стійких алювіальних русел в середньому може бути

прийнятий рівним 10.

Тоді маємо: , або 17,818,2, тобто рівність (И.8) виконується.

4.2.2 Другий показник - достатня транспортуюча здатність зарегульованого русла відносно завислих наносів, яка повинна бути не менше, ніж в побутовому руслі, тобто

регбыт.(И.9)

4.2.3 Транспортуюча здатність потоку для гідравлічної крупності в межах 0,0020,008 м/с визначається за формулою Е.А. Замарина

.(И.10)

4.2.4 Визначаємо невідомі гідравлічні параметри зарегульованого і побутового русла.

Середню швидкість зарегульованого потоку води знайдемо за формулою

м/с.

Гідравлічний радіус побутового русла можна знайти за формулою Шезі

(И.11)

звідки ср.бытм.

Тоді маємо

Тоді маємо

рег= 3,95 кг/м3,

быт = 3,23 кг/м3.

З розрахунку видно, що умова (И.9) виконується, тобто 3,95 > 3,23.

4.2.5 Третій показник - достатня пропускна здатність зарегульованого русла відносно донних наносів

(Qдон)рег ³ (Qдон)быт.(И.12)

Витрата донних наносів в перерізі потоку визначаємо за формулою

Qдон=qдон×B×k,(И.13)

де k - коефіцієнт активної ширини руху донних наносів, що дорівнює приблизно

0,5;

qдон - питома витрата донних наносів, яку можна визначити за залежністю Г.І. Шамова

qдон=0,95,(И.14)

де v - середня швидкість потоку;

v0 - швидкість потоку на початку волочіння наносів, що визначається за формулою

v0=3,88.(И.15)

Тоді маємо

(v0)рег== 0,381 м/с,

(v0)быт=м/с,

(qдон)рег==0,366 кг/с на 1 м,

(qдон)побут==0,262 кг/с на 1 м,

(Qдон)рег= 0,366×36×0,5 @ 6,6 кг/с,

(Qдон)побут= 0,262×45×0,5 @ 5,9 кг/с.

Примітка. В останній залежності (Qдон)побут

B=Q:v×hcеp.побут=100:1,4×1,6=45 м.

Однак при більших значеннях rрег і (Qдон)рег порівняно з побутовими може розмиватися русла. Це буде в тому випадку, коли донна швидкість потоку на розглянутій ділянці зарегульованого русла більше швидкості, при якій починається масовий рух донних наносів, тобто

vдон >vпр.в,(И.16)

де vпр.в - верхня гранична швидкість, при якій починається масовий рух донних

наносов, визначається за формулою Г.І. Шамова

vпр.в.=6= 0,6 м/с.

Донну швидкість на висоті виступів шорсткості D можна визначити за формулою В.М.Гончарова

vдон=м/с,

де q - питома витрата води, яку можна визначити орієнтовно для осереднених

характеристик річки як q=hcpv=1,821,53=2,78 м3/с на 1 м;

D - висота виступів шорсткості, яку можна прийняти рівною dcp=0,0008 м.

Так як vдон=0,47< vпр.в.=0,6м/с, то умова нерозмивності потоку (И.16) також дотримується.

Додаток К

(рекомендований)

Гідравлічний розрахунок масивних шпор

Захисні споруди на гірській ділянці річки намічаємо у вигляді системи коротких поперечних шпор постійного типу.

План ділянки русла в місці захисту в масштабі 1:5000 зображено на рисунок К.1.

1 Вихідні дані. Розрахункова руслоформуюча витрата ; поздовжній уклон річки . Склад донних наносів, що складають русло, наводиться в таблиці К.1.

Таблиця К.1 - Склад донних наносів

Русло річки складене галькою з піском, близьким за фракційним складом до донних річкових наносів. Береги складені лесоподібними суглинками потужністю 1,5 м.