Определение расхода воды и скорости течения на протоках при известных значениях ГВВ

Под гидрологическим обоснованием понимают, прежде всего, расчеты характеристик стока и уровней воды, русловых процессов и ледового режима водных объектов. При этом обязательно учитывается влияние этих сооружений на гидрологический режим.

Основными расчетными гидрологическими характеристиками (РГХ) в мостовой гидрологии являются максимальные расходы и уровни воды заданной вероятности превышения (обеспеченности). Расчет отверстия мостов невозможен без правильного определения расчетного уровня высоких вод и соответствующего расхода заданной вероятности превышения, так как от их величин зависят основные размеры мостового перехода.

Мостовые переходы строятся на длительный эксплуатационный срок, порядка 50-100 лет, поэтому при их проектировании необходимо предусматривать возможность пропуска высоких вод редкой повторяемости. Например, для сооружений I класса закладывается вероятность превышения 1 раз в 10000 лет (P=0,01%), для сооружений II класса – 1 раз 1000 лет (P=0,1%) [1].

Один из актуальных вопросов в обосновании конструкций и параметров водопропускных сооружений является определение максимального расхода и скорости течения воды на протоках в период половодья при известных расчетных уровнях от главного русла.

Сложность вопроса заключается в том, что протока занимает лишь небольшую часть от всего морфоствора реки, пропускную способность которой, в некоторых случаях, практически невозможно определить.

Основной прием расчета расходов и скоростей течения воды на протоке заключается в том, что поперечное сечение такого водотока рассматривается как составное, при этом профиль единого морфоствора разбивается вертикальными линиями [2, 3]. Границы линий определяются условно и проводятся от так называемого «водораздела» протоки от главного русла.

Максимальные расходы воды весеннего половодья, QР%, рассчитываются по обратному ходу от известной формулы для построения кривой зависимости
Q = f(H):

QР% = ω*h2/3*i1/2/n,

где ω – площадь поперечного сечения морфоствора при отметке уровня Н, м; n – коэффициент шероховатости русла или поймы; h – средняя глубина воды в русле или пойме, м; i – уклон водной поверхности.

В нашем случае, площадь поперечного сечения определяется по профилю в пределах вертикальных линий; среднюю глубину получаем по соотношению поперечного сечения морфоствора к ширине водной поверхности в тех же пределах вертикалей.

Коэффициент шероховатости следует привести согласно нормативным документам СП 33-101-2003, ВСН 163-83 или ПМП-91, а также уточнить по результатам полевых изысканий.

Уклон водной поверхности определяется согласно СП 33-101-2003 (прил. Б, табл. 13).

Для автоматизации обработки гидрологических данных, на практике инженерно-гидрологических расчетов используются различные программы, такие как «Морфоствор 1.0», «HydroGraph» и др.

 

Литература

1. Орлов В.Г. Основы инженерной гидрологии. – Ростов н/Д.: Феникс, СПб.: Северо-Запад, 2009, 192 стр.
2. Руководство по проектированию коренного улучшения судоходных условий на затруднительных участках свободных рек. Л.: Транспорт, 1974. 310 с.;
3. Спицын И.П., Соколова В.А. Общая и речная гидравлика. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 358 стр.