книги / Примеры гидрологических расчетов мостовых переходов. Установление расчетных уровней и определение параметров ветровых волн
.pdfC i
Р и с .15. Схема к определению дчины разгона |
ветровой волны по плану мостового перехода: |
|
а - роза расчетных скоростей |
ветра; <5 - план мостового пе]юхода с показанием длин |
|
разгона ветровой волны X ; |
С/& - ось |
мостового перехода |
|
|
|
|
|
Таблица 16 |
|
|
Значения коэффициента |
К у |
|
|
Z , м |
Ку |
z , м |
K v |
г , м |
K v |
2 |
1,ЗС |
10 |
1,00 |
17 |
С, 96 |
4 |
1,15 |
12 |
C,9S |
2С |
С, 95 |
6 |
1,08 |
14 |
C,S7 |
30 |
С, 93 |
Лля промежуточна значений1 Z коэффициент Kv определяют
путем кнте оноля! п'.и .
Расчетную скорость ветра V^Q определяют для всех восьми р..
бон, а затем строят розу |
ветров |
( р и с.15,а ) . |
"лину разгона волны |
X по |
направлению каждого из восьми |
румбов устанавливают на основании плана мостового пеиехода. 7*яя
опоеделения указанной длины |
намечают точки Я |
и Б , каходялие- |
ся посередине левой к правой |
пойменных насыпей |
(р и с . 1 5 ,б ) . Че |
рез эти точки проводят прямые по направлению каждого из восьми оумбов до пересечения их с линией разлива при ?УБЗ. По чертежу
находят длину разгона волны X для |
всех |
румбов. |
|
Чтобы определить среднюю глубину |
реки |
Ь |
, стооят по от |
меткам дна сечение водного потока для заданного румба и найден
ной длины разгона |
волны |
X |
при |
?УЗБ (р и с . 1 6 ) |
. С помощью пла |
||
ниметра и.ли путем |
разбивки на элементарные фигуры подсчитывают |
||||||
площадь |
сечения |
водного |
потока |
F , ч2 . Тогда |
средняя глубина |
||
секи в |
заданном |
направлении, |
м, |
|
|
h - 4 -
42
Параметры зетровых волн следует рассчитывать по направле
ниям ветра всех восьми румбов. Такая необходимость вызвана
тем, что величины , X и h имеют различные значения для
разных направлений. Поэтому заранее нельзя сказать, какое на правление является наиболее волноопасным.
В настоящее время расчет параметров ветровых волн произво
дят на основании разработок, выполненных волновой комиссией при
институте водных проблем Российской Академии наук [3 0 ] . Эта комиссия составила график (рис. 17) , который позволяет опреде
лять высоту и длину волны в пределах глубоководной зоны водоема
(д ля |
этой |
зоны |
глубина |
воды |
h |
> С,5 Л |
, где |
Л - длина |
||||||
волны) . Найденные с помощью графика параметры ветровой волны |
||||||||||||||
пересчитывают |
для |
условий |
мелководья. |
|
|
|
||||||||
Задача решается в следующей последовательности. |
||||||||||||||
1. Определяют |
величину |
о |
. с2/м, |
по |
формуле |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
. j |
m |
x — |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч о |
|
|
|
|
|
|
где |
X |
- |
длина разгона |
волны, |
км; |
|
|
|
||||||
|
УА0 - |
расчетная |
скорость |
ветра, |
м/с. |
|
||||||||
2. Величину |
С/ |
откладывают |
на оси |
абсцисс |
(точка Л ) . |
|||||||||
Из точки |
Л |
|
восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кри |
|||||||||||
вой |
графика в |
точке |
В |
, которую сносят |
на ось |
ординат и полу |
||||||||
чают |
точку |
J) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В результате |
этого |
на кривой графика находят |
значение величи- |
|||||||||||
& на оси |
ординат |
- |
значение |
величины |
С |
, с*7м. |
|
|||||||
|
Величина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п _ loco hacr)
"" у2
Вэтих выражениях параметры волны hft(г ) и Л г в м, а ско рость V j0 в м/с. Индекс " г " указывает на то, что параметры
волны соответствуют глубоководной зоне водоема.
3. я последних двух выражений определяют высоту волны, м.
43
6
Рис. 17. График для определения параметров петровых ноли в глубоководной зоне водоема
1000
и длину зо,яны, м,
= 6 h ,6 (Г)
для глубоководной части водоема. Эти параметры имеют 1#-ую
вероятность превышения. |
|
4. Находят величину |
, |
0 /ш А |
, |
,Л г
где |
п |
- средняя глубина реки, м. |
|
|
|
5. |
По |
табл. 17 определяют |
коэффициент |
в зависимости |
от |
найденного |
значения величины |
с/ . |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
17 |
|
|
Значения коэффициента К ^ |
|
|
с/ |
Kh |
с/ |
*л |
с/ |
*/. |
d |
*Л |
С,35 |
1,С0 |
С,20 |
0,87 |
0,08 |
0,51 |
0,02 |
0,16. |
0,30 |
0,99 |
0,15 |
С,7В |
0,06 |
С,45 |
0,01 |
С,08 |
С,35 |
0,95 |
0,10 |
0,63 |
0,04 |
С,30 |
|
|
Для промежуточных значений |
с/ |
коэффициент |
находят путем |
|
интерполяции. |
|
|
|
|
Пои |
с/ > 0 ,3 5 принимают |
= |
1,00. |
|
6. |
Подсчитывают высоту ветровой волны для условий мелководья, |
|||
м, по |
(формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
h $ (M ) |
= |
K h h $ (r)- |
|
|
( 10) |
||
|
Индекс "м " указывает на |
т о ,, |
что |
высота ветровой |
волны, |
найден |
||||||
ная |
по |
формуле (1 C ) |
, соответствует |
мелководью. |
|
|
|
|||||
|
7. Определяют |
величину |
g , |
с2/м, |
по формуле |
|
|
|||||
|
|
|
р |
= |
loco hягм) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
у |
г |
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ию |
|
|
|
|
|
|
|
где |
высота |
ветровой |
волны Ь$(м) в ч, |
а |
скорость |
1/уо |
в м/с. |
|||||
|
В. |
По |
табл. 18 |
находят |
коэффициент |
X в |
зависимости |
от п олу- |
45
ченяого значения величины в
Таблица 18
Значения коэффициента f
е , с 2/м |
|
f |
е , с ?-/у . |
|
f |
|
е , с 2 /м |
/ |
|
е , с ^ Ы |
/ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 ,0 |
|
|
7 ,6 |
2 ,0 |
|
1 1 , С |
|
6 , 0 |
1 4 ,2 |
|
1 2 ,0 |
1 5 , S |
|||
1 ,2 |
|
|
6 ,8 |
3 ,0 |
|
1 2 ,3 |
|
8 ,0 |
1 5 ,1 |
|
1 3 ,0 |
1 6 ,0 |
|
||
1 ,6 |
|
1 C ,С |
4 , С |
|
1 3 ,2 |
|
1 C ,с |
1 5 ,6 |
|
2 0 ,0 |
1 6 ,5 |
|
|||
Лдя |
прочекуточннх |
значений |
е |
коэ'рокпиент |
у |
определяют |
|||||||||
путе >' |
пкта пполяпиг.. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
в |
|
< 1 ,0 принимают |
у |
|
^ 7 ,ь . |
|
|
|
|
|
|
|||
|
'"'г.пелеляют длину волны |
н» мелководье |
Л |
м |
, ч, |
по ".оочуле |
|||||||||
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С - - ) |
Параметры |
h fifa) и 7\м имеют |
:£-.ую вероятность |
г. «вишення. |
||||||||||||
Результаты расчета параметре? ветровых бол?: сводят б табл. 19. |
|||||||||||||||
П р и ч е р |
f.. Определить |
параметры |
ветровых |
волк на мос |
|||||||||||
товом |
переходе |
чеш а равнинную |
->еку С с неравны»*.!', поймам;*.. |
|
|||||||||||
На оке. 18,6 |
показан план |
мостового перехода.. Отметка расчет |
|||||||||||||
ного уровня высоких вод КЗ?- равна |
138,62 ч . Пои |
PJ3B ширина ко |
|||||||||||||
ренного |
русла |
В К р |
= 16С м, ширина левой |
поймы L^ n = |
150 к |
||||||||||
к ширина правой поймы |
L n п |
- |
91С; ч. |
|
|
|
|
|
XfM % |
||||||
В |
табл. 20 поиведены |
значения расчетной |
скорости |
ветра |
|||||||||||
полученные на ближайшей к мостовому переходу метеорологической |
|||||||||||||||
станции. Скорости измерялись на высоте |
£ |
= |
5,6 |
м над поверх |
|||||||||||
ностью |
воды в реке. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
20 |
|
|
Значения расчетной |
скорости ветра |
Ум |
|
|
|
|
|
|||||||
Направление |
С |
. |
СВ |
|
В |
KIR |
ю |
ЮЗ |
3 |
СЗ |
|||||
ветра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Скорость |
У м> |
15 |
|
23 |
|
27 |
25 |
13 |
16 |
18 |
21 |
||||
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Таблица 19
К расчету параметров ветровых волн
№ Наименование расчетных величин п/п
1 |
Скорость |
|
2 |
Коэффициент Ку по |
т а б л .16 |
3 |
Скорость VJO по (формуле (9 ) |
|
4 |
Длина разгона волны |
X из р и с .15,6 |
5То же
6Площадь сечения водного потока F
7 Средняя глубина реки h - F/x
В |
Величина |
с/ = 1000 X / 7/^ |
|
||||
9 |
"Величина |
6 |
из р и с .17 |
|
|||
10 |
Величина |
С |
из |
рис,17 |
^ |
||
11 |
Высота волны |
h |
|
= с Ц 0/ЮОО |
|||
12 |
Длина волны |
A f = |
6 |
^ |
|
||
13 |
Величина |
с/ = |
/?/Лг |
|
|||
14 |
Коэффициент |
Kf., |
по |
табл. 17 |
|||
15 |
Высота.волны h$(Mjno формуле (1 0 ) |
||||||
16 |
Величина |
е |
= 1000 h^(M)/vf0 |
||||
17 |
Коэффициент |
_f |
по |
табл. |
18 |
||
18 |
Длина волны |
Лм по |
формуле |
(1 1 ) |
.Размер'] |
Направление |
ветра |
ность |
С | СВ | в 1 ш | |
ю 1 ЮЗ | 3 | СЗ |
м/с |
|
|
- |
|
|
м/с |
|
|
км |
|
|
м |
|
|
ч2 |
|
|
м |
|
|
с2/м |
|
|
- |
|
|
с2/м |
|
|
м |
|
|
м |
|
|
- |
|
|
- |
|
|
м |
|
|
с2/м |
|
|
cr
Рио .IB . Определение длины разгона. нетноной родим но плену |
чосторого |
перегодя черпз |
|
равнинную реку с черепными поймами: |
а - роза расчетных |
скоростей |
гетра; |
6 - план мостового перехода; с/6 - |
моото но го перехода |
|
Расчету параметров ветровых волн для краткости выполним |
|
||||||||||||||||
только для правой пойменной насыпи. Эти расчеты представляют |
|
||||||||||||||||
наибольший интерес, |
так как ширина правой поймы значительно |
|
|||||||||||||||
превышает ширину левой |
поймы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Намечаем точку |
Л |
, находящуюся посередине |
правой |
поймен |
|||||||||||||
ной насыпи |
(р и с .1 8 ,6 ) . Отметка дна в |
этой |
точке равна |
136,42 м, |
|||||||||||||
тогда глубина |
я |
ней |
составит |
138,62 - |
136,42 |
= |
2,2С м. |
|
|
||||||||
Через |
точку |
fi |
проводам прямые по направлению каздого из |
||||||||||||||
восьми румбов до пересечения их с линией разлива при РУБВ. |
|
||||||||||||||||
Произведем расчеты параметров ветровой волны для северного |
|||||||||||||||||
направлення. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчетная |
|
скорость |
ветра |
Я/м |
= 15 м/с (т а б л .2 0 ) . Приведем |
||||||||||||
зту скорость |
к зысоте |
10 м над поверхностью |
воды в реке. Для |
||||||||||||||
этого найдем |
путем |
интерполяции значение |
коэффициента |
К у |
на |
||||||||||||
основании |
табл. 16: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Z |
|
Kv |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
- 1 , 1 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: 0.С14 |
й С,С1. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
J L . |
- |
|
|
|
|
К ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
?. |
- с,с? |
|
|
= |
1,08 |
+ |
0,01 |
|
= |
1,09. |
|
|
|||||
С,4 |
- |
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле |
|
(1C ) |
определяем расчетную скорость ветра на высоте |
||||||||||||||
1C м над поверхностью воды в реке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Ую |
= |
|
K v VM = 1.09 |
• 15 |
= |
16,35 |
м/с. |
|
|
|
||||||
По |
плану |
мостового |
перехода (р и с .18,б ) |
находим длину разгона |
|||||||||||||
ветровой волны |
для |
северного |
направления |
|
|
X |
= 0,73 |
км = |
730 м. |
||||||||
Строим сечение |
водного потока для данного румба и найденной |
||||||||||||||||
длины разгона |
ветровой |
волны |
X |
при РУБЕ |
(р и с .15) |
. Определяем |
|||||||||||
площадь сечения водного потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
F |
|
= |
2,20 |
• |
730 |
= 803 м2. |
|
|
|
|
|
||||
Тогда |
средняя глубина реки, в |
северном направлениии |
|
||||||||||||||
|
|
h |
|
= |
|
|
|
|
s |
1 , ю |
м . |
|
|
|
|
||
|
|
П |
|
|
X |
|
|
730 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вычисляем |
величину |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
49
7 3 0
г. го
|
о |
= |
1QCC X |
__ |
• |
___ 1ССО • 1.73 |
: :.,73 е:-/” . |
||||||
|
~ 'v « T |
|
' |
’ |
16^ |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Воли41*.ку |
О откладкзаем |
на оси аосаисс |
(:>:•;с . 1 7 ) к |
сносим |
||||||||
"очку, |
согтвр тствущ у» |
это” величине, |
? a i |
=ус |
к ось срядкат. |
||||||||
В результате получаем значения |
величин |
б |
О |
: |
6 |
= 1C ,1 |
|||||||
и |
С |
= |
1.SC |
с2/ «. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-J() |
|
|
о |
10сь |
h eCr ) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Уюг |
|
|
|
|
|
|
откуда |
высота |
ветров о;!, волны для глубоководно! |
зоны |
водоема |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
= |
J L V JO— |
|
= _ _ i i 6 c _ i„ ie J3 5 l _ |
.: |
0,43 |
М, |
|
||||
|
|
В(О |
1CCQ |
|
|
1CGG |
|
|
|
|
|
||
а длина ветровой волны для. тол не зоны водоема |
|
|
|
||||||||||
|
|
Л г = |
|
|
|
|
* с .^ 3 = 4 ,з с и . |
|
|
|
|||
|
Определяем величину |
|
|
|
|
|
|
|
По табл. 17 находим путем интерполяции поправочный коэффи циент h\ ^ :
5С