Файл: Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 138

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

По ж и в о м у

с е ч е н и ю реки.

Линии равных скоростей,

называемые

и з о т а х а м и , распределяются по живому

сечению

реки

в соответствии с очертанием поперечного профиля

русла.

Для

открытого русла изотахи имеют вид разомкнутых

кривых

(рис.

13, б), для русла под ледяным

покровом — замкнутых кри­

вых

(рис. 13, г).

п о п е р е ч н и к у ) .

Средние скорости

течения

В

п л а н е

(по

увеличиваются от берегов к середине русла. Местам с наиболь­ шей глубиной соответствуют наибольшие скорости течения

(рис. 13,(5). Если определить средние скорости течения для вер­ тикалей, расположенных по поперечному профилю русла, и за­ тем отложить их в виде отрезков вверх или вниз по указанным вертикалям от линии уровня воды, то получится эпюра средних скоростей речного потока в плане. Обычно очертание эпюры по­

добно очертанию живого сечения реки.

Динами­

Д и н а м и ч е с к а я о с ь п о т о к а и с т р е ж е н ь .

ческая ось речного потока — это линия, соединяющая

точки с

наибольшей скоростью течения в смежных живых сечениях рус­ ла. Наибольшие скорости течения распределяются в русле весь­

ма разнообразно, поэтому динамическая

ось изгибается

как в

плане, так и по вертикали (рис. 13, е). В

судоводительской

прак­

тике употребляется понятие «стрежень».

Стрежень

реки — это

линия, соединяющая на водной поверхности реки точки

с

наи­

большей глубиной русла и наибольшими

скоростями

течения.

29

Зависимость скорости течения от различных причин. Обычно под скоростью течения речного потока подразумевают среднюю скорость по всему живому сечению. Зависимость скорости тече­ ния от продольного уклона, глубины и шероховатости русла вы­ ражается формулой Шези

 

 

Vq>=cVVl,

 

 

(9)

где с —коэффициент формулы

Шези

(скоростной

множитель);

/ — поверхностный

уклон;

м, представляющий

 

 

р— гидравлический

радиус,

собой отно­

шение живого сечения русла w в м2 к его

смоченному

пе­

риметру

(контуру) % в м; р =

— .

 

 

 

Ширина реки

значительно больше

X

берегов, поэтому

высоты

вместо всего периметра

% часто

принимают только

ширину

ре­

ки В\ при делении со на б получают среднюю глубину h0Р. Следо­ вательно, p= /icp.

Из уравнения (9) видно, что при увеличении уклона / увели­ чивается скорость течения, и наоборот. При увеличении расхода

воды Q увеличивается площадь живого сечения,

а следователь­

но, и р==йСр. Отсюда следует, что при увеличении

глубины ско­

рость течения увеличивается, а при уменьшении, наоборот, умень­ шается.

Скоростной множитель с учитывает влияние шероховатости русла. Для ориентировочных расчетов его можно определить по формуле Базена:

 

с= ---------- ,

 

(10)

 

l + v 7

 

 

где у — коэффициент шероховатости, учитывающий

состояние

поверхности русла. Для земляных русел у=1,3, для рус­

ла с крупногалечным дном у=1,75, для пойм

с

расти­

тельностью

у = 2-4-4 и т. д.

тем

мень­

Таким образом,

чем больше шероховатость русла,

ше с и, как следует из формулы Шези, меньше средняя скорость течения.

Скорости течения на отдельных участках крупных равнинных рек, в зависимости от периода навигации, характеризуются ори­

ентировочными данными, приведенными

в табл. 8.

Т а б л и ц а

8

 

 

 

 

 

Скорость течения

 

 

Участки рек и периоды навигации

 

м/ с е к

км/ ч

 

 

 

 

Для свободного плеса в половодье

•

1.5—2,0

5 .4

-

7,2

Для свободного плеса в межень .

0,25-0,4

0,9-1,14

7,2

Для перекатов с быстрым течением

 

1 .5 - 2,0

5 .4

-

Для перекатов с тихим течением .

 

0,5-1,0

1,9

-3,6

 

30

Измерение скорости течения. Скорость течения измеряют с по­ мощью поплавков гидрометрических вертушек и другими спо­ собами.

П о п л а в к и используют для приближенного измерения ско­ рости течения. Они бывают поверхностные, двойные глубинные и гидрометрические. Последние два вида используются для оп­ ределения средней скорости течения по вертикали. Если скорость течения измеряется с помощью поплавков, на берегу в начале и конце исследуемого участка устанавливают створы. Поплавки пускают по течению выше створов. Определив с берега время, за которое поплавок проходит путь между створами, делят расстоя­ ние между створами на это время и получают скорость течения. Траектория движения поплавков, а

следовательно, расстояние и

ско­

рость могут быть определены при

помощи геодезических

инструмен­

тов.

 

 

 

Г и д р о м е т р и ч е с к и е в е р ­

т у ш к и (рис.

14) используются для

определения

скорости

течения

в

любой точке

речного

потока. Вер­

тушку можно на штанге 1 или тро­ се с грузом опустить с судна на заданную глубину. Под действием течения на хвост-руль 2 вертушка поворачивается лопастями 3 против

течения, и .вода приводит их во вращение. Чем больше скорость течения, тем быстрее вращаются лопасти.

Каждому значению скорости течения соответствует опреде­ ленное число оборотов лопастей в единицу времени. Для опре­ деления этой зависимости вертушку тарируют в специальных бассейнах и составляют тарировочные таблицы или график, ко­ торые прикладывают к каждой вертушке. Число оборотов лопа­ стей вертушки определяют при помощи электрической системы сигнализации, состоящей из батарей, контактов 4 и проводов 5. Эта система через каждые 20 оборотов лопастей зажигает элек­ тролампочку или включает звонок. По количеству звонков или вспышек лампочки устанавливают число оборотов лопастей. Про­

должительность наблюдения определяют

по секундомеру. Де­

ля число оборотов на время наблюдения,

подсчитывают

число

оборотов за 1 сек. Затем по тарировочной

кривой или

таблице

находят скорость течения.

 

 

В судовых условиях скорость течения можно определить при­ ближенно по скорости движения судна, если оно проходило по интересующему нас участку реки вверх и вниз по течению с оди­ наковой относительной скоростью. Для этого разность между скоростями движения судна вниз и вверх нужно разделить по­ полам.

31

На стоянках, зная длину своего судна, баржи или плота, с по­ мощью поплавков можно определить поверхностную скорость течения. Для этого поплавок забрасывают с судна выше по тече­ нию, а затем определяют время, за которое он проходит расстоя­ ние от носа до кормы.

§ 7. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ РЕЧНОГО ПОТОКА

Т и х о в о д а м и

называются медленные течения, образу­

ющиеся за выпуклыми

берегами, крупными песчаными отложения­

ми в русле и т. п. Тиховоды используют при движении судов вверх для увеличения скорости движения.

Рис. 15

В о д о в о р о т ы — это постоянное вращательное движение воды с такой же скоростью, как в основном потоке или с большей. Водовороты нередко создают глубокие ямы (омуты) и являют­ ся типичными для горных и полуторных рек. На равнинных ре­

ках водовороты встречаются редко.

воды, обычно

образую­

С у в о д и — вращательное

движение

щееся

за выступами

берегов,

мысами,

выпуклыми

берегами,

сильно

вдающимися

в русло. В этих местах

течение,

с большой

скоростью обтекая берег, встречает на своем

пути выступ и со­

здает перед ним подпор воды и повышение уровня. Проходя вы­ ступ, водный поток отрывается от него и по инерции проходит некоторое расстояние. За выступом уровень воды понижен, из-за чего в низовой части суводи вода затягивается из основного по­ тока, а в верхней части наоборот — из области суводи в основ­ ную струю потока. Этот процесс происходит непрерывно и вызы­ вает вращательное движение воды (рис. 15, а).

При вращении воды в суводи дно оказывает тормозящее дей­ ствие. Вследствие этого ближе к поверхности суводи скорость вращения воды и центробежные силы увеличиваются. Под воз­

32

Смотрите также файлы