Обработка результатов водных изысканий

  Водные пути и гидротехнические сооружения

 

Обработка результатов водных изысканий

 

 

 

 

 

Студент III курса заочной формы обучения

по специальности 190701.65

«Организация перевозок и управления на водном транспорте»

Гиршов А.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Санкт-Петербург

2010 год

1. Исходные данные и состав курсовой работы.

 

1. Величина срезки (ΔH, см.) на день выполнения однодневной (мгновенной) связки уровней воды: -15 см.
2. На участке реки в изобатах при проектном уровне воды обозначены места расположения точек однодневной связки уровней воды (ТОСов).
3. Данные однодневной (мгновенной) связки уровней воды (высотные отметки ТОСов).

ТОС1=9,138 м.

ТОС2=9,117 м.

ТОС3=9,105 м.

ТОС4=9,093 м.

ТОС5=9,056 м.

4. Значение среднего коэффициента шероховатости русла n=0,035 с/м^1/3
5. Скорость хода судна в спокойной воде Vc=16 км/ч.

 

Требуется построить  продольный профиль дня и свободной  поверхности воды на заданном участке  реки, профиль поперечного сечения  русла, вычислить среднюю скорость течения и расход воды, определить значение эксплуатационной скорости течения и скорость судна относительно берега при движении вверх и вниз по течению.

 

2. Составление продольного профиля участка реки согласно исходных данных.

 

1. Продольный профиль исследуемого участка реки составлен на основании имеющегося плана участка в изобатах и данных однодневной (мгновенной) связки уровней воды в масштабе 1:5000.

За ось профиля принята  ось судового хода по линиям наибольших глубин. Масштаб продольного профиля принят:

- Горизонтальный –  1:5000 (в 1 см. 50 м.)

- Вертикальный – 1:50 (в 1 см. 0,5 м.)

 

2. На плане участки реки в масштабе 1:5000 проведена ось судового хода по линиям наибольших глубин и принята за ось продольного профиля.
3. От точек однодневной связки (ТОСов) ТОС1=9,138 м.; ТОС2=9,117 м.; ТОС3=9,105 м.; ТОС4=9,093 м.; ТОС5=9,056 м. к оси продольного профиля построены нормали, таким образом на оси профиля точкам «переданы» высотные отметки ТОСов для определения расстояния между этими точками (расстояние между точками определены при помощи циркуля – измерителя с постоянным раствором 1 см., что соответствует 50 м. в масштабе 1:5000).
4. На продольном профиле по данным однодневной связки уровней нанесено положение проектного и рабочего уровней воды. Рабочий уровень воды -15 см. от проектного уровня. Расстояние между точками однодневной связки (ТОСами) взято по оси продольного профиля.

Отметки рабочего уровня Zраб. и длины участков между ТОСами Δl вписаны в соответствующие строки вспомогательной таблицы под профилем.

5. На продольном профиле нанесено положение рабочего уровня воды. Отметки рабочего уровня Zраб. получены вычитанием ΔH(-15 см.) из отметок проектного уровня (отметок ТОСов).
6. Определены и вписаны в соответствующую строку вспомогательной таблицы под профилем глубины в точках пресечения оси судового хода (линии наибольших глубин) с изобатами на плане участка реки.
7. Отметки дна на оси продольного профиля (судового хода) найдены путем вычитания глубин из средней отметки рабочего уровня воды. Отметки дна получены с точностью до 5 см.
8. Подсчитаны и записаны во вспомогательну3ю таблицу под профилем  уклоны свободной поверхности пр рабочем уровне воды (I=ΔZ/Δl, где ΔZ=Z₁-Z_l+1 – падение свободной поверхности воды на участке между точками однодневной связки; Δl – расстояние между ними по оси продольного профиля).

Расстояние между ТОС1 и ТОС2 = 215 м.

Согласно данных:

ТОС1=9,138 м.

ТОС2=9,117 м.

Разница отметок составляет:

9,138 м. – 9,117 м. = 0,021 м.

С учетом расстояния между  ТОС1 и ТОС2 уклон участка реки составляет:

0,021м. : 215м. = 0,0000976 м.

Расстояние между ТОС2 и ТОС3 = 200 м.

Согласно данных:

ТОС2=9,117 м.

ТОС3=9,105 м.

Разница отметок составляет:

9,117 м.- 9,105 м. = 0,012 м.

С учетом расстояния между ТОС2 и  ТОС3 уклон участка реки составляет:

0,012 м. : 200м = 0,000060 м.

Расстояние между ТОС3 и ТОС4 = 325 м.

Согласно данных:

ТОС3=9,105 м.

ТОС4=9,093 м.

Разница отметок составляет:

9,105 м. – 9, 093 м. = 0,012 м.

С учетом расстояния между  ТОС3 и ТОС4 уклон участка составляет:

0,012 м. : 325 м. =0,0000369 м.

Расстояние между ТОС4 и ТОС5 = 360 м.

Согласно данных:

ТОС4=9,093 м.

ТОС5=9,056 м.

Разница отметок составляет:

9,093 м. – 9,056 м. = 0,037 м.

С учетом расстояния  между ТОС 4 и ТОС5 уклон участка  реки составляет:

0,037м. : 360 м. = 0,0001028 м.

 

3. Построение профиля поперечного сечения русла реки.

 

1. По указанию преподавателя на плане участка реки  намечено поперечное сечение  (I-I) и, используя изобаты, построен его профиль пр проектном уровне воды, т.е. с учетом срезки ΔH(-15 см.)

Поперечный профиль  построен с искажением масштабов:

- Горизонтальный масштаб  1:2000

- Вертикальный масштаб 1:50

2. При вычерчивании профиля поперечного сечения, при рабочем уровне воды, в первую строку вспомогательной таблицы под профилем вписаны расстояния между вертикалями, проходящими через точки перелома профиля дна (это расстояние между точками пересечения профильной линии с изобатами на плане участка реки).
3. На поперечный профиль нанесено положение проектного уровня воды. С учетом срезки (ΔH-15 см.), (срезка отрицательная). Рабочий уровень воды нанесен ниже проектного уровня воды на -15 см.
4. Во вспомогательную таблицу под профилем вписаны рабочие глубины, т.е. глубины, отсчитанные от проектного уровня воды с учетом отрицательной срезки на -15 см.
5. Площадь поперечного сечения русла реки W определена, как сумма площадей элементарных геометрических фигур, образующих профиль русла реки. Площадь элементарных фигур вписана в нижнюю строку вспомогательной таблицы под профилем.
6. По профилю поперечного сечения русла реки найдена ширина реки по зеркалу воды B при рабочем уровне.
7. Вычислена средняя глубина поперечного сечения русла:

h=W/B=785м²/318м=2,47 м.,

где W – площадь поперечного сечения русла м²; B – ширина русла при рабочем уровне воды м.

 

Полученные значения площади поперченного сечения, ширины реки и средней глубины сечения  вписаны во вспомогательную таблицу, расположенную справа от поперечного профиля русла реки.

 

4. Вычисление средней скорости течения, расхода воды, эксплуатационной скорости течения и скорости движения судна относительно берегов.

 

1. Средняя скорость течения в поперечном сечении реки определена по формуле Шези Uср.= C√hI =  33,22*√2,47*0,0001028 = 33,22*√0,00002539 = 33,22*0,01594 = 0,5295 м/с, где I – уклон свободной поверхности, который при выполнении курсовой работы находится по продольному профилю участка реки в зависимости от места расположения поперечного сечения, заданного преподавателем = 0,0000747 м. C – коэффициент Шези, определяемый по формуле Маннинга; n – коэффициент шероховатости русла = 0,035 с/м^1/3

С=h^1/6/n=2.47^1/6/0,035=1,1627/0,035=33,22 м^1/2/с

2. Вычисление расхода воды проходящую через поперечное сечение русла

Q=Uср.*W=0,5295*785=415,6785 м³/с

Полученные значения средней скорости течения и расхода  воды вписываются во вспомогательную  таблицу справа от поперечного профиля  русла.

3. Подсчет эксплуатационной скорости течения воды ( в пределах судового хода)

Vэ=4/3*Vср.=4/3*0,53=0,7067 м/с

4. Нахождение скорости движения судов относительно берега:

- при движении вниз  по течению Vвн.=Vс.+Vэ.=4,4444+0,7067=5,1511 м/с

- при движении вверх  против течения Vвв.=Vс.-Vэ.=4,4444-0,7067=3,7377м/с,

где Vс. – скорость судна в спокойной воде, м/с, = 16 км/ч = 4,4444 м/с