Закономерности движения воды в реках

Лекция № 3

Мостовых переходов

Основные требования к проектированию

При проектировании мостового перехода, под которым, как должно быть известно вам, понимается система сооружений, служащая для пересечения водных препятствий, проводятся топографо-геодезические работы, инженерно-геологические и инженерно-гидрологические изыскания.

В результате инженерно-гидрологических изысканий должны быть получены данные, необходимые для определения расчетных гидрологических характеристик, которые используются при обосновании конструкций и параметров мостового перехода.

При выборе места для мостового перехода рассматриваются, как правило, несколько вариантов с учетом особенностей рельефа, гидрологических и геологических условий места перехода. При этом трасса мостового перехода должна отвечать следующим требованиям:

1. Отклонение створа перехода от от кратчайшего направления трассы Ж/д или А/д должно быть минимальным.

2. Ось перехода должна быть по возможности перпендикулярна направлению пойменного и руслового потоков, что обеспечивает минимальные размеры отверстия моста и регуляционных сооружений.

3. Участок реки в месте перехода должен быть устойчивым, по возможности прямолинейным или представлять собой плавную излучину.

4. На участке перехода поймы должны быть узкими, по возможности без озер, протоков и староречий. Это условие обеспечивает наименьшую протяженность и высоту подходных насыпей.

5. Не рекомендуется располагать переход непосредственно ниже устья впадающего притока во избежания скопления наносов под мостом.

Вода двигается под действие силы тяжести. Скорость течения зависит, во первых, от величины составляющей силы тяжести, параллельной уклону водной поверхности, и. во вторых от величины сил сопротивления в результате внутреннего трения, трения о дно и берега.

В реках всегда имеет место развитое турбулентное движение воды.

В каждой точке потока наблюдается пульсация скоростей течения. В связи с этим скорость течения представляют в виде суммы осредненной за расчетное время скорости и пульсационной добавки. В инженерных расчетах оперируют осредненной скоростью воды. Пульсационная добавка играет роль в рассеивании примесей и транспортировки наносов.

Распределение осредненной скорости потока по вертикали (эпюры) скоростей: для свободной поверхности (1), ледостава (2), при заросшем русле(3). Максимальные и минимальные значения. Пограничный слой (рис. 7).

Распределение скоростей по ширине потока. План реки в изотахах – линиях равных скоростей (рис.). Максимальная скорость наблюдается там, где отмечается минимальное тормозящее воздействие берегов и дна. Это динамическая ось потока.

Различают несколько видов движения воды в реках и каналах.

Установившееся – зто такое движение воды, при котором в любом створе участка гидравлические параметры потока (площадь живого сечения, скорость и уклон) не изменяются во времени. Характерен для меженного периода.

Равномерное – это такое установившееся движение потока, при котором его гидравлические параметры сохраняют постоянное значение в пределах участка (ограниченный участок русла в период межени, прямолинейный). Гидрометрический створ.

Неравномерное установившееся – параметры потока неизменны во времени, но изменяются от створа к створу (русла переменной формы, участки в подпоре).

Неравномерное неустановившееся – параметры потока изменяются во времени и ои створа к створу (период половодья, паводков, движение паводочной волны). Все виды движения в настоящее время достаточно хорошо описаны. Разработаны различные способы расчета параметров потока, создано программное обеспечение этих расчетов, которое используется в практике при проектировании ГТС в целях энергетики, судоходства и т.д., а также для составления гидрологических прогнозов на крупных и средних реках.

В случае равномерного движения работа силы тяжести равна работе сил сопротивления потока. Тогда, скорость течения определяется по формуле Шези: V = C * RI, где С – коэффициент Шези, R- гидравлический радиус, м. Расход воды равен: Q = V * ω, где ω - площадь живого сечения потока, м2. Об определении этих параметров потока будет сказано в следующей лекции.

Дата добавления: 2014-01-07