Файл: Переходы через водотоки..pdf

и высокого ледохода (УВЛ) с соответствующими подпорными уров­ нями водохранилища в этот период (рис. ѴІ-26). Высота затора на больших водотоках по данным [70] может составлять 2—5 м.

Высота затора зависит от объема льда Wn, поступающего с вер­ ховых участков реки в течение ледохода, и аккумулирующей емкос­ ти водохранилища, способной воспринять объем заторного льда ІѴак:

где L — длина реки выше створа перехода; В — средняя ширина реки при меженном горизонте; Іл — средняя толщина льда в реке на всем протяжении; кл — коэффициент задержки льда на ' поймах, равный в первом приближении 0,8.

Уровень воды, при котором объем льда в реке IVл будет равным объему аккумулирующей емкости водохранилища в зоне ледового затора, может быть ориентировочно принят в качестве расчетного уровня этого затора.

Достигнув максимума по высоте, затор после прорыва переме­ щается вниз, а заторный уровень резко уменьшается. Если мосто­ вой переход расположен выше зоны образования заторов, то про­ изводится проверка распространения заторного уровня до створа перехода.

В основной части водохранилища ледовые явления происходят более плавно, чем на реках. Ледовый покров в водохранилищах обычно устанавливается раньше, чем на реках в бытовых условиях, а освобождение водохранилища от льда запаздывает на одну-две недели. Это объясняется малыми скоростями течения, которые не препятствуют существованию сплошного ледяного покрова. Однако сильные ветры могут разрушить ледяной покров осенью в момент его образования и весной.

При сработке водохранилища в зимнее время площадь водной поверхности уменьшается и часть ледяного покрова может оседать на берегах и повисать на опорах моста.

В период весеннего половодья по мере заполнения объема во­ дохранилища, сработанного за зиму, ледовый покров будет подни­ маться, отрываясь от берегов.

Подпор в верхнем бьефе водохранилищ может способствовать полному прекращению ледохода из-за малых скоростей течения.

ходы воды при этом значительно возрастают по сравнению с периодом обычного ледохода, что не­ обходимо учитывать при проектировании. Для определения разме­ ров ледохода в верхнем бьефе необходимо установление времени запаздывания начала ледохода в водохранилищах по сравнению с естественным режимом реки.

В некоторых случаях возможен местный ледоход за счет подви­ жек льда при сильных ветрах на водохранилище, однако скорость этих подвижек бывает незначительной.

Вода в водохранилищах зимой сохраняет положительную тем­ пературу, в результате чего после выпуска ее в нижний бьеф река на определенном протяжении остается непокрытой льдом. Поддер­ жанию полыньи зимой способствует также характер течения пото­ ка при сбросе воды из водохранилища в нижний бьеф. При суточ­ ном регулировании расходов из-за резкого изменения уровней и скоростей на участке нижнего бьефа могут наблюдаться разруше­ ния и взломы ледяного покрова. Для приближенного расчета дли­ ны полыньи используется формула Ф. Н. Софронова или К. И. Рос­ сийского (ѴІ-38).

По данным И. И. Леви, полыньи за некоторыми гидростанциями достигают 20—30 км от створа плотины, а в теплые зимы [70] до 50 км.

Для выполнения гидрологических расчетов мостовых переходов необходимо иметь кривую свободной поверхности реки при наличии влияния водохранилища. При проектировании в сложных гидроло­ гических условиях, а также при затоплении ценных угодий и объ­ ектов построение кривой подпора от плотины производится по ме­ тодам H. Н. Павловского, А. Н. Рахманова или используются материалы организации, проектировавшей водохранилище. По­ строение кривой подпора (рис. ѴІ-27) при проектировании мосто­ вых переходов производится приближенным методом Дюпюи — Рюльмана [96]:

(VI-35)

К ' Па! ' Па

где ïCp — средний уклон водотока; ЬА— расстояние от плотины до расчетного створа; Іг0— нормальная глубина воды при расчет­ ном горизонте воды; z — подпор у плотины; еА — подпор в рас­ четном створе.

По заданным значениям z и h0 [96] определяют величины функ­

ZA

затем по той же таблице определяют соотношение - и гд, При

z

Ао

— > 5 кривая подпора соответствует горизонтальной линии. ho

Если уклон непостоянен, расчет производится по участкам с одинаковыми уклонами, с последующим построением кривой под­ пора по этим участкам.

Для расчетов мостовых переходов, расположенных выше пло­ тины при наличии данных о ПУВВ и расчетном расходе Qv, их принимают для дальнейших расчетов. Если мостовой переход рас­ положен на некотором удалении от плотины, то отметки УГВВ оп­ ределяют по уравнению (ѴІ-35), а расходы с учетом боковой приточности [72, 96] по формуле

где п — показатель редукции расхода по площади водосбора, при­ нимаемый равным 0,75 для весенних половодий и 0,6 для лив­ невых паводков; QnjI и Епл — расход и площадь бассейна в створе плотины.

Вычисленные по формуле (ѴІ-36) расходы могут быть уточнены гидрометрическими наблюдениями.

При расположении мостового перехода в конце водохранилища или на боковых притоках гидрологические расчеты выполняют с учетом переменного подпора. Необходимо установить, при каких подпорных уровнях может проходить собственный паводок водото­ ка, а также величину его максимального расхода и уровня без влияния подпора. Если паводок может проходить при различных уровнях подпора, то необходимо определить невыгодные условия работы отверстия моста и величины максимального подтопления пойменных подходов.

Изменение стока в нижнем бьефе плотины вызывает значитель­ ные изменения режима реки на большом расстоянии ниже плоти­ ны. Уменьшается годовая амплитуда изменений уровней, а также максимальные уровни. Эти изменения происходят и на притоках основной реки.

Из-за резкого изменения расхода, сбрасываемого в нижний бьеф, движение воды ниже плотины имеет неустановившийся ха­ рактер. Изменение гидрологического режима реки оказывает влия­ ние на русловые процессы и вызывает значительные переформиро­ вания русла ниже плотины.

Переформирования русла позволяют [108] выделить деформа­ ции, которые должны учитываться при гидрологических расчетах мостовых переходов:

ск и х р а сч е т а х н ео б хо ди м о у ч и т ы в а т ь с а м ы е н еб л а го п р и я т н ы е у с ­

б о л ь ш и х в о д о х р а н и л и щ , п р у д о в с в о д о с л и в а м и и о зе р , р а с п о л о ж е н ­

мам, а также крупные старые плотины, находящиеся под постоян­ ным техническим надзором [72].

Расчетный расход от прорыва плотины для створа перехода, рас­ положенного ниже плотины на расстоянии L, определяется по фор­

муле

%

ѴР0ВкПрНв

где W0— объем водохранилища при наивысшем уровне верхнего' бьефа, м3; В — ширина водохранилища в створе плотины при его предельном наполнении, м; Я н— максимальный напор допрорыва плотины, м\ %— коэффициент, характеризующий ус­ ловия прохождения волны прорыва в нижнем бьефе, опреде­ ляется по табл. VI-13; QM— ожидаемый расход притока на мо­ мент прорыва плотины; /сПр — коэффициент, учитывающий от­ ношение ширины прорыва к ширине плотины, а также боковое сжатие и принимается [96] при прорыве новых земляных пло­ тин 5-го класса, находящихся в удовлетворительных условиях эксплуатации, равным 0,50; для всех других некапитальных плотин — 0,75.

Т а б л и ц a V I-1Î

При определении расстояния L от плотины до перехода не учи­ тывается длина участка гашения энергии перепада при прорыве плотины, равная 10 Я н.

Расстояние, на котором волна прорыва окажется равной волне расчетного паводка и ее влияние не отразится на устойчивости мо­ стового перехода, может быть определено по следующей формуле:

ле (ѴІ-38) ; Qv% — расчетный расход воды заданной вероят­ ности превышения и определяемый для расчетов отверстия мо­ ста на незарегулированной реке; QM— расход межени или боковых притоков на предполагаемый период прорыва плотины.