Файл: Переходы через водотоки..pdf

рину русла Вк и заложение откоса вогнутого берега т, строят схе­ матизированное прогнозируемое живое сечение русла в створе мос­ тового перехода (рис. V I1-8, б).

Сооружение подходной насыпи на обширной изрезанной берего­ выми валами и старицами пойме нарушает водный режим ее, соз­ данный в течение веков русловым процессом. Поэтому в проекте мостового перехода предусматривают мелиорацию поймы, чтобы не допустить заболачивание и подтопление хозяйственных угодий. На участках, где откос пойменной насыпи параллелен ложбине или протоке, предусматривают укрепление его или отвод сосредоточен­ ного потока от земляного полотна.

Прямолинейные участки русла, образованные спрямлениями из­ лучин, редки и нормальные пересечения их обычно не соответству­ ют общему направлению трассы, поэтому типичным случаем мосто­ вого перехода через свободно меандрирующую реку будет переход

спересечением русла в одной из излучин. Если сопряженные с ней верховая и низовая излучины образовали узкий перешеек, то рас­ сматриваются два решения: 1) устройство моста на излучине русла

сзакреплением вогнутых берегов сближающихся верховой и низо­ вой излучин; 2) устройство моста «а искусственном русле, проры­ том через перешеек между этими излучинами.

Впервом случае делают прогноз плановых деформаций и макси­ мальной глубины у вогнутого берега центральной излучины. Во вто­ ром случае необходимо прогнозировать деформации пологой излу­ чины, образованной спрямлением русла из верховой и низовой из­ лучин. Если перешеек между верховой и низовой излучинами широк и размыв их берегов непосредственно не угрожает сооруже­ ниям мостового перехода, то прогнозируют деформации всех трех излучин.

Сооружения мостового перехода должны возможно меньше на­ рушать естественный русловой процесс.

Для этого отверстие моста размещают на створе перехода с уче­ том мощности пойм и прогнозируемых деформаций русла, а струе­ направляющими дамбами обеспечивают направление пойменных потоков в пойменные участки моста.

Пример расчета. Проектируемая железнодорожная линия III категории пере­ секает среднюю реку со свободно меандряруюіцим руслом на участке трех сопря­ женных излучин. Ширина русла Вбр = Ю0 м.

По плану излучин определены углы их разворота а,„ которые оказались рав­ ными: для верховой излучины 190°, центральной — 205° и низовой— 195°. По гра­ фику (см. рис. ѴІІ-7) центральная излучина имеет наименьший коэффициент ско­ рости развития ее и, следовательно, является наиболее устойчивой из трех излу­ чин, поэтому пересечение русла сделано в середине этой излучины (рис. V I1-8, а). Так как перешеек между верховой и низовой излучинами в самом узком месте равен 600 м и нет признаков скорого прорыва его, то произведен расчет деформа­ ций всех трех излучин. Для расчета снято 11 живых сечений по поперечникам, нормальным к средней линии русла. Средняя линия русла смещается в сторону наибольших глубин на ту же величину, что и вогнутые берега, поэтому на рис. ѴІІ-8, а изображено смещение средних линий русла, а прогнозируемое поло­ жение вогнутых берегов показано на лимитирующих участках. Срок прогнозирова­ ния принят Г = 50 лет, расчет выполнен по формуле (ѴІІ-8) в два этапа, по 25 лет

Рис. ѴІІ-8. Деформация свободно меандрирующего русла:

а — план смещения осевой линии русла; б — поперечные профили русла в створе перехода;

/ — с р е д н я я л и н и я во вр ем я и зы ск а н и й п е р е х о д а ; 2 — п р о гн о зи р у ем ая с р е д н я я л и н и я ч е р е з 25 л е т ; 3 — т о ж е , ч е р е з 50 л е т ; 4 — п о л о ж ен и е д е ф о р м и р у е м ы х б е р е го в в с т в о р е п е р е х о д а ч е р ез 50 л е т ; 5 — то ж е , д л я в е р х о в о й и зл у ч и н ы ; 6 — н а п р а в л е н и е в е к т о р о в , о п р е д е л я ю щ и х

каждый. Средняя скорость смещения береговой линии принята по данным совме­

угла разворота излучины (деформации русла во втором этапе расчета примерно в 2 раза меньше, чем в первом), поэтому точность расчета увеличивается, если общий срок прогнозирования разбить на большее число этапов расчета. Расчет в два этапа дает некоторый запас прочности. В результате этого расчета видим, что верховая излучина через 50 лет будет отстоять от оси земляного полотна на правой пойме не менее чем на 65 м или около 50 м от его подошвы; бровка во­ гнутого берега центральной излучины в створе перехода сместится в сторону

(переход)

левой поймы на 60 м. Это смещение учтено при расположении моста на створе перехода. Деформации низовой излучины не являются лимитирующими для мо­

При частом затоплении поймы процесс свободного меандрирования в начальной стадии иногда нарушается образованием спрям­ ляющей протоки.

Спрямляющая протока развивается постепенно, затем во время сильного паводка русло перемещается в спрямляющую протоку. После перемещения русла в спрямляющую протоку развитие излу­ чины прекращается, и она постепенно отмирает. До перемещения русла в спрямляющей протоке наблюдается русловой процесс лен­ точногрядового или побочневого типа, а после перемещения русла спрямляющая протока начинает меандрировать до образования но­ вого спрямления и повторения цикла развития. Этот процесс назы­ вается незавершенным меандрированием.

Незавершенное меандрирование в натуре устанавливают по нали­ чию спрямляющих проток, находящихся на различных стадиях раз­ вития. Кроме основных характеристик, применяемых при свободном

меандрировании (Хи, SH, аи, См) для незавершенного меандрирония, определяют:

h

длина спрямления и 5ИЗ— длина спрямленной излучины;^- — по-

Н ѵ

казатель затопляемости поймы, где ha — средняя глубина затопле­ ния поймы и Н р— средняя глубина русла при расчетном уровне.

Чем больше отношение —L; тем на более ранних стадиях разви-

Н р

тия происходит спрямление излучины.

Вслучае устройства моста на излучине деформацию русла рас­ считывают по методике для свободного меандрирования. Если мост устраивают на спрямляющей протоке, то деформации рассчиты­ вают по тому типу руслового процесса, который наблюдается на спрямлении с учетом возможного перехода к меандрированию.

Вобоих случаях произойдет нарушение естественного руслового

процесса, так как должна увеличиться пропускная способность русла в излучине или на спрямлении.

При закрытии насыпью протоки скорость деформации излучины См увеличится до величины См'\ ориентировочно можно принять

Щиз

лучине и в спрямляющей протоке при уровне воды на отметке их пойменных бровок, a QHз расход воды только в излучине.

Если излучина русла будет закрыта насыпью, то по спрямляю­ щей протоке пойдет расход, равный Qs, и поперечное сечение ее увеличится.

Используя формулы (ІѴ-3), (ІѴ-8) и (ІѴ-9), мы получили сле­ дующие выражения для средней глубины Ядин и ширины в бров­ ках Диш, динамически устойчивого русла спрямляющей протоки при заданных значениях продольного уклона і и грунтовой характерис­ тики d (м) :

1

Параметры х и ß принимают согласно данным, приведенным в § 13 гл. IV. Для определения параметра ß вероятность превышения принимают того паводочного расхода реки, при котором пойма за­ топлена на уровне бровок спрямляющей протоки.

По этим же формулам можно рассчитать и проектируемое спрямление излучин свободного меандрирования.

Аналогичным путем можно получить выражение для продоль­