ВСН 163-83. Учет деформаций речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (Нефтегазопроводов)

Применение формулы (78) ограничено значениями k_F£250. Формула неприменима для водоемов с аномальным и искаженным естественным режимом уровня.

24. Годовую величину колебаний уровня расчетной обеспеченности при отсутствии данных наблюдений следует определять по теоретической кривой обеспеченности, которая строится по значениям коэффициента асимметрии С_s=0 и коэффициента вариации C_v, равного коэффициенту вариации годовых величин колебаний уровня изученных водоемов данного региона.

25. Годовые величины колебаний уровня различной обеспеченности при наличии многолетних наблюдений необходимо определять по эмпирической кривой обеспеченности.

Многолетнюю величину колебаний уровня заданной обеспеченности определяют по эмпирическим кривым обеспеченности годовых экстремальных уровней как разность между максимальным и минимальным значениями уровня, имеющими одинаковую обеспеченность, равную заданной.

26 Величины колебаний уровня в безледный период и периоды ледовых явлений необходимо определять, в соответствии с требованиями п. 22 и 25 настоящего обязательного приложения, путем выборки данных наблюдений не за весь год, а за указанные периоды или фазы режима водоема.

27. Кратковременные колебания уровня (продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток), вызываемые ветровыми сгонами-нагонами, сейшами и попусками ГЭС (на речных водохранилищах), определяют по записям уровня самописцем или по данным учащенных наблюдений на гидрологическом посту.

При отсутствии наблюдений величины сгона и нагона рекомендуется вычислять по формуле (77), величину сейшевых колебаний уровня допускается принимать приближенно равной величине сгонно-нагонных колебаний, а величину колебаний DZ_Q м, вызванных попуском ГЭС, вычислять приближенно по формуле

DZ_Q=DQ_п/(В_В ), (79)

где DQ_п - изменение расхода за время попуска, м³/с; В_В - ширина и H_ср - средняя глубина водохранилища на участке расположения перехода, м; g - ускорение свободного падения, м/с².

Формулу (79) целесообразно применять для руслового приплотинного участка протяженностью несколько десятков километров, а также для руслового участка в зоне выклинивания подпора, если водохранилище входит в каскад и ограничено гидроузлом в верхнем (входном) створе, через который осуществляются попуски.

28. Средний суточный уровень малой повторяемости - 1 раз в п лет - необходимо рассчитывать по многолетней эмпирической кривой обеспеченности средних суточных уровней в соответствии со значениями обеспеченности Р % (табл. 29) при анализе режима уровня за весь год, а для безледного периода и периодов ледовых явлений (замерзание, ледостав, вскрытие) значения обеспеченности (табл. 29) следует умножить на частное от деления продолжительности года на продолжительность соответствующего периода (в сутках).

Таблица 20

Годы

1

5

10

20

50

100

Р %

0,27384

0,05477

0,02738

0,01369

0,00548

0,00274

29. Значения среднего годового, среднего месячного уровней и средних уровней за безледоставный период и периоды ледовых явлений повторяемостью 1 раз в n лет (вероятностью превышения (1/n) 100%) следует определять по многолетним эмпирическим кривым обеспеченности названных уровней в соответствии с заданным значением обеспеченности (вероятности превышения).

30. Для построения надежных многолетних кривых обеспеченности уровней, оказанных в п. 29 настоящего обязательного приложения, для гидрологического поста А с коротким рядом наблюдений п пользуются следующим приемом.

Выбирают ближайший к рассматриваемому посту А и участку расположения перехода трубопровода пункт-аналог Б с длинным рядом наблюдений N и строят многолетнюю за N лет кривую обеспеченности уровней в пункте Б, затем - кривые обеспеченности за период п лет синхронных наблюдений в обоих пунктах и график связи значений уровня, соответствующих одинаковой обеспеченности на обеих кривых. По графику связи осуществляют переход от ординат (значений уровня) многолетней кривой обеспеченности уровней в пункте-аналоге Б к ординатам искомой многолетней кривой обеспеченности в заданном пункте А.

31. Перечисленные в настоящем обязательном приложении характеристики режима уровня необходимо учитывать при оценке изменения глубин в створе перехода трубопровода, при расчетах элементов волн, при расчетах переформирования берегов и деформаций дна береговых отмелей, при расчетах вдольбереговых перемещений наносов и оценках заносимости прорезей, а также при выборе технических средств и сроков проведения строительных работ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 13 Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЖИМА ВЕТРА Получение исходных данных

1. Характеристики режима ветра на участке расположения перехода трубопровода через водоем следует определять по данным многолетних систематических наблюдений за ветром на ближайшей и репрезентативной для участка водоема метеорологической станции УГКС. С точки зрения репрезентативности предпочтительными являются островные и плавучие станции, а из береговых станций - расположенные на открытой местности и ближе к водоему и створу перехода трубопровода.

2. Переход от скорости ветра в выбранном опорном пункте к скорости на участке расположения перехода трубопровода через водоем следует осуществлять по графику связи скоростей, который строится по материалам синхронных наблюдений за период гидрологических изысканий на участке. Синхронными наблюдениями должен быть охвачен широкий диапазон изменения скорости ветра всех направлений.

В случае частичной защищенности ветроизмерительных приборов график связи скорости ветра необходимо строить для отдельных направлений или групп направлений ветра.

3. Скорости ветра в пункте временных наблюдений на участке расположения перехода трубопровода должны быть приведены к высоте 10 м под водной поверхностью путем умножения на коэффициент, равный 1,1 и 0,9 при измерениях ветра на высотах соответственно 5 и 20 м и более над поверхностью водоема. Кроме того, скорости, измеренные флюгером, требуется откорректировать умножением на коэффициент, равный 0,95 для скоростей около 25 м/с и 0,9 для скоростей W₁₀³30 м/с.

4. Для получения текущей информации о ветре на сети метеорологических станций УГКС следует использовать Метеорологические ежемесячники и Метеорологические ежегодники, а для получения обобщенных многолетних характеристик ветра - Справочник по климату СССР (ч. III, ветер).

Определение средней скорости ветра

5. Средние суточные значения скорости ветра определяют осреднением данных наблюдений в стандартные сроки или ежечасных данных за сутки, средние месячные значения - осреднением средних суточных скоростей за месяц и средние годовые значения - осреднением месячных скоростей за год.

6. Средние месячные значения скорости ветра в многолетнем разрезе определяют путем осреднения средних значений за один и тот же месяц всего ряда лет наблюдений. Среднее многолетнее значение скорости вычисляют осреднением средних месячных скоростей в многолетнем разрезе за все месяцы года.

7. По средним, а также максимальным и минимальным месячным значениям скоростей ветра за многолетний период наблюдений следует построить график годового хода этих скоростей, а по средним годовым значениям - график многолетнего хода скоростей ветра. На оба графика наносят горизонтальной линией среднее многолетнее значение скорости.

8. Средние значения скорости за безледный период и периоды ледовых явлений в отдельные годы определяют путем осреднения средних суточных значений скорости за каждый из указанных периодов, а в многолетнем разрезе - путем осреднения полученных значений скорости за весь ряд лет наблюдений.

Определение обобщенных характеристик режима ветра

9. Обобщенными многолетними характеристиками режима ветра на участке расположения перехода трубопровода через водоем являются повторяемость и обеспеченность (вероятность превышения) ветра различной скорости и разных направлений, а также повторяемость и обеспеченность продолжительности непрерывного действия ветра различной скорости и разных направлений.

10. Повторяемость ветра заданной скорости и заданного направления следует определять как число случаев наблюдений такого ветра, выраженное в процентах от общего числа систематических наблюдений за многолетний период. Сведения о повторяемости требуется представлять в виде таблицы распределения данной характеристики по градациям скорости и направления ветра, а также в виде розы ветров (рис. 37) или графика повторяемости ветра различной скорости по направлениям (рис. 38).

Рис. 37. Poза ветров (повторяемость ветра различной скорости по направлениям).

1-5 - W₁₀ соответственно 1-5, 5-10, 10-15, 15-20,>20 м/с.

11. Обеспеченность скорости ветра следует определять как число случаев наблюдений ветра заданной скорости и выше, выраженное в процентах от общего числа систематических наблюдений за многолетний период, и представлять в виде частных (для отдельных направлений ветра) и обобщенной (для всех направлений) кривых обеспеченности.

12. Продолжительность (в часах) непрерывного действия ветра различной скорости и разных направлений требуется определять, по хронологическим графикам скорости и направления ветра, которые строят по данным ежесуточных дискретных (8 сроков) наблюдении или по ежечасным данным в случае регистрации ветра самописцем. Для каждой заданной градации скорости ветра заданного направления определяют среднее и наибольшее значения продолжительности. Результаты обработки представляют в виде таблицы распределения средних и наибольших продолжительностей действия ветров по градациям скоростей и по направлениям.

13. При наличии не менее 50 значений продолжительности, полученных для заданной градации скорости ветра заданного направления, а также по всем направлениям, следует составить таблицу распределения повторяемости периодов непрерывного действия ветра по градациям продолжительности и построить интегральную кривую обеспеченности продолжительностей периодов действия ветра.

Рис. 38. Распределение повторяемости ветра различной скорости по направлениям.

1-5 - W₁₀ соответственно 1-5, 5-10, 10-15, 15-20,>20 м/с.

14. Обобщенные многолетние характеристики режима ветра на участке незамерзающего водоема необходимо составлять по данным наблюдений за весь год, а на участке замерзающего водоема, кроме того, - отдельно за безледный период и периоды ледовых явлений.

15. Наряду с многолетними характеристиками, отвечающими осредненным за многолетний период условиям, следует получить обобщенные характеристики режима ветра за год с высокой и год с низкой ветровой активностью. Эти годы можно установить по графику многолетнего хода скорости ветра или по таблице средних годовых значений скорости ветра, выбрав годы с наибольшим и наименьшим значениями средней годовой скорости.

Определение расчетных скоростей ветра малой повторяемости

16. Расчетные скорости ветра малой повторяемости (1 раз в 10 лет) следует определять по многолетней эмпирической кривой обеспеченности скорости ветра всех направлений (рис. 39) в соответствии со значениями вероятности превышения P_W искомых значений скорости W₁₀. Величину P_W % рекомендуется вычислять по формуле

P_W=1(/(n_WN_W))×100, (80)

где n_W - число лет, в течение которых один раз в один из стандартных сроков систематических ежесуточных наблюдений скорость ветра может быть равной заданному значению W₁₀ или превышать его; N_W - число срочных наблюдений за ветром в году.

Кривая обеспеченности спрямляется на билогарифмической клетчатке вероятности (см. рис. 39) и поэтому легко экстраполируется в область малых значений обеспеченности и соответственно в область больших значений скорости ветра.

17. Расчетные скорости ветра малой повторяемости для отдельных направлений необходимо определять по многолетним эмпирическим кривым обеспеченности скорости ветра отдельных направлений в соответствии со значениями обеспеченности %, которые рекомендуется вычислять по формуле

=4,17T_W/(n_W ), (81)

где T_W - продолжительность непрерывно действия ветра, которую допускается принимать для озер и водохранилищ равной 6 ч и для моря - 12 ч;

- число суток наблюдений за ветром в году; - повторяемость ветра заданного направления, выраженная в долях единицы от суммы повторяемости ветров всех направлений.

18. При определении расчетных скоростей ветра малой повторяемости для отдельных периодов года, например для безледоставных периода или периода ледовых явлений, на участке расположения перехода трубопровода величины и в формулах (80) и (81) нужно вычислять соответственно как среднее за многолетний период число срочных наблюдений и число суток наблюдений за ветром в рассматриваемую фазу режима водоема. Кривая обеспеченности скорости ветра и величины , , в данном случае также должны соответствовать заданному периоду времени.

Рис. 39. Эмпирическая кривая обеспеченности скорости ветра на клетчатке вероятности.

19. Характеристики режима ветра на участке расположения перехода трубопровода через водоем следует использовать для расчетов характеристик режима ветрового волнения, ветроволновых течений и ветрового нагона, вдольбереговых перемещений наносов и заносимости траншей.

ПРИЛОЖЕНИЕ 14 Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЖИМА ВЕТРОВОГО ВОЛНЕНИЯ Получение исходных данных

1. Основными характеристиками ветрового волнения на участке расположения перехода трубопровода через водоем являются: зависимости элементов волн - высоты, длины и периода - от скорости и направления волнообразующего ветра на высоте 10 м над водной поверхностью; многолетние статистические показатели режима волнения - повторяемость и обеспеченность (вероятность превышения) высоты волн; расчетные высоты волн малой повторяемости (1 раз в п лет).

2. Зависимости элементов волн от скорости и направления волнообразующего ветра необходимо устанавливать путем расчетов с привлечением данных натурных наблюдений, полученных в результате гидрологических изысканий. Данные натурных наблюдений используют для корректировки результатов расчетов, если систематические отклонения измеренных величин от рассчитанных составляют 10 % и более.

3. Многолетние характеристики режима волнения следует определять на основании соответствующих многолетних характеристик режима волнообразующего ветра в безледный период и зависимостей элементов волн от скорости и направления ветра.

Расчеты элементов волн

4. Расчеты элементов волн рекомендуется выполнять для 3-5 точек в створе перехода трубопровода через водоем. Если протяженность створа перехода не превышает 3 км, а длины разгона волн и глубины по основным направлениям разгона волн различаются не более чем в 1,5 раза, допускается назначать три расчетные точки; две - у внешних склонов береговых отмелей и одну - примерно на продольной оси водоема.

В створах перехода трубопровода на участках, где ширина водоема превышает 3 км, а длины разгона волн и глубины различаются более чем в 1,5 раза, между расчетными точками у береговых отмелей необходимо назначать 2-3 промежуточные точки.

5. Элементы волн в расчетных точках необходимо определять по СНиП 2.06.04-82 и представлять, в виде графиков зависимости каждого элемента волн от скорости ветра и в виде эпюр распределения основных элементов волн (высота, длина, скорость, период) по створу перехода при расчетных значениях скорости ветра, действующего слева и справа от створа.

6. Элементы волн на трассе перехода трубопровода через проточный водоем, например через речное водохранилище руслового типа с выраженным стоковым течением, следует рассчитывать с учетом влияния течения на формирование волн. При этом нужно иметь в виду, что учет влияния течения целесообразен в тех случаях, когда оно вызывает изменение элементов волн по сравнению с их элементами при отсутствии течения на 10 % и более и когда соблюдается условие

H_ср/ ³1/2p, (82)

где H_ср - средняя глубина водоема на пути волн; - средняя длина волн.

7. Расчет элементов волн на течении требуется выполнять в следующем порядке. По графикам зависимости элементов волн от скорости ветра без учета течения, полученным в соответствии с требованиями п. 5 настоящего обязательного приложения, задают значения средней длины воли , и определяют соответствующие им значения средней высоты , среднего периода волн и скорости W₁₀ волнообразующего ветра. Значение средней скорости волн без учета течения вычисляют по формуле