ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 156
Скачиваний: 1
V- |
22,2 |
23,2 |
W * (0,06 |
ds% |
\ |
! |
|
|
|
|
|
д*/. |
НЧші'Іш |
и |
; |
5 , 6 7 d ' à H 4 °- |
|
(IV-7) |
|
||||
d ' k |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Поток, взаимодействуя с грунтом его ложа, вырабатывает наи |
|
||||||||||
более устойчивые формы русла и продольный профиль равновесия, |
|
||||||||||
соответствующий крупности аллювия, определяющего |
гидравличе |
|
|||||||||
скую шероховатость. Поэтому некоторая функция грунтовой харак |
|
||||||||||
теристики русла может заменить в формуле скорости гидравличе |
|
||||||||||
ские характеристики і и п. Для паводочных условий, когда речное |
^ |
||||||||||
русло находится в состоянии динамического равновесия, Л. Л. Лиш- |
' |
||||||||||
тван [73] получил зависимость средней |
скорости оДІШ от |
среднего |
|
||||||||
диаметра фракций руслового аллювия d cр, средней глубины воды в |
|
||||||||||
русле Н и вероятности превышения паводка. |
|
|
|
|
|||||||
Зависимость получена по данным паводочных скоростей |
тече |
|
|||||||||
ния в руслах более 250 рек СССР со средними глубинами от 1,0 м |
|
||||||||||
до 18,0 м , сложенных несвязными грунтами от мелкозернистых пес |
|
||||||||||
ков до крупных валунов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Классификация скоростей динамического равновесия для веро |
|
||||||||||
ятности превышения паводка р = 1 % произведена по шкале аллюви |
|
||||||||||
альных грунтов, состоящей из 12 категорий (рис. ІѴ-1). |
|
|
|
|
|||||||
Коэффициенты корреляции переменных |
ѵ дии и Н колебались в |
|
|||||||||
пределах 0,82—0,98. Пользуясь графиком рис. ІѴ-1, натурные точки |
|
||||||||||
которого соответствуют руслам рек различной величины, |
но |
сло |
|
||||||||
женных одинаковым грунтом, были получены зависимости вида |
|
||||||||||
і>ши = |
а Н х |
для каждой |
категории несвязных грунтов, |
характери |
|
||||||
зуемой средним диаметром зерен аллювия. По этим частным зави |
|
||||||||||
симостям получены связи а = f ( d cp) |
n x = |
f ( d cv) , а |
затем |
выве |
|
||||||
дена общая зависимость |
ѵ дия = |
f ( H , |
d cp) . |
|
|
|
|
|
|||
Для перехода от вероятности превышения р= 1% к другим зна |
|
||||||||||
чениям |
р% |
введен параметр |
ß= f(p% ), |
методика |
определения |
|
|||||
которого приведена в [73] и [119]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В окончательном виде формула скорости динамического равно |
|
||||||||||
весия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Один = |
Ad ï? H *fr |
|
|
(ІѴ-8) |
|
где А — коэффициент, размерность которого дополняет произведе ние размерностей остальных сомножителей формулы до размер ности м / с е к ; если размерность d cр в м м , то А =0,68, если d cv в м , то А = 4,7; dср— средний диаметр частиц несвязного грунта, слагающего речное русло, определяемый с учетом веса отдель ных фракций; Н — средняя глубина русла, м ; х — показатель степени редукции скорости динамического равновесия по глуби не русла зависит от с?ср и выражается уравнением (при размер ности dcp в м м )
|
0,435 |
|
1 + |
0,107с*0'355 ’ |
|
1 |
’ |
СР |
I—X I I — зависимости идин= а-Н х для русел, сложенных грунтами со средним диаметром частиц в мм: I — 0,15; II — 0,50; III — 1,0; IV — 2,5; V — 6,0; VI — 15,0; V II— 25,0; VIII — 60,0; IX — 140,0; X — 250,0; XI — 450,0; XII — 750,0. # — натур
ные данные для зависимостей |
I, IV, VII, X; G |
— то |
же, для II, V, VIII, XI; |
О — то |
же, для III, VI, |
IX и |
XII |
|
ß — безразмерный коэффициент, характеризующий |
наполнение |
||||||||||
русла при паводке данной вероятности превышения р % . |
|
|
||||||||||
|
Величины X и ß для некоторых значений dcр и р % даны |
ниже; |
||||||||||
промежуточные значения берут по интерполяции. |
|
|
|
|||||||||
fifCp, |
мм |
0,100,30 |
0,50 1,0 |
3,0 |
6,0 |
10,0 |
25,0 |
50,0 |
100,0 |
200,0 |
300,0 |
|
X |
. . . |
0,430,42 |
0,41 |
0,40 |
0,38 |
0,36 |
0,35 |
0,31 |
0,30 |
0,28 |
0,26 |
0,24 |
р% |
. . |
0,10 0,33 |
1 |
2 |
4 |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
90 |
99 |
ß . |
. . . |
1,12 1,07 1,00 |
0,97 |
0,92 |
0,86 |
0,81 |
0,77 |
0,72 |
0,67 |
0,60 |
0,54 |
Зависимость (IV—8) вызывала возражения у некоторых авто ров [8], причем делались ссылки на И. И. Леви, В. Н. Гончарова и других исследователей \ которые якобы отрицали соответствие меж ду русловой скоростью и грунтами дна русла. Однако достаточно ознакомиться с их трудами, чтобы убедиться в обратном, доказа тельством чему служит хотя бы уравнение (IV-7). Проверка урав нения (ІѴ-8) по натурным данным, которая производилась
О.В. Андреевым, была выполнена без учета параметра ß, причем
внатурный материал включались данные за меженный период, для
которого зависимость (ІѴ-8) неприменима; приводили также р. Амударью как пример несоответствия ѵтн с данными наблюдений, но при этом игнорировали увеличение глубины русла этой реки при проходе паводка вследствие саморазмыва ложа. Ясно, что такой подход не соответствовал условиям, в которых должен производить ся анализ той или иной формулы. Проверка уравнения (ІѴ-8) вы полнена Н. И. Масловым в Мосгипротрансе по материалам много летних наблюдений на девяти гидрометрических станциях, где име лись данные о гранулометрическом составе руслового аллювия. Сведения об этих станциях приведены в табл. ІѴ-3. Сопоставление
|
|
|
Т а б л и ц а ІѴ-3 |
|
|
|
|
Число лет |
Средний диа |
№ створов |
Наименование реки |
Местоположение створа |
метр донных |
|
наблюдений |
отложений, |
|||
|
|
|
|
м |
1 |
Ветлуга |
г. Ветлуга |
62 |
0,00024 |
2 |
» |
пос. Дубники |
28 |
0,00034 |
3 |
Волга |
г. Чебоксары |
84 |
0,00042 |
4 |
Клязьма |
г. Ковров |
60 |
0,00080 |
5 |
Москва |
г. Звенигород |
48 |
0,00166 |
6 |
Белая |
г. Стерлитамак |
38 |
0,00518 |
7 |
Сырдарья |
пос. Беговат |
20 |
0,04000 |
8 |
Нарын |
пос. Уч-Курган |
52 |
0,05630 |
9 |
Дрин (Албания) |
пос. Вау-Дейес |
24 |
0,25000 |
натурных |
величин средних |
скоростей |
нГИдр, снятых |
с кривых |
|||
Угидр = /(Я ), с вычисленными по |
формуле (ІѴ-8) величинами пДИн |
||||||
выполнено для вероятностей превышения паводков от р = 0,5% до |
|||||||
р = 50%. |
Всего |
сравнивали |
63 |
пары |
скоростей. |
Из |
графика |
идин = f (оГИДр) |
видно1, что точки |
незначительно отклоняются от |
|||||
прямой, проведенной под углом 45° к осям координат |
(рис. ІѴ-2). |
Принимая огидр за истинное значение средней скорости течения,
вычислена средняя квадратическая ошибка ѵтіі, равная |
±10% ; |
наибольшие отклонения нДИн от ѵтядр составляли ±27% . |
|
Обозначим в формуле (ІѴ-2) величину— — т и заменим R на Я, |
|
п |
|
что правомерно для речных русел, тогда |
|
V = тНЧ'і*. |
(ІѴ-9) |
’ Б о л д а к о в Е. В. Переходы через водотоки. М., «Транспорт», 1960, с. 175.
Рис. ІѴ-2. График связи скоростей динамического равновесия ѵдин и скоростей, измеренных в натуре ѵГИдр для 9 гидрометрических станций:
/ — р. |
Ветлуга, |
г. |
Ветлуга; |
2 — р. Ветлуга, |
пос. Дубники; |
3 — р. |
Волга, |
г. |
Чебоксары; |
|
4 — р. |
Клязьма, |
г. |
Ковров; |
5 — р. Москва, |
г. Звенигород; |
6 — р. |
Белая, |
г. Стерлитамак; |
||
7 — р. |
Сырдарья, |
г. Беговат: 8 — р. Нарын, поселок Уч-Курган; |
9 — р. Дрин, |
пос. Вау- |
||||||
|
|
|
|
|
Дейес (Албания) |
|
|
|
|
|
Средняя ошибка Аѵ результата вычислений по формуле |
(ІѴ-9), |
|||||||||
согласно теории ошибок, после преобразований будет равна: |
||||||||||
|
±4® = |
® |
| У ^ ) а+ 0 , 4 5 ^ У + 0 , 2 5 ( ф І у , |
(ІѴ-Ю) |
||||||
|
Am |
АН |
Ai |
|
|
ошибки |
сомножите- |
|||
г д е -----, — |
, —— средние относительные |
|||||||||
|
т |
Н |
і |
|
|
|
|
|
|
лей формулы (ІѴ-9). По классификации величин п (табл. ІѴ-1) возможна ошибка в назначении т в пределах одной смежной
характеристики. Относительная ошибка |
составит в сред- |
т
А// нем 0,25. Относительная ошибка — зависит от точности проме-
Н
ров глубин и может быть принята для глубин от 1 до 10 м в среднем 0,05.
Относительная ошибка в определении уклона водной поверхно сти зависит от точности нивелировки и величины уклона: для ма лых уклонов (порядка см/км) она может достигать ~ 0,2, а для больших уклонов (м/км) уменьшаться до ~ 0,002. Примем в сред-
Аі
нем — та 0,10-
і
Тогда по формуле (ІѴ-10) получим Ау ~ ± 0 ,2 6 у.
Основную долю ошибки результата вычислений по формуле
(ІѴ-9) составляет величина AZ7!, |
поэтому Аѵ вряд |
ли может быть |
|||||
меньше 25%. |
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Произведем тот же анализ для формулы (ІѴ-8) |
|
|
|||||
± |
Аѵ№я= ѵдин y 4 0 8 |
^ |
J - f *2 |
у + |
J , |
(IV-I1) |
|
Adcv |
АН |
Aß |
относительные |
ошибки сомножи- |
|||
где --------, ----- и |
—- — средние |
||||||
іСр |
Н |
ß |
|
|
|
|
|
АН
телей формулы (ІѴ-8). Величину— принимаем по предыду-
Н
щему равной 0,05. Средние квадратические отклонения натур ных точек от зависимости ß= f (р%) находятся в пределах
~ 5 % — 14%' [119]. Поэтому в среднем можно принятьА!^ «=0,10.
ß
Как видно из приведенных данных (см. выше), величина х ко леблется в пределах 0,43—0,24 и влияние ее на результат вычи слений по формуле (ІѴ-11) исчезающе мало.
Вследствие недостаточного обычно числа русловых геологиче ских выработок средний диаметр фракций руслового аллювия опре деляется грубее, чем величины Н и ß; в запас прочности можно
принять значение — — = о,5 . Тогда по формуле (ІѴ-11) получим dcp
Аудин~ ±0 ,1 7гЭдИН. Структура формулы (ІѴ-8) такова, что даже при грубом определении грунтовой характеристики русла ошибка результата вычислений по ней не превысит ошибки результата по формуле (ІѴ-9).
Поэтому целесообразно вычисленную по формуле (ІѴ-9) сред нюю скорость течения в русле при УВВро/о проверять по формуле (ІѴ-8).
В Мосгипротрансе А. П. Иванчуком составлена программа рас чета на ЭВМ скоростей течения и расходов воды морфометриче ским методом, в которую включена указанная проверка.