книги из ГПНТБ / Чернышов, Ф. М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек учеб. пособие

возможных габаритов пути для целого плеса, при построений кри­ вых свободной поверхности для участка, при решении задач распре­ деления расходов воды по рукавам, особенно с учетом намечаемых на затруднительных участках дноуглубительных и выправительных работ. • .

Попутно отметим, что при наличии натурных данных об уклонах свободной поверхности естественных потоков их всегда следует ис­ пользовать либо для непосредственного определения значения коэф­ фициента шероховатости участка, например, по формуле (36), ли­ бо для контроля принятой в расчете его величины. При наличии на­ турных данных о расходах или средних по сечению скоростей тече­ ния в русле реки или в отдельных рукавах разветвления в этих же

быть также' использована для определения расчетного расхода во­ ды при определении отметок гребней выправительных сооружении.

По графикам на рис. 67 и данным табл. 10 нетрудно убедиться, что каждому значению Фі(ст, р) >Фог(о\ Рої) соответствуют два гра­ ничных значения р, одно из которых дает более широкий, другое — более узкий профиль. Оба эти профиля удовлетворяют заданным условиям. Промежуточные профили, для которых Фі(с, р) имеет меньшее значение, могут обеспечить фактически ^большую глубину, чем глубина судового хода, первоначально принятая в формулах (35) и (37), или же большую ширину судового хода.

Очевидно, более широкие профили русла, как правило, отвечают перекатным сечениям, а более узкие —• плесовым. Кроме того, вы­ бор более широкого профиля для проектного русла переката позво­

Конечно, получение по данному методу диапазона граничных значе­

нение ширины выправительной трассы (ширины русла) мало влия­ ет на изменение глубины речного потока ( Г с р ~ В-°-25). Это несом­ ненно говорит о надежное™ предлагаемого метода расчета выпра­ вительной трассы и во многих случаях существенно упрощает усло­

встречаться в случаях, когда получается неравенство вида:

Если преобладающий тип сечения выделить невозможно, тогда либо определяют среднее значение оСр > і для отдельных групп пере­ катов (или для каждого переката), либо вычисляют среднее значе­ ние а с р для всего рассматриваемого участка реки по •Зависимости:

одновременной заменой в правых частях указанных формул произ-

фициента п на а, т. е. вместо формулы (45) используется формула (37). Вполне аналогично при расчете ширины выправительной трас­

Р)

ния р (если форма естественного русла не является близкой к пря­ моугольной или трапецеидальной), для которых и вычисляют вели­ чины двух возможных ширин выправительной трассы.

„ ^ С Х

( 4 6 )

- -4~ bVA

Р2

При определении значений р могут также использоваться таб­ лицы 3, 10 и 11. Если функция Ф(а, Р) принимает минимальное зна­ чение, ширина выправительной трассы определяется по оптимально­ му значению величины Ро, т. е. по формуле:

нимальной ширины выправительной трассы в случаях обеспечения максимально возможных габаритов судового хода по гидравличе­ ским условиям.

7) Устанавливают расчетный вариант ширины выправительной трассы исходя из следующих основных положений:

а) количество выправительных сооружений и их объем должны быть минимальными;

б) ширина выправительной трассы должна отвечать условию

к вписываться в русло реки с учетом обеспечения расчетного радиу­ са кривизны выправительной трассы г т [22], [30], [31]. Причем, расчетные значения гт должны быть увязаны с минимально допус­ тимыми радиусами кривизны судового хода [71, [32].

Очевидно, что в зависимости от геоморфологических особенно­ стей строения русла и его плановой"конфигурации возможно при­ нимать и переменную ширину выправительной трассы на затрудни­ тельном участке. При этом, как отмечалось ранее, для отдельных перекатов или перекатных участков допустимо принимать и проме­ жуточное между Вп и В\і значение ширины выправительной трассы. Однако здесь могут возникнуть затруднения при выборе ра-

• счетной величины рр и, следовательно, расчетного значения шири-5

Ёыше отмечалось, что естественные русла нередко имеют асим­ метричную форму поперечного сечения. Очевидно, такие русла по сравнению с призматическими и симметричными, равновеликими им по площади сечения, будут характеризоваться несколько мень­ шими значениями коэффициентов а и показателя степени т в урав­ нении T=f(B). Таким образом, асимметричность формы русла ука­ зывает на необходимость принимать при одном и том же значении

грассы по предлагаемому методу как бы сохраняет известную воз­ можность увеличения габаритов пути в несимметричных руслах по мере их преобразования дноуглубительными и выправительными работами в русла симметричной формы.

По-видимому, естественные русла рек с их углублением земле­ черпанием и стеснением выправительными сооружениями несколь­ ко изменяют не только размеры, но и формы поперечных сечений, за счет чего может произойти увеличение коэффициента о. Очевидно, сопоставление натурных или лабораторных данных, характеризу­ ющих значения а для перекатов до и после их выправления, позво­ лит определить это точнее. В то же время для участков рек, харак­ теризующихся примерно общими гидрологическими и геологически­ ми условиями, динамика русловых форм речных потоков вполне мо­ жет быть установлена сопоставлением коэффициентов а по пере­ катным участкам и по перевалам или уже выправленным перека­ там, что может быть подкреплено следующими соображениями.

.Надежность расчета ширины выправительной трассы зависит ог того, насколько полно морфометрическая функция Ф(о, (5) отража­ ет особенности динамики русловых процессов на участке и их взаи­ мосвязь с водным режимом реки, а также степенью ее освоенности в

выражений для коэффициентов устойчивости русла с точки зрения их качественной и количественной увязки с первичными и повторны­ ми объемами землечерпательных работ. Этот анализ показал, 4rq предложенные до настоящего времени коэффициенты устойчивости

русловой режим перекатов реки. Поэтому ЦИИИЭВТом дано обос­ нование новому критерию устойчивости речного русла, который и рекомендуется для использования при оценке объемов дноуглубле­ ния.

В качестве такого критерия предлагается принимать показатель степени-m в уравнении профиля сечения русла r = c o n s t £ m , обозна­ ченный авторами величиной А [33].

По приведенным выше зависимостям (28) — (38) нетрудно убе­ диться, что именно этот критерий устойчивости русла (в нашем слу-

чае т) и лежит в основе оценки значений м'орфометрических функ' цийФ(ст, Р).

Это дает основание .полагать, что рекомендуемый способ расчета ширины выправительной трассы для свободных рек имеет необхо

щими динамику русловых потоков. Очевидно, чем больше устойчи вость русла, тем должны быть надежнее результаты расчета по при­ ведённым выше формулам. Последнее обосновывает их рекоменда­ цию прежде всего для рек Сибири и Дальнего Востока, русла боль­ шинства которых сложены из гравийно-галечного грунта.

Распространение полученных расчетцых формул на русла, сло­ женные из легко подвижного грунта, требует дополнительных ис­ следований для получения более полных морфометрических зави­ симостей, определяющих функции Ф(сг, Р). Однако на уровне ТЭО, а также в других приближенных расчетах указанные расчетные за­ висимости могут использоваться и для рек этой категории.

Отметим также, что показатель формы профиля русла а в неяв­ ном виде заложен и в коэффициент устойчивости русла, предложен­ ный X. М. Полиным [34], который именуется -им «коэффициентом плеса». X. М. Полиным установлено, что у рек с относительно ус­ тойчивыми руслами многолетние кривые связи расходов и уровней воды более крутые,.чем у рек, имеющих -. менее устойчивые русла.

Поэтому при большей устойчивости русла для прироста уровня требуется относительно меньшее увеличение расхода воды. Это под­ тверждается и практикой землечерпания, из которой известно, что устойчивость судоходных прорезей выше на реках с крутой кривой H—l{Q). Эти данные и натурные наблюдения позволили X. М. По­ лину составить классификацию судоходных рек по степени устой­ чивости русла, основанную на определении производной расхода воды по уровню.

Однако, как справедливо отмечает Н. И. Маккавеев [33], на пу­ ти широкого применения этого интегрального показателя устойчи­ вости русла пока-имеются значительные затруднения. Их основная причина состоит в том, что станции и посты, на которых ведутся си­

ною в несколько километров, непосредственно прилегающей к ство­ ру измерения расхода воды. Аналитические же методы построения кривых # = f ( Q ) (без выполнения гидрометрических работ), как показали исследования Н.'И. Маккавеева, не обеспечивают необхо­

вполне обоснованным с физической точки зрений всеми ведущими специалистами в области речной гидротехники.

По-видимому, этим можно объяснить, что спустя почти 20 лет после предложения X. М. Полина ввести «коэффициент плеса» в ка­ честве путевой характеристики судоходного участка реки, этот по­

уменьшаясь при одних и тех же уровнях воды. В качестве интеграль­ ного показателя устойчивости русла им предложено принимать амплитуду сезонных изменений площади сечения, отнесенную к средней величине площади. Этим показателем по мнению автора (М. Ионидиса) можно оценивать возможные сезонные изменения пропускной способности рукавов разветвленного участка русла.

Подмеченные М. Ионидисом особенности русловых процессов дают основания заключить, что приведенную выше оценку осредненных морфометрических показателей русла т, а и Ф(о, |3) следует производить, во-первых, обязательно в многолетнем разрезе, а вовторых, дифференцированно по рабочим уровням съемки данного участка реки. Очевидно, эти уровни практически должны выбирать­

в) проектные уровни путевых работ; г) уровни, находящиеся в середине интервалов .между проект­

ными и указанными выше в пунктах «а» и «б».

При определении ширины выправительной трассы для обеспече­ ния максимально возможных по гидравлическим условиям габари­ тов судового хода таким характерным уровнем, очевидно, следует считать проектный уровень путевых работ.

Приведенные соображения еще раз указывают на необходи­ мость организаций систематических наблюдений (промеров) при выполнении путевых работ на затруднительных для судоходства участках рек. При этом очень важно, чтобы русловые наблюдения производились в сроки, соответствующие определенным фазам гид­ рографа, характерным с точки зрения проектирования выправи­ тельных сооружений и поддержания расчетных габаритов судового хода.

Изложенный выше.способ определения ширины выправитель­ ной трассы, строго говоря, предназначен для использования на однорукавных участках .судоходных рек. Между-тем, он может .быть