ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 199
Скачиваний: 1
|
|
излучины |
|
разворачиваются |
||||||||
|
|
около |
фиксированных точек — |
|||||||||
|
|
перегибов |
средней |
линии |
рус |
|||||||
|
|
ла |
(точки |
а, |
Ь, |
с, |
d |
на |
рис. |
|||
|
|
V I1-6). |
Разворачиваясь |
около |
||||||||
|
|
этих точек, верховая и низовая |
||||||||||
|
|
излучины сближают подмывае |
||||||||||
|
|
мые вогнутые берега, что при |
||||||||||
|
|
водит в один-из паводков к про |
||||||||||
|
|
рыву узкого перешейка между |
||||||||||
|
|
излучинами. |
После |
прорыва |
||||||||
|
|
верховая |
и низовая излучины |
|||||||||
Рис. ѴІІ-6. План-схема свободно меанд |
резко уменьшают свою кривиз |
|||||||||||
ну, средняя |
излучина |
превра |
||||||||||
рирующего.. русла: |
щается в подковообразную ста |
|||||||||||
1 — гл у б о к и е у ч а с т к и п л е с о в ; 2 — н а п р а в л е н и е |
||||||||||||
рицу, а на спрямленном участ |
||||||||||||
и с к у с с т в е н н о г о |
сп р я м л е н и я р у с л а ; 3 — ство р |
|||||||||||
м о с т о в о го п е р е х о д а ; 4 — б е р е го в ы е в а л ы |
ке |
русла |
начинается |
новый |
||||||||
|
|
|||||||||||
Не все |
|
цикл меандрирования. |
|
|
реки |
|||||||
излучины морфологически |
однородного |
участка |
|
|||||||||
проходят |
полный цикл развития — интенсивное |
развитие |
одних |
|||||||||
излучин может замедлить развитие других. Прорывы петель, ста билизируя верховые смежные излучины, могут ускорить процесс развития у смежных низовых излучин. Если излучина в своем раз витии встретит препятствие (неразмываемый берег, сооружение), то процесс меандрирования нарушается и русло может сделать вы нужденный поворот, к которому будет неприменима приводимая ниже методика прогнозирования.
Перегибы средней линии русла являются самыми устойчивыми точками плана свободно меандрирующего русла. Однако и они мо гут медленно смещаться вместе со смещением всего пояса меанд рирования (см. ниже).
Процесс свободного развития меандров русла сопровождается образованием ряда береговых валов, повторяющих очертание вы пуклого берега излучины.
Внемеженная часть гребня крупной гряды наносов, примыкаю щая к пляжу выпуклого берега, после спада половодья обычно по крывается растительностью, которая создает условия для задержки взвешенных наносов в следующее половодье.
Постепенно гребень гряды превращается в береговой вал. За это же время противоположный вогнутый берег размывается, гребень гряды в русле также смещается в ту же сторону и начинается обра зование нового берегового вала на выпуклом берегу.
Следы описанного процесса хорошо видны на аэрофотоснимках долины реки (см. рис. ІІ-2). Схема современных береговых валов приведена на рис. ѴІІ-6. В зависимости от интенсивности русло вого процесса на образование одного берегового вала требуется от нескольких лет до нескольких десятков лет [105]. В среднем для рав нинных условий европейской территории СССР этот срок может быть принят 15—20 лет.
Ширина берегового вала соответствует ширине сдвижки вог нутого берега за тот же период времени.
Плесовая лощина с наибольшими глубинами у вогнутого бе рега при большом развитии излучины иногда разделяется на два и более глубоких участков (рис. ѴІІ-6). Во время паводка плесы размываются, а перекаты наращиваются; в межень происходит об ратный процесс. Отметки дна плесов и перекатов могут в течение года колебаться на крупных реках до нескольких метров.
Свободно меандрирующие русла характеризуют следующие па раметры:
Хи— шаг излучины, равный расстоянию по прямой между двумя смежными точками перегиба средней линии меженного русла; 5 — длина излучины, равная расстоянию между верховой и ни зовой точками перегиба излучины, измеренному по средней линии
русла; 5 степень развитости излучины; <хп — угол разворота
излучины, образованный векторами, направленными по каса тельной в верховой и низовой точках перегиба в сторону тече
ния реки, равный |
сумме углов |
входа и выхода из излучины |
аи= а Вх+ авых (см. |
рис. ѴІІ-6); |
Впм — наибольшая ширина |
пояса меандрирования на обследуемом участке реки, равная наибольшей ширине поля, ограниченного линиями, соединяю щими вершины одинаково направленных излучин; ги — радиус кривизны излучины, измеряемый в случае разделения плесовой лощины отдельно для участка каждой плесовой лощины; ßöp — ширина русла в бровках на прямых участках между излучина ми; Вк— ширина русла в створе наибольшей кривизны излучи ны; См — наибольшая скорость смещения бровки берега данной излучины, м[год\ Сш— средняя скорость смещения береговой линии, определяемая путем сопоставления разновременных съе мок на участке нескольких излучин с современным положением русла, м/год (см. § 17).
Для расчета плановых деформаций излучин необходимо^ знать скорость См, которая в запас прочности принимается СМ= 4СМ. Ве личины См и См колеблются для разных рек от метров до десятков метров в год.
Если нет разновременных съемок русла, то величину принима ют по аналогии с другими участками данной реки или другими реками с тем же типом руслового процесса. Признаками аналогии могут служить уклоны водной поверхности, грунты, слагающие русло, а также величина руслоформирующего расхода воды (в пой менных бровках русла).
В табл. ѴІІ-2 приведены величины См и См для некоторых рек по данным [34, 63] и материалам изысканий мостовых переходов.
Приближенный расчет плановых деформаций свободно меандрирующего русла производят по формуле [16, 105]
h-ц |
h0 |
Уб = СмК^Т |
(VII-8) |
hyi ho
Р е к а
Ока
Ока
Тобол
Иртыш
Белая
Кура
Полометь
Сакмара
(приток р. Урала) Б. Кинель
Сура
Обь
Аган
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
С к о р о сти |
||
|
|
|
|
|
|
0> |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Ч |
|
|
см е щ ен и я |
||
|
|
|
|
|
|
Я |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
У кл о н |
|
|
|
|
У ч а с т о к и п у н к т |
|
<L> |
Г р у н т р у сл а |
g |
|
ьшлоб ая м/год |
|||||
|
я |
|
|
||||||||
|
о. |
реки |
к à |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
ta |
|
ІО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч |
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
ES |
O |
|
|
|
|
|
|
|
CU. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
«J (SJ |
н аи C w, M |
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
& ч |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! 1 |
г. Рязань — устье |
|
47 |
0,00004 |
Песок с гравием |
1,2 |
10,0 |
|||||
р. Прони |
|
Прони — |
47 |
0,00003 |
То же |
2,9 |
7,5 |
||||
Устье |
р. |
||||||||||
с. Юшта |
|
|
|
|
19 |
0,00007 |
Мелкий песок |
2,8 |
--- |
||
У г. Кургана |
|
|
|||||||||
У г. Ханты-Мансий 44 |
0,00002 |
То же |
7,0 |
27,0 |
|||||||
ска |
|
|
|
|
|
22 |
0,0002 |
|
|
|
30,0 |
Приток |
Ангары |
в |
Гравий с песком |
— |
|||||||
нижнем течении |
|
|
23 |
0,00005 |
Мелкий песок |
8,0 |
23,0 |
||||
У с. Али-Байрамлы |
|||||||||||
Бассейн |
|
оз. |
Иль |
21 |
0,0003 |
Средний песок |
1,3 |
3,6 |
|||
мень, с. Зеленый |
Бор |
80 |
0,00035 |
Гравий с мелкой |
6,0 |
13,0 |
|||||
У г. Сакмара |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
галькой |
|
|
|
Приток |
р. |
Самары |
2 |
0,0002 |
Песок с мелким |
2,8 |
6,5 |
||||
в нижнем течении |
|
68 |
0,00006 |
гравием |
2,2 |
4,0 |
|||||
с. Княжиха |
|
|
Мелкозернистый |
||||||||
|
|
|
|
|
|
61 |
0,00008 |
песок |
|
|
34,0 |
Выше г. Барнаула |
р. |
Мелкий песок |
— |
|
|||||||
Правый |
приток |
17 |
0,00011 |
То же |
2,0 |
6,0 |
|||||
£>би в |
нижнем |
тече |
|
|
|
|
|
|
|||
нии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Уб — величина смещения средней линии русла или вогнутого берега на данном поперечнике, м; См— скорость смещения бе реговой линии в точке наибольших плановых деформаций, м/год-, Кт — коэффициент скорости развития излучины; Т — число лет срока прогнозирования величины смещения; hu— наибольшая глубина на рассматриваемом поперечнике, м; hM— наибольшая глубина плеса данной -излучины, м\ h0— средняя глубина двух перекатов, ограничивающих данную излучину, м.
Глубины hn, /гм и h0 отсчитывают от уровня средней межени. Коэффициент /Сиз учитывает изменение скорости развития из
лучины. Как показали исследования ряда рек [34, 105], угловая ско-
Л(Хи |
/ |
рость разворота излучины — |
с развитием ее (с увеличением от- |
|
s |
At |
и |
достигает максимума при |
ношения — ) сначала |
возрастает |
|||
5 |
Я И |
|
|
|
— æ |
1,6 и аи~160°, a затем начинает убывать. Приняв максималь- |
|||
Яи |
/ ДПи \ |
-, |
1 |
и используя натурные за- |
|
||||
ное значение \ — ) |
= (Km)max = |
|||
висимости, полученные при морфометрических работах(см. § 17), можно построить осредненный график Кмз={(аи), или
Km3 = |
f ( ÿ - |
|
|
|
|
|
|
Такой график |
представлен |
|
|
||||
на рис. ѴІІ-7. |
|
|
|
|
|
|
|
Как видно из этого графи |
|
|
|||||
ка, изменение величины Кш в |
|
|
|||||
ходе развития |
излучины |
весь |
|
|
|||
ма значительно. |
Поэтому |
при |
|
|
|||
прогнозировании |
на |
большие |
|
|
|||
сроки |
(Г >30 |
лет) |
расчет по |
|
|
||
формуле (ѴІІ-8) выполняют, |
|
|
|||||
разделяя период Т на более ко |
|
|
|||||
роткие |
отрезки |
времени, на |
|
|
|||
пример по 10—20 лет каждый |
|
|
|||||
в зависимости от величины Т |
|
|
|||||
И См- |
|
|
|
|
|
|
|
Расчет и построение линии |
|
|
|||||
деформированного берега |
про |
0,1 0,2 0,3 07t |
0,5 0,0 0,7 0,8 0,3 Ки. |
||||
изводят сначала |
для первого |
Рис. ѴІІ-7. График |
зависимости коэффи |
||||
отрезка времени и определяют |
|||||||
конечную для этого отрезка ве |
циента изменения скорости развития из |
||||||
лучины К из от угла |
66 разворота и от- |
||||||
личину аи, для которой опре |
5 |
деляют по графику (рис. ѴІІ-7) |
ношения“Л„ |
новое значение К и з, затем про |
|
изводят расчет и построение деформации для следующего отрезка и т. д.
При начальных углах разворота 125°>аи>195° и небольших сроках прогнозирования (порядка 15—20 лет) формулу (ѴІІ-8) можно принять в упрощенном виде
У б ^ С м Т -^ .
Лм
После построения по изложенной методике плана излучины, ко
торый будет через Т лет, результаты построения рекомендуется про- 5
верять по натурной зависимости — = f(a и). Если имеется резкое
расхождение в величинах — , полученных после построения нового
К
5
плана и по связи— = /( аи) >то необходимо проанализировать Аи
принятую величину скорости См и увязать ее с натурными дан ными.
Ширина пояса меандрирования, если нет ограничивающих ус ловий, зависит не только от развития, но и от смещения точек перегибов излучин. При пересечении трассой обширной поймы мо жет возникнуть необходимость установить наибольшую возможную для данного участка реки величину Впм (м). Многие исследователи [11] предлагали эмпирические зависимости, связывающие ширину Впм с шириной русла, расходом воды и шагом меандра; наиболее приемлемой для наших целей является зависимость В. В. Ромашина
Ялм = 29,1 |
(ѴІІ-9) |
где Q— средний паводочный расход, м^ісек; |
і — продольный уклон |
на участке реки. |
|
Для развивающейся одноплесовой излучины с увеличением от-
5 ношения — уменьшается радиус кривизны гп и увеличивается мак-
Ли
симальная глубина воды в излучине. Расчет прогнозируемой глуби ны [16] выполняют по формуле
/ |
|
Äma* = ftma*— , |
(ѴІІ-10) |
Ê H |
|
где Л'шах— прогнозируемая максимальная глубина в данном жи вом сечении, м; hmax — современная максимальная глубина в том же сечении, м\ ен' и ен — коэффициенты, принимаемые в за-
•ßöp
висимости от отношения — - для прогнозируемого и современ-
г и
ното плана русла соответственно:
Вбв |
. . . |
|
г и |
||
. . . |
||
£н ................. |
0,10 |
0,17 |
0,20 |
0,25 |
0,35 |
0,50 |
1,32 |
1,48 |
1,84 |
2,20 |
2,64 |
3,00 |
Полученную по формуле (ѴІІ-10) величину ^ |
рекомендуется |
проверять по натурной зависимости (см. § 17) максимальной глу
бины от степени развитости излучиныL « = / |
j -При достаточно |
тесной связи этих величин предпочтение отдают расчету по на турной зависимости. Для излучин, в которых плесовые лощины раз делены, тесной связи между глубинами и развитием излучин не установлено.
Величина ^ образуется, если нет ограничения по геологиче
ским условиям. Получив расчетом величины у б и ^ |
зная ши |
