Страница 17: ВСН 163-83. СН 163-83. Учет деформаций речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (Нефтегазопроводов) (41660)

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 PW искомых значений скорости W10. Величину PW % рекомендуется вычислять по формуле

PW=1(/(nWNW))??100,(80)

где nW - 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; NW - 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

=4,17TW/(nW),(81)

где TW - 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

Hср/??1/2??,(82)

где Hср - 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

(83)

или

.(84)

Для волн на течении, имеющих среднюю длину , равную заданной средней длине волн при отсутствии течения вычисляют среднюю высоту по формуле

=(1??v/),(85)

среднюю скорость по формуле

=??,(86)

средний период по формуле

=/(87)

и скорость волнообразующего ветра Wv по формуле

Wv=W10(1±/),(88)

где v - средняя скорость попутного (знак плюс) или встречного (знак минус) волнам течения в слое воды от поверхности до горизонта z=/2??.

Расчет по формулам (85)-(88) следует выполнять при относительной скорости попутного течения /??1,0 и относительной скорости встречного течения v/??0,5, поскольку при других значениях относительной скорости течения ветровые волны не образуются.

Результаты расчетов, выполняемых для нескольких заданных значений должны быть представлены в виде графиков зависимости элементов волн на течении от скорости волнообразующего ветра. Эти графики используются для определения основных элементов ветровых волн на течении при заданных значениях скорости волнообразующего ветра, в частности, при расчетной скорости ветра малой повторяемости (1 раз в п лет).

8. Переход от средних значений элементов воли к значениям элементов заданной обеспеченности в системе волн и выбор этой обеспеченности должны осуществляться по СНиП 2.06.04-82.

Определение режимных характеристик волнения

9. Режимные характеристики волнения достаточно определять для трех расчетных точек на трассе перехода: двух крайних (прибрежных) и одной промежуточной. Из промежуточных точек выбирается та, в которой при всех направлениях или большинстве направлений волнообразующего ветра высота волн больше, чем в других промежуточных точках.

10. Обеспеченность в режиме высоты волн i-той обеспеченности (в системе волн) следует принимать равной обеспеченности той скорости ветра, которая соответствует заданной высоте волн на графике зависимости высоты воли от скорости волнообразующего ветра заданного направления или группы направлений. Исходя из этого частные (для отдельных направлений штормов) многолетние кривые обеспеченности высот волн следует получать путем перехода от ординат (скоростей ветра) частных многолетних кривых обеспеченности скоростей волнообразующего ветра за безледоставный период к ординатам (высотам волн) искомых кривых по графикам зависимости высот волн от скоростей ветра для каждого из рассматриваемых направлений. Суммарную многолетнюю кривую обеспеченности высот волн следует строить путем обобщения частных многолетних кривых обеспеченности высот волн.

11. Повторяемость высот волн в пределах выбранной градации волнения заданного направления следует определять по многолетней кривой обеспеченности высоты воли этого направления как разность обеспеченностей, соответствующих нижней и верхней границам градации высоты волн. Полученные таким путем сведения о повторяемости высот волн по всем градациям высоты и по всем направлениям волнения должны быть представлены в виде таблицы, которая используется для расчетов деформаций берегов и береговых отмелей, вдольберегового транспорта наносов и заносимости прорези на участке расположения перехода трубопровода через водоем.

12. Высоты волн малой повторяемости (1 раз в п лет) рекомендуется определять по СНиП 2.06.04-82 в соответствии с расчетными значениями скоростей ветра или снимать по расчетным значениям скоростей ветра малой повторяемости с графиков зависимости высот волн от скорости ветра, построенным для каждого направления, для групп направлений или для всех направлений.

Пример расчета элементов ветровых волн на течении

Рассчитать элементы ,,, ветровых волн, образовавшихся на попутном (=0,8 м/с) или встречном (=-0,8 м/с) течении в глубоководном водоеме при длине разгона волн , если для заданного пункта водоема имеются графики зависимостей =f1(W10) и =f2(W10), построенные для условий отсутствия течения.

Весь диапазон длин воли на стоячей воде, заданный графиком =f2(W10), разбиваем на ряд значений; для каждого значения определяем по графикам соответствующие ему значения и W10 и результаты записываем в табл. 30. Дальнейший расчет элементов волн на течении производим отдельно для каждого значения длины волны. Например, если на стоячей воде при скорости ветра W10=10 м/с образуются волны высотой =0,335 м и длиной =5,85 м (табл. 30, графа 5), расчет выполняем следующим образом.

Таблица 30

Расчетные элементы ветровых волн на попутном и встречном течении