Анализ гидравлики потока

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Государственный университет морского и речного флота

Имени адмирала С.О.МАКАРОВА»

 

Кафедра водных путей и изысканий

 

 

Дисциплина "Водные изыскания"

 

Курсовая работа №1

 

Русловые изыскания

Вариант № 20

Выполнил: ст. гр. В-4-II

Севрин Д.Е

 

 

Проверил: Селезнева Н.В

 

 

Санкт-Петербург

2016 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Цель и задачи выполняемой работы...................................................... 2

2. Исходные данные и состав курсовой работы........................................ 3

3. План русловой съемки............................................................................ 9

4. Продольный профиль........................................................................... 12

5. Анализ гидравлики потока................................................................... 14

6. Анализ движения влекомых наносов................................................... 18

6.1 Цель анализа движения влекомых наносов................................... 18

6.2 Вычисление расхода влекомых наносов, измеренного донным батометром................................................................................................................ 18

7. Определение состава донных отложений............................................. 24

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................... 26

 

Цель и задачи выполняемой работы

Цель настоящей курсовой работы – изучение основ камеральной обработки полевых данных промера глубин и расхода влекомых наносов на пяти гидростворах для составления плана русловой съемки, продольного профиля дна и свободной поверхности воды, подсчета значений средней скорости течения во всех расчетных течениях на расчетных участках и построения совмещенного графика изменения этих параметров по длине исследуемого участка, вычисление расход влекомых наносов, измеренный донным батометром, построение эпюр распределения элементарных расходов по ширине реки, построить кривые гранулометрического состава донных отложений и определить характерные диаметры частиц.

План русловой съемки

Окончательным результатом выполненной русловой съемки является план водного пути, отчетный план, составленный в изобатах (Рис.1).

На плане русловой съемки проведем изобаты от проектного уровня воды по выписанным на него глубинам, приведенным к этому уровню. Изобразим на плане рельеф береговой полосы, острова, побочни, осередки и т.п. линиями равных высот (отметок) над проектным уровнем.

Также на отчетном плане покажем следующую смысловую нагрузку: пункты планово-высотной сети; рабочий уровень воды; изобаты через заданное сечение, в том числе нулевую изобату и изобату гарантированной глубины; судовой ход; рельеф береговой полосы, расстояние в километрах от устья условной реки, дату съемки и производства промера; масштаб плана, величину срезки на день промера глубин, название реки и участка работ.

Нулевую изобату и изобату гарантированной глубины обозначим утолщенными линиями.

Для составления плана русловой съемки, выполним камеральную обработку полевых материалов. Для этого нанесем на плане закоординированные промерные точки, обработаем промерный журнал и вычислим срезанные глубины затем выпишем глубины на план и наведем изобаты.

Обработка промерного журнала заключается в вычислении глубин с учетом срезки. Исправленные глубины запишем в соответствующей графе промерного журнала. Так как рабочий уровень воды (уровень на день промера глубин) выше проектного и измеренная глубина h_ср больше срезки DH, то срезанная глубина равна h=h_ср-DH. В местах где рабочий уровень выше проектного, но измеренная глубина меньше срезки, то вычисленная срезанная глубина будет отрицательной величиной. Это указывает на то, что после срезки в данной точке будет "суша" и полученную величину запишем в журнал и на план со знаком + (плюс).

Изобаты проведем по точкам соответствующих им глубин и между точками большей и меньшей глубины путем интерполяция расстояния между ними на глаз.

Для изображения рельефа береговой полосы наведем "сухие" изобаты и пунктиром нанесем положение рабочего уреза

Положение оси судового хода проведем по линии наибольших глубин. Так же укажем километраж.

 

Продольный профиль.

На основании обработанного промерного плана и данных однодневной (мгновенной) связки уровней воды построим продольный профиль исследуемого участка (рис.2) За ось профиля принимаем ось судового хода.Масштаб продольного профиля исследуемого участка принимаем: горизонтальный - горизонтальный - 1:5000; вертикальный - 1:100.

На профиле по данным однодневной связки нанесем положение рабочего и проектного уровней воды. Отметки проектного уровня с учетом срезки и отметок рабочего уровня.

В вспомогательной таблице подсчитаем и запишем уклоны свободной поверхности при рабочем уровне (I=DZ/Dl, где DZ=Z_i-Z_i+1 - падение свободной поверхности воды на участке между точками однодневной связки; Dl - расстояние между ними по оси судового хода).

 

Анализ гидравлики потока

 

Цель: получение гидравлической характеристики участка исследований: режима скоростей течения и гидравлического сопротивления русла реки.

Рассматриваемый участок разобьем на несколько расчетных участков на выкопировке плана участка реки (рис.3), граничные сечения которых назначим в серединах плесовых лощин, на гребне переката и на переходах плесовых лощин в перекаты всего 5 сечений перпендикулярно линии наибольших глубин. Расчетные сечения пронумеруем сверху вниз по течению от 1 до 5.

Вычертим поперечные профили (рис.4) расчетных сечений и определим площадь w, ширину В и среднюю глубину Н=w/В при рабочем уровне (т.е. с учетом срезки). Срезка на день проведения однодневной связки уровней и измерения расхода воды 1,3 м.

Далее по измеренному (заданному) расходу воды Q подсчитаем во всех расчетных сечениях при рабочем уровне значения средней скорости течения по формуле 1

u=Q/w (1)

С профиля свободной поверхности снимем отметки свободной поверхности Z_i во всех граничных сечениях и найдем величину падения свободной поверхности на расчетных участках: DZ=Z_i–Z_i+1 (где i – номер граничного сечения).

Отметки свободной поверхности в расчетных сечениях определим с точностью до 1 мм путем линейной интерполяции по формуле (2)

Z_i=Z_j–(Z_j–Z_j+1)(l/Dl)=Zj-I·l (2)

(где Z_i – искомая отметка в расчетном сечении, которое расположено между точками однодневной связки, Z_j и Z_j+1 соответственно отметка выше и ниже расположенной точки однодневной связки; Dl – расстояние между точками однодневной связки; l – расстояние между расчетным сечением и выше расположенной точкой однодневной связки; I – уклон между точками однодневной связки).

Подсчитаем средние по участкам значения ширин русла и глубин по формуле 3-4

B_ср=(B_i+B_i+1)/2; (3)

H_ср=(H_i+H_i+1)/2. (4)

Значения коэффициента шероховатости на расчетных участках определим по формуле 5.

(5)

где L – расстояние между расчетными сечениями по оси судового хода.

Расчеты сведем в табл. 1.

Результаты расчетов представлены в виде графиков Z=f(l), n=f(l) и u=f(l). (Рис.5)

 

N сечения	N участка	Q, м3/с	w, м2	B, м	H, м	u, м/с	Zi, м	DZ, м	L, м			Bср, м	Hср, м	Hср5/3 , м5/3	n, с/м1/3
	I	Q=840	762,6	463.4	1.65	1.1	14.700	0.017	441.25	0.0000385	0,006204	478,15	2,16	3,61	0.013
		492.9	2.67	0.64	14.683
II	0.034	236.95	0.0001434	0,011974	526,45	2,33	4,09	0.031
			2.00	0.74	14.649
III	0.007	233.5	0.00002998	0,005475	519,1	2,00	3,17	0.011
	956.5	478.2	2.00	0.88	14.642
IV	0.014	188.75	0.0000715	0,008455	891,9	1,91	2,94	0.026
	827.3	454.8	1.82	1.02	14.628

Таблица 1

Расчет значений коэффициентов шероховатости