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

49,5

376

66

0,281

4,693

6,82

180

0,223

56,3

442

64

0,179

7,008

11,42

200

0,136

63,3

506

68

0,107

12,456

18,43

220

0,079

70,2

574

71

0,063

22,083

30,89

240

0,047

77,2

645

52,98

Значения В_k и r_k перенесены из табл. 43. Соответствующие значения L_бk (в метрах) и взяты с графика (рис. 49). Этот график зависимости и L_б от В построен по данным, полученным в результате наложения промежуточных значений полной ширины отмели (0,25В_о, 0,50В_о, 0,75В_о) на первоначальный профиль берега с соблюдением коэффициента аккумуляции c=0,7 (табл. 45).

Таблица 45

В_k/В_о

В_k м

м²

L_бk м

0,25

77,7

155,4

24,0

0,50

155,4

380,1

48,8

0,75

233,1

600,3

77,0

1,00

310,8

894,7

109,4

Координаты криволинейной части профиля береговой отмели для вышеприведенных стадий ее развития приведены в табл. 42 (графы 6-8). Результаты наложения этих профилей на начальный профиль берега показаны на рис. 50.

Рис. 49. Зависимости объемов разрушений (1) и смещений береговой линии L_бk м (2) от ширины отмели В.

В табл. 44 приведены приращения объема разрушения D и соответствующие средние значения . Время Dt вычислено по формуле (54), в которой R_k=7,95N и сопротивляемость породы волновому воздействию принята равной e=800 т/м². В рассматриваемом примере N=214 сут, или 5136 ч. Следовательно, =7,95×5136 =40831 , а приращение времени

Dt=(eD )/R_k=(800D )/(4083l )=0,0195 (D )/ .

Рис. 50. Пример графического наложения промежуточных значений полной ширины отмели (0,25В_о, 0,50В_о, 0,75В_о) на первоначальный профиль берега.

Суммарное значение t приведено в последней графе табл. 44. По данным табл. 44 строится график зависимости L_б и В от t (рис. 51). По этому графику могут быть получены значения смещения береговой линии и ширины береговой отмели на любой интересующий потребителей срок. В частности, на 30-летний срок эксплуатации перехода трубопровода смещение береговой линии L₃₀=70 м, а ширина береговой отмели В₃₀=220 м.

Рис. 51. Изменение ширины отмели В (1) и смещения береговой линии L_б (2) во времени t.

ПРИЛОЖЕНИЕ 20 Рекомендуемое

ПРИМЕР РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ВЗВЕШЕННЫХ И ДОННЫХ НАНОСОВ, ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ВДОЛЬБЕРЕГОВЫМ ТЕЧЕНИЕМ ЧЕРЕЗ СТВОР БЕРЕГОВОЙ ОТМЕЛИ ВОЛНАМИ ОДНОГО НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕЧЕНИЕ ЗАДАННОГО СРОКА (ОДИН МЕСЯЦ) 1. Скорость и повторяемость ветра различных градаций (табл. 46) в течение заданного срока (в данном примере один месяц) взяты из Справочника по климату СССР (вып. III, ветер) по ближайшему репрезентативному для участка водоема пункту наблюдений.

2. Продолжительность действия ветра каждой градации скорости (графа 3 в табл. 46) вычислена путем умножения данных графы 2 на продолжительность заданного периода в часах за вычетом штилевого периода (30 сут´24 ч-60 ч=720-60=660ч).

3. Высоты волн, для средней скорости ветра каждой градации вычислены согласно требованиям СНиП 2.06.04-82 с использованием крупномасштабной (1:50000) карты водоема в изобатах.

4. Площадь живого сечения F по створу береговой отмели, имеющей уклон 0,02-0,03, принимается равной произведению ширины зоны разрушения волн В_р на среднюю глубину Н_о в пределах между урезом и линией начала разрушения волн, где глубина равна Н_р=1,3h_1%.

5. Средняя скорость вдольберегового сечения v (графа 5) вычисляется по формуле (101) с учетом коэффициента 0,83 и ширины береговой отмели В до 100 м, независимо от высоты волн.

6. Средняя мутность воды r_ср в пределах зоны разрушения волн каждого диапазона вычисляется по формуле (57), а входящая в эту формулу величина w_т рассчитывается по формуле (58) с учетом характеристик донного грунта, представленных в табл. 47.

Таблица 46

Скорость ветра W₁₀ м/с

Повторяемость ветров различной скорости р %

Продолжительность действия ветров t ч

Высота волны h_1%, м

Средняя скорость течения v м/с

Площадь живого сечения F м²

1

2

3

4

5

6

2,5-5,0

3,36

222

0,22

0,08

13

5,0-7,5

1,91

126

0,45

0,17

17

7,5-10,0

0,34

22

0,65

0,25

24

10,0-12,5

0,09

6

0,82

0,32

30

12,5-15,0

0,06

4

0,98

0,38

36

15,0-17,5

0,01

0,7

1,14

0,44

40

Средняя мутность на отмели r_ср кг/м³

Расход взвешенных наносов R_вз кг/с

Расход донных наносов R_д кг/с

R_вз+R_д кг/с

Общее количество наносов (R_вз+R_д)t_т

7

8

9

10

11

0,080

0,083

-

0,083

66,33

0,194

0,560

0,280

0,840

381,02

0,267

1,602

0,384

1,986

157,29

0,326

3,130

0,376

3,506

75,73

0,340

4,651

0,372

5,023

72,33

0,440

7,744

0,310

8,044

20,27

Гидравлическая крупность и донных грунтов определяется по табл. 13, на основании фракционного состава.

7. Расход взвешенных наносов R_вз определяется по формуле (63) как произведение данных граф 5-7 и табл. 46.

8. Расход донных наносов R_д определяется по табл. 16 из соотношения расходов донных и взвешенных наносов при заданных значениях высот волн.

9. Полный расход наносов R_т определяется как сумма расходов взвешенных и донных наносов:

R_т=R_вз+R_д

Таблица 47

d мм

d_ср мм

u м/с

р_d %

р_du*

0,1-0,05

0,075

0,0032

12,8

0,00041

0,05-0,01

0,03

0,00062

6,5

0,00004

0,00045

* При вычислении р_du, значение р_d берется в долях единицы, т.е. 0,128 и 0,065 соответственно.

10. Количество наносов, перемещаемых волнами каждого диапазона высоты (графа 11), принимается равным произведению суммы расходов взвешенных и донных наносов (R_вз+R_д) на продолжительность действия ветра (графа 3)соответствующей градации, выраженной в секундах.

11. Количество наносов, перемещаемых в результате действия ветров всех градаций скорости данного направления за расчетный период, определяется путем суммирования всех значений графы 11 в табл. 46.

12. Аналогичным способом определяем перемещение наносов для каждого направления действия ветра со стороны водоема (исходя из 8 или 16 румбов). Затем суммированием определяется количество наносов, перемещаемых слева и справа от нормали к линии берега, a также величина и направление результирующего перемещения наносов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 21 Рекомендуемое

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЗАНОСИМОСТИ ТРАНШЕИ НА БЕРЕГОВОЙ ОТМЕЛИ На береговой отмели, имеющей ширину В=100 м и среднюю глубину Н_о=0,5 м, сооружена траншея вдоль створа, ориентированная по нормали к генеральному направлению линии берега на участке перехода трубопровода через водоем.

Длина траншеи 100 м, ширина 30 м, глубина (от поверхности воды) 3,0 м.

Расчетную высоту волны h_1% принимаем равной 1,0 м. Содержание мелких фракций в породах отмели характеризуется следующими значениями: d₁<0,01 мм - 1%; d₂»0,01¸0,05 мм - 30%; d₃»0,05¸0,1 мм - 1%; d₄>0,1 мм - 68%.

Количество наносов, переносимое через створ отмели в течение трех месяцев, согласно расчетам по п. 15.7-15.14, составляет 31769 м³.

1. В течение одной декады сезона через створ береговой отмели перемещается следующее количество наносов: 31769/9=3491 м³.

2. Количество донных наносов, аккумулирующихся в траншее в течение одной декады, согласно п. 15.17, составляет в среднем 10% общего количества перемещаемых вдоль берега наносов, т.е. 349 м³.

3. Слой отложения наносов в траншее за счет поступления донных наносов при условии равномерного их распределения по всей поверхности дна траншеи составляет 349/(100×30)=0,12 м.

4. Поскольку содержание мелкозернистых фракций d<0,01 мм в грунтах отмели составляет 1%, то, то согласно табл. 19 п. 15.17, через траншею в течение одной декады будет перенесено за ее пределы 35% наносов их общего количества, что равно (3491×35)/100=1222 м³.

5. В траншею в течение декады из состава взвешенных наносов с крупностями частиц d>0,01 мм поступит 3491-(349+1222)=1920 м³.

6. Из 1920 м³ взвешенных наносов в траншее, имеющей относительную глубину h_i/H_o=(3,0-0,12)/0,5=5,76, в соответствии с табл. 20 п.15.17 (c=0,92), аккумулируется наносов 1920×0,92=1766 м³.

7. В случае равномерного распределения аккумулирующихся наносов по всей поверхности дна и бортов траншеи слой аккумуляции за одну декаду составит Dy=1766/3000=0,58 м.

8. Общий слой аккумуляции наносов за одну декаду за счет поступления взвешенных и донных наносов составит 0,58+0,12=0,70 м, а глубина траншеи уменьшится на эту величину, т.е. h_т=3,0-0,7=2,3 м.

9. Далее аналогичный расчет повторяется для следующих декад с учетом изменившейся глубины траншеи. Результаты дальнейших вычислений представлены в табл. 48.

Таблица 48

Заносимость траншей взвешенными и донными наносами по декадам безледоставного периода

Декада

Глубина траншеи

Коэффициент аккумуляции c (по табл. 20)

Объем аккумуляции взвешенных наносов за декаду 1920c м³

Слой отложений, м

h_т м

(h_т-0,12) м

относительная (h_т-0,12)/Н_о

взвешенных

взвешенных и донных (0,12 м)

1

3,00

2,88

5,76

0,92

1766,1

0,58

0,70

2

2,30

2,18

4,36

0,82

1574,0