11

I. Методические указания по выполнению практических работ

1. Практическая работа №1

«Назначение габаритов судового хода, трассирование

дноуглубительной прорези с отвалом грунта»

Гарантированные (минимальные) размеры судового хода (Т_г, В_г, R_min) определяются:

Т_г = h_ос+h,

где: h_ос – осадка расчетного судна, м;

h – навигационный запас под днищем судна (зависит от осадки судна и рода грунта).

В практической работе h = 0,05÷0,1 м для h_ос<1,5 м;

h = 0,15÷0,2 м для h_ос>1,5 м.

Полученное значение Т_г округляется до 0,1 м.

Гарантированная ширина В_г и радиус закругления R_min принимаются в соответствии с классом водного пути:

1 класс	Вг = 100÷80 м	Rmin = 1000÷600 м
2 класс	Вг = 80÷60 м	Rmin = 600÷400 м
3 класс	Вг = 60÷40 м	Rmin = 400÷200 м

На плане участка наносится проектная изобата (красным цветом), равная Т_г. Намечается ось судового хода (длинной пунктирной линией) по линии максимальных глубин с радиусом закругления не менее R_min. Где не выдерживаются Т_г и В_г проектируются (трассируются) дноуглубительные прорези с соответствующими требованиями:

- иметь установленные габариты судового хода – Т_г, В_г, R_min;

- быть удобной и безопасной для судоходства (прямолинейной и пологой по направлению);

- иметь минимальный объем выемки.

Прорези разрабатываются землесосом с рефулером, поэтому отвал грунта укладывается вдоль прорези, его длина принимается равной длине прорези. Расстояние от оси отвала до оси прорези не должно превышать 2/3 длины рефулера; в практической работе его принимают для Q_т = 250, 650 м³/час примерно 100 м; для Q_т = 1000, 1500 м³/час примерно 150÷200 м.

При проектировании дноуглубительный прорезей и назначении отвала грунта следует руководствоваться указаниями разделов 3.1 и 3.2 [1].

2. Практическая работа №2 «Расчет гидравлических элементов потока в зоне распространения пятна мутности»

2.1. Общие сведения

Для получения расчетных значений скоростей течений и глубин потока на участке реки ниже отвала грунта верхней прорези строится план течений (поле средних скоростей потока). Все расчеты выполняются при рабочем уровне дноуглубительных работ Н_раб, которому отвечает расход воды Q, определяемый по кривой расхода для соответствующего номера опорного гидрологического поста.

План течений – это плановая двухмерная картина течения, составленная векторами средних скоростей потока, которые образуют плановую линию тока. Линии перпендикулярные к плановым линиям тока будут горизонтальными проекциями живых сечений (криволинейными поперечниками). Совокупность плановых линий тока и криволинейных поперечников образует план течений. Часть потока между смежными линиями тока называется плановой струей. Если между парой смежных линий тока будет проходить один и тот же расход воды, то речной поток можно разделить на некоторое число равнорасходных струй и определить в них значение средних скоростей и глубин.

В практической работе построение плана течений ведется по способу плоских сечений при использовании формулы Шези, т.к. считается, что на участке реки плавноизменяющееся движение, т.е. кривизна и расходимость плановых струй незначительна и криволинейные поперечники заменяются прямыми.

Известно, что исходная зависимость для определения значений элементарного расхода воды на вертикалях записывается в следующем виде:

q = V_ср·Т,

где: – формула Шези;

значит:

где: – постоянная величина для данного поперечного сечения; Т – глубина на вертикали; с – коэффициент Шези; V_ср – средняя скорость на вертикали.

Полный расход Q через поперечное сечение шириной В определяется по формуле

.

Величина k определяется как отношение заданного расхода воды к величине интеграла

.

2.2. Последовательность построения плана течений по способу плоских сечений

• Намечают на плане участка ниже верхней прорези в характерных местах 5-6 расчетных поперечных сечений (0-0, I-I, II-II…). Нулевой поперечник 0-0 должен проходить через точку О – низовую часть отвала грунта, а последний – на расстоянии около 800 м ниже по течению. Поперечники назначаются в характерных местах рельефа дна и так, чтобы они были перпендикулярны к среднему направлению течения. Расстояние между поперечниками не должно превышать ширины русла.

• Вычерчивают на миллиметровой бумаге поперечные профили русла во всех сечениях от рабочего уровня дноуглубления (Н_раб) в масштабах: горизонтальный М_г 1:2500 (5000), вертикальный М_в 1:50 (100).

• Вычисляют в каждом поперечном профиле на характерных вертикалях значения Т^3/2 и средние значения (Т^3/2)_ср в отсеках между смежными вертикалями и вычисляют для каждого из них произведения b(Т^3/2)_ср где b – ширина отсека (расстояние между смежными вертикалями).

• Последовательно суммируют значения вычисленных произведений b(Т^3/2)_ср, т.е. вычисляют интеграл для всего поперечного сечения шириной В.

• Вычисляют по формуле при известном Q.

• Вычисляют ординаты интегральной кривой распределения расхода воды по ширине русла путем умножения значений b(Т^3/2)_ср на величину коэффициента k, при этом в конце поперечного сечения должен получиться полный расход воды Q. По данным вычислений этого пункта строится интегральная кривая распределения воды в поперечном сечении русла.

• Конечную ординату интегральной кривой представляющую собой полный расход Q делят на равные части по числу N – равнорасходных струй. При этом расход воды в струе Q_стр = Q/N, где N – принимается равным 5. Точки раздела ординаты сносят горизонтально на интегральную кривую, а с последней – вертикально на линию уровня воды, определяя таким образом границы равнорасходных струй. Перенеся точки, соответствующие границам струй на план участка и проводя через них плавные линии, получают план течений, который дает возможность определить значение средних скоростей потока для расчетной струи проходящей через нижнюю часть отвала грунта (через точку О).