Файл: Переходы через водотоки..pdf

При отсутствии подробных материалов для определения расчет­ ных параметров в формулах (VI11-46) и (ѴІІІ-47) могут быть при­ няты допущения, что BP = B L и Ву—Ь{.

Величины Lap, Ц и Ahnp оценивают приближенно по линейной интерполяции между водпостами, а также с использованием гидро­ графических карт.

Отверстие моста назначают из условия минимального стеснения живого сечения реки, что определяется нежелательными подпорны­ ми явлениями, которые могут возникнуть при приливах и отливах. При этом надо учитывать не только характер движения волны при­ лива, но и большие разливы рек в устьевых участках, которые в паводочный сезон затапливают ценные угодья и подтапливают на­ селенные пункты.

Для ориентировочных соображений максимальная величина от­ верстия моста может быть установлена по формуле

где Вр — ширина русла реки в створе перехода при расчетном уров­ не высокой воды, м; ôi — коэффициент максимально возможного уменьшения отверстия моста в пойменной части определяется в условиях прилива по приведенным ниже данным:

Qa ■— расход воды на поймах в период отлива, м3/сек; ѵп — сред­ няя скорость течения воды по пойме в период отлива, м/сек; Ни — средняя глубина воды на пойме при расчетном уровне, м.

При условии полного прекращения движения донных наносов отверстие моста в канализированном русле может быть определено по формуле

(ѴІІІ-49)

ПоПь

где HL — средняя глубина канализированного русла; Ѵо — нераз­ мывающая скорость; QnP— расход на фазу максимума прилива.

В устьях рек, подверженных приливам, русловые деформации происходят интенсивно. Изменения руслового рельефа происходят непрерывно и достигают в крупных дельтах значительных размеров. Поэтому при расчетах размывов подмостовых сечений - необходимо учитывать все возможные в этих условиях факторы, влияющие на деформации русел рек. Максимальную глубину размыва у русло­ вых опор определяют по формуле

где /zP6— максимальная глубина в створе перехода на период про­ изводства полевых работ; Дйщ,— увеличение максимальной глу­ бины за счет перемещения гряд, побочней, меандр и образова­ ния водоворотных ям на устьевых участках приливных рек; Ah0— увеличение максимальной глубины из-за общего стеснения потока мостом и подходами к нему определяется в соответствии с рекомендациями § 36 и 37; Д/гм— увеличение максимальной глубины за счет образования местного размыва у каждой опоры моста определяется в соответствии с гл. IX; Д/гвз — взмучивание наносов, образуемое в результате попеременного воздействия прилива и отлива; ДЛ0— самоуглубление русел рек в течение длительного времени при удлинении их дельт и воздействия при­ ливов.

Оценку каждого из перечисленных факторов следует произво­ дить конкретно на каждом переходе в зависимости от местных условий.

На некоторых реках иногда наблюдается прерывная волна при­ лива (бор). Образование бора наблюдается в период перехода воды к приливу в виде внезапного и быстрого повышения уровня, распро­ страняющегося со значительной скоростью вверх по руслу. В ряде случаев наблюдается распространение бора вверх по реке до грани­ цы влияния приливов. Высота бора [40] в момент сизигий на р. Хугли в Индии достигает 3 м, на Тунцзяне в Китае больше 3 м, на некоторых реках Англии, Канады и Франции она составляет 1 — 2 м. Максимальная скорость движения бора достигает 25 км/ч, пос­ ле его прохождения уровень прилива продолжает медленно повы­ шаться. Обычно бор наблюдается только в сизигийные приливы, но если глубина воды выше по течению уменьшается, то бор может по­ являться и при низких приливах. Такие условия могут создаваться

при значительном оттеснении потока сооружениями мостового пере­ хода, аккумуляцией стока в верхнем бьефе и некоторым понижени­ ем глубин в нижнем бьефе. Возможность образования бора у моста подтверждается Р. Триккером [135] на примере р. Северн в Анг­ лии, где бор обычно начинается немного выше моста и распростра­ няется выше по реке. Иногда он образуется ниже моста, но быстро исчезает.

Анализ условий образования бора показывает на необходимость учета при назначении отметок низа пролетных строений высоты волны бора и дополнительного подъема воды вверх по опоре, воз­ никающего от лобового удара волны по ее передней грани.

Другой особенностью рек, подверженных приливным явлениям, является проникание морских соленых вод с волной прилива вверх по реке.

Это вызывает неравномерность засоленности воды в реке по всей ее длине и требует учета при проектировании путем взятия проб воды на химический анализ по всему поперечному сечению потока и установлению максимальной агрессивности воды в створе перехода.

где Qi — расчетный расход под проектируемым мостом; QH— расчетный расход паводочного притока воды в период наполне­ ния зоны аккумуляции: fii— расчетная площадь поверхности зоны аккумуляции перед мостом, определяемая по плану в гори-

Д/ZH

зонталях для заданного уровня воды; —-----расчетная интенсив- Д?Н

ность подъема воды в зоне аккумуляции от действия подпора со стороны главной реки или плотины; ZQn— сумма расходов от боковых притоков, расположенных в непосредственной близости

от моста (см. рис. ѴІІІ-17, б).

Для периода опорожнения зоны аккумуляции уравнение балан­

Айн AK

мостами на главной реке и притоке; —— —— — расчетные ин- Дtu Ato

тенсивности подъема воды при накоплении и спаде при опорож­ нении совместной зоны аккумуляции перед мостами. Оценива­ ются по результирующему гидрографу, составленному для од­ ного створа по оси дороги или по створу перехода через главную реку, либо в месте слияния двух рек.

В случае двух раздельных зон аккумуляции и наличия длитель­ ных гидрометрических наблюдений в створах двух мостов (см. рис. ѴІІІ-17, в) оценку расчетных интенсивностей подъема и спада воды при накоплении и опорожнении производят по самостоятель­ ным гидрографам, построенным для створов каждого моста.

Расчет отверстий мостов“на главной реке и притоке производят по (VII1-53) и (VII1-54) относительно каждого моста.

Разделение зон аккумляции при недостаточности гидрометриче­ ских данных производится морфометрически по продольному про­ филю трассы дороги и линии предполагаемого водораздела. В слу­ чае отсутствия затапливаемого водораздела граница зон аккумуля­ ции для каждого моста определяется по ситуационным признакам с учетом возможной погрешности в ее установлении.

Работа отверстий мостов в условиях переменного подпора харак­ теризуется определенным направлением течения воды в расчетном створе. При незначительной величине расхода притока в период наполнения зоны аккумуляции под действием подпора со стороны главной реки под мостом может возникнуть обратное течение. Ско­ рость течения будет определяться размером отверстия моста.

При значительной величине подпора в период наполнения, но при проходе максимального расхода притока под мостом возникает прямое движение воды вниз по руслу. Эти явления легко можно проследить, анализируя уравнения (ѴІІІ-51) и (ѴІІІ-52).

Расчет отверстия моста при переменном подпоре производится на те величины расходов, которые вызывают наиболее напряженные условия работы проектируемого моста.

Поэтому на каждом мостовом переходе, работающем при пере­ менном подпоре, определение расчетного расхода должно быть про­ изведено путем рассмотрения возможных условий работы моста:

совпадение расчетного паводка с накоплением зоны аккумуля­ ции;

совпадение расчетного паводка с периодом опорожнения; свободное прохождение расчетного паводка.

На мостовых переходах, расположенных ниже слияния двух рек

где Qn — расчетный расход притока заданной ВП; Qr — расход в

Расход, вычисленный по уравнению (VII1-55), должен отвечать расчетному гидрографу в створе моста.

На притоках в большинстве случаев наблюдается совпадение пика паводка с накоплением зоны аккумуляции, и несовпадение с периодом опорожнения. Поэтому необходимым является определе­ ние расхода на дату начала опорожнения, которая совпадает с максимумом паводка на главной реке.

Расчетные расходы на любой промежуток времени определяют путем построения расчетного гидрографа.

Определение максимальных ординат гидрографа производится путем статистической обработки данных многолетних наблюдений за ежегодными максимумами расходов раздельно'для главной реки

и притока. В ряде случаев возникает необходимость переноса дан­ ных наблюдений с одного водпоста на другой и на створ перехода.

Построение кривых спада и подъема производят по модели са­ мого характерного паводка из серии наблюденных, а при их отсут­ ствии — по методу Д. Л. Соколовского.

Совпадение или несовпадение расчетного паводка на притоках с периодами накопления и опорожнения устанавливается путем ана­ лиза серии наблюденных гидрографов, а при их отсутствии — по времени добегания. При наличии многолетних наблюдений разница во времени между максимумами гидрографов на главной реке и притоке может быть оценена статистическими расчетами.

Площадь построенного гидрографа должна соответствовать рас­ четному объему паводочного стока. При значительных расхождени­ ях необходимо произвести дополнительную корректировку отдель­ ных частей гидрографа.

Расчетный расход притока воды в период накопления независи­ мо от расчетного случая принимается равным максимальному рас­ ходу заданной ВП. Расчетный расход притока воды в период опо­ рожнения принимается на главной реке равным максимальному расходу заданной ВП, а на притоке—'Величине расхода, соответст­ вующей максимальной ординате суммарного гидрографа. С этой целью производится построение гидрографа притока и совмещение его с суммарным гидрографом в устьевой точке.

Определение расчетных интенсивностей подъема и спада воды производится по графику колебаний уровней воды. Построение графика колебаний уровней производят по данным многолетних на­ блюдений. При отсутствии многолетних данных для ориентировоч­ ных соображений может быть рекомендовано построение схемати­ ческого графика колебаний уровней.

Максимальной точкой графика можно считать расчетный гори­ зонт подпертой воды; минимальной •— уровень, при котором начи­ нается заполнение зоны аккумуляции. В ряде случаев таким уров­ нем является отметка выхода воды на пойму.

Время подъема и спада уровней устанавливают по расчетному гидрографу по величинам расхода, соответствующим максимально­ му и минимальному уровням, как разность дат их появления.

Интенсивность подъема или спада воды в этом случае расчета имеет постоянное значение и определяется по формуле

где Яшах, Я щп— отметки максимального и минимального уровней; At — время спада или подъема.

При наличии многолетних данных время подъема и спада может быть определено путем статистической обработки выборок, состав­ ленных из ежегодных величин этих характеристик, определяемых как разность времени появления максимума и времени начала за­ топления зоны аккумуляции.