МУ по выполнению лабРабот По расчетуСтока и МП
.pdf
Рис. 2.4. Модульные коэффициенты для Cs = 2·Cv
Рис. 2.5. Модульные коэффициенты для Cs = 3·Cv
Рис. 2.6. Модульные коэффициенты для Cs = 4·Cv
1 N
QСР N Q i ,
i 1
где QСР – средняя величина максимальных расходов, м3/с; наблюдений максимальных расходов.
Ki |
Q i |
, |
|
QСР |
|||
|
|
где Ki – модульный коэффициент i-го максимального расхода.
|
1 |
|
N |
|
|
C |
|
|
K 2 |
N |
, |
|
|||||
V |
N 1 |
|
i |
|
|
|
i 1 |
|
|
||
где CV – коэффициент вариации.
(2.9)
N – число
(2.10)
(2.11)
QР QСР KР |
, |
|
|
|
(2.12) |
Qmax QСР Kmax |
, |
|
|
|
(2.13) |
где QР , Qmax – расход воды в реке расчётный или наибольший, |
м3/с; KР , |
||||
Kmax – модульный |
коэффициент расчётного или |
наибольшего |
расхода |
||
(определяется по графикам на рис. 2.4 – 2.6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
||
Определение расчётного и наибольшего расхода |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
Ед. |
|
Значение |
|
|
|
изм. |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
Сумма максимальных расходов |
|
м3/с |
|
47439,1 |
|
Число наблюдений максимальных расходов |
|
– |
|
15 |
|
Средняя величина максимальных расходов |
|
м3/с |
|
3162,6 |
|
Модульные коэффициенты: |
|
– |
|
|
|
– 2003 год (Q = 1783 м3/с) |
|
|
|
0,564 |
|
– 2001 год (Q = 1821 м3/с) |
|
|
|
0,576 |
|
– 1989 год (Q = 2247 м3/с) |
|
|
|
0,711 |
|
– 1999 год (Q = 2335 м3/с) |
|
|
|
0,738 |
|
– 1993 год (Q = 2455 м3/с) |
|
|
|
0,776 |
|
– 2002 год (Q = 2563 м3/с) |
|
|
|
0,810 |
|
– 1991 год (Q = 3051 м3/с) |
|
|
|
0,965 |
|
– 1994 год (Q = 3364 м3/с) |
|
|
|
1,064 |
|
– 2000 год (Q = 3490 м3/с) |
|
|
|
1,103 |
|
– 1992 год (Q = 3655 м3/с) |
|
|
|
1,156 |
|
Окончание табл. 2.3
Показатель |
Ед. |
Значение |
|
изм. |
|
1 |
2 |
3 |
– 1998 год (Q = 3881 м3/с) |
|
1,227 |
– 1997 год (Q = 3938 м3/с) |
|
1,245 |
– 1996 год (Q = 4192 м3/с) |
|
1,325 |
– 1990 год (Q = 4292 м3/с) |
|
1,357 |
– 1995 год (Q = 4372 м3/с) |
|
1,382 |
Сумма модульных коэффициентов |
– |
15,000 |
Сумма квадратов модульных коэффициентов |
– |
16,140 |
Коэффициент вариации |
– |
0,285 |
Отношение коэффициентов асимметрии и вариации |
– |
3 |
Категория железной дороги |
– |
II |
Вероятность превышения расчётного расхода |
– |
1:100 |
Вероятность превышения наибольшего расхода |
– |
1:300 |
Модульный коэффициент расчётного расхода |
– |
1,847 |
Модульный коэффициент наибольшего расхода |
– |
2,072 |
Расчётный расход |
м3/с |
5842,5 |
Наибольший расход |
м3/с |
6552,7 |
Экстраполяция зависимостей расхода, площади живого сечения и средней скорости течения от уровня воды в реке до расчётного и наибольшего расхода выполняется графическим способом (см. рис. 2.3). Экстраполяция считается удовлетворительной, если результаты проверки по формулам (2.1) – (2.8) отличаются от соответствующего расхода не более чем на 100 м3/с. Расчётный и наибольший уровни показываются на сводном графике (см. рис. 2.3) и морфостворе (см. рис. 2.13).
Распределение расчётного и наибольшего расхода по участкам морфоствора выполняется по формулам (2.1) – (2.4), а также (2.14) – (2.16). Результаты заносятся в табл. 2.4. и показываются на сводном графике (см. рис. 2.3).
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
h ЛП CЛП |
hЛП ГР CГР hГР |
ПП CПП hПП , |
(2.14) |
||||||||||||||||||||||
|
|
ЛП CЛП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
QЛП |
|
|
hЛП |
Q , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
ГР CГР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Q |
hГР |
Q , Q |
ПП CПП |
|
|
h |
ПП |
Q , |
(2.15) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
ГР |
|
C |
h |
|
ПП |
C |
|
|
h |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
hЛП 
hГР 
hПП , C 
h – расходная характеристика при УВВ на участке левой поймы, главного русла, правой поймы или суммарная, м3/с.
V |
QЛП |
, |
V |
QГР |
, |
V |
QПП |
, |
V |
Q |
, |
(2.16) |
|
||||||||||||
ЛП |
ЛП |
|
ГР |
ГР |
|
ПП |
ПП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где V – средняя скорость течения реки при УВВ по всему живому сечению, м/с.
|
|
|
Таблица 2.4 |
Распределение расходов по участкам морфоствора |
|||
|
|
|
|
Показатель |
Ед. |
Вероятность превышения |
|
|
изм. |
расчётная |
наибольшая |
1 |
2 |
3 |
4 |
Уровень воды в реке |
м |
338,37 |
338,67 |
Расход воды в реке |
м3/с |
5842,5 |
6552,7 |
Ширина реки: |
м |
|
|
– левая пойма |
|
367,4 |
373,4 |
– главное русло |
|
300,0 |
300,0 |
– правая пойма |
|
734,8 |
746,8 |
– итого |
|
1402,2 |
1420,2 |
Площадь живого сечения реки: |
м2 |
|
|
– левая пойма |
|
1124,6 |
1235,7 |
– главное русло |
|
1761,0 |
1851,0 |
– правая пойма |
|
2249,1 |
2471,4 |
– итого |
|
5134,7 |
5558,1 |
Средняя глубина реки: |
м |
|
|
– левая пойма |
|
3,06 |
3,31 |
– главное русло |
|
5,87 |
6,17 |
– правая пойма |
|
3,06 |
3,31 |
– итого |
|
3,66 |
3,91 |
Коэффициент Шези: |
м0,5/с |
|
|
– левая пойма |
|
10,0 |
10,2 |
– главное русло |
|
16,8 |
16,9 |
– правая пойма |
|
12,0 |
12,2 |
Расход воды в реке: |
м3/с |
|
|
– левая пойма |
|
831,6 |
963,1 |
– главное русло |
|
3015,1 |
3278,1 |
– правая пойма |
|
1995,8 |
2311,5 |
– итого |
|
5842,5 |
6552,7 |
Средняя скорость течения реки: |
м/с |
|
|
– левая пойма |
|
0,74 |
0,78 |
– главное русло |
|
1,71 |
1,77 |
– правая пойма |
|
0,89 |
0,94 |
– итого |
|
1,14 |
1,18 |
2.3. Определение основных параметров мостового перехода
Отверстие моста принимается не меньше ширины главного русла. В лабораторной работе отверстие моста определяется с учетом размыва русла и срезки пойменных берегов.
Уровень срезки определяется по формуле (2.17), а площадь потока ниже уровня срезки – по морфоствору (см. рис. 2.7).
HСРЕЗ HУМВ 0,5 , |
(2.17) |
где HСРЕЗ – уровень срезки пойменных берегов, м; HУМВ – уровень меженных вод, м.
|
Lм |
|
Lм(лп) |
Lм(гр) |
Lм(пп) |
Нр
ωр(др)-ωсрез
Нсрез
ωсрез
Рис. 2.7. Схема определения отверстия моста с учетом срезки пойменных берегов
Расчет и размещение отверстия моста выполняется по формулам (2.18) – (2.23). Результаты заносятся в табл. 2.7 и показываются на морфостворе (см. рис. 2.13).
|
|
|
Р(ПР) |
, |
(2.18) |
|
Р(ДР) |
P |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Р(ПР) |
QР |
, |
(2.19) |
|
VР(ПР) |
||||
|
|
|
где Р(ДР) , Р(ПР) – расчётная площадь потока под мостом до размыва или после размыва, м2; P – коэффициент размыва; VР(ПР) – расчётная скорость течения воды под мостом после размыва (принимается равной средней скорости течения на участке главного русла при расчётном уровне воды в реке), м/с.
L |
|
|
|
LМ LМ(ГР) |
|
Q |
|
|
, |
|
|
(2.20) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
М(ЛП) |
|
|
QР |
|
|
|
|
|
Р(ЛП) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
QР(ГР) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
LМ(ГР) BГР |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.21) |
|||||
L |
|
|
LМ LМ(ГР) |
Q |
|
|
, |
|
|
(2.22) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
М(ПП) |
|
|
QР |
|
|
|
|
|
Р(ПП) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
QР(ГР) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р(ДР) |
|
СРЕЗ |
|
|
|
|||
L |
max |
B |
|
; |
|
|
|
, |
(2.23) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
М |
|
|
|
|
ГР |
|
HР HСРЕЗ |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где LМ(ЛП) , LМ(ГР) , LМ(ПП) , LМ – отверстие моста на |
участке левой поймы, |
||||||||||||||||
главного русла, правой поймы или суммарное, м; QР(ЛП) , QР(ГР) , QР(ПП) – расчётный расход воды в реке на участке левой поймы, главного русла
или правой поймы, м3/с; СРЕЗ – площадь потока ниже уровня срезки (определяется по морфоствору), м2; HР – расчётный уровень воды в реке, м.
В лабораторной работе минимальная отметка проектной линии на мосту определяется из условия обеспечения требуемого подмостового габарита при расчётном судоходном уровне (см. рис. 2.8).
Нм
hВ
проектная линия
HУВВ
c
hг
HРСУ
HУМВ
Рис. 2.8. Схема определения минимальной отметки проектной линии на мосту
Расчет минимальной отметки проектной линии на мосту выполняется по формулам (2.24) – (2.25) и табл. 2.6 и 2.7. Результаты заносятся в табл. 2.5 и показываются на морфостворе (см. рис. 2.13).
HРСУ HР 1,5 , |
(2.24) |
HМ HРСУ hГ с hВ , |
(2.25) |
где HРСУ – расчётный судоходный уровень, м; HМ – минимальная отметка проектной линии на мосту, м; hГ – высота подмостового габарита (определяется по табл. 2.6), м; c – строительная высота пролётного строения, м; hВ – возвышение подошвы рельса над уровнем бровки земляного полотна (определяется по табл. 2.7), м.
|
|
Таблица 2.5 |
|
Определение параметров моста |
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
Ед. |
|
Значение |
|
изм. |
|
|
1 |
2 |
|
3 |
Расчётный уровень воды в реке |
м |
|
338,37 |
Расчётный расход воды в реке: |
м3/с |
|
|
– левая пойма |
|
|
831,6 |
– главное русло |
|
|
3015,1 |
– правая пойма |
|
|
1995,8 |
– итого |
|
|
5842,5 |
Уровень меженных вод |
м |
|
333,00 |
Уровень срезки пойменных берегов |
м |
|
333,50 |
Площадь потока ниже уровня срезки |
м2 |
|
367,5 |
Коэффициент размыва |
– |
|
1,20 |
Расчётная скорость течения воды под мостом после размыва |
м/с |
|
1,71 |
Расчётная площадь потока под мостом: |
м2 |
|
|
– до размыва |
|
|
2843,6 |
– после размыва |
|
|
3412,4 |
Отверстие моста: |
м |
|
|
– левая пойма |
|
|
61,3 |
– главное русло |
|
|
300,0 |
– правая пойма |
|
|
147,1 |
– итого |
|
|
508,4 |
Класс водного пути |
– |
|
VI |
Расчётный судоходный уровень |
м |
|
336,87 |
Высота подмостового габарита |
м |
|
7,5 |
Строительная высота пролётного строения |
м |
|
1,35 |
Категория железной дороги |
– |
|
II |
Возвышение подошвы рельса |
|
|
|
над уровнем бровки земляного полотна |
м |
|
0,85 |
Минимальная отметка проектной линии на мосту |
м |
|
344,87 |
Таблица 2.6
Определение высоты подмостового габарита
Класс водного пути |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
Высота подмостового |
|
|
|
|
|
|
|
габарита, м |
16,0 |
14,5 |
13,0 |
11,5 |
10,0 |
7,5 |
5,0 |
Таблица 2.7
Определение возвышения подошвы рельса над уровнем бровки земляного полотна
Категория железной дороги |
СКР |
ОГН |
I |
II |
III |
IV |
Возвышение подошвы |
|
|
|
|
|
|
рельса над уровнем |
|
|
|
|
|
|
бровки земляного полотна, м |
0,85 |
0,90 |
0,85 |
0,85 |
0,80 |
0,80 |
Примечание. СКР – скоростная железная дорога, ОГН – особогрузонапряжённая железная дорога.
Длина пойменных насыпей и площадь живого сечения реки, перекрытая пойменными насыпями при наибольшем уровне определяются по морфоствору (см. рис. 2.9). Результаты заносятся в табл. 2.9.
Нmax |
|
|
ωн(лп) |
|
ωн(пп) |
Lн(лп) |
Lм |
Lн(пп) |
Рис. 2.9. Схема определения длины пойменных насыпей и площади живого сечения реки, перекрытой пойменными насыпями
Минимальная отметка бровки пойменной насыпи определяется из условия ее нормативного возвышения над наибольшим уровнем воды в реке с учетом подпора и наката волны на откос (см. рис. 2.10 и 2.11).