Расчет руслового режима реки

Русловой режим реки оценивается показателем подвижности материала русла, параметром, характеризующим условия грядообразования,
и критериальными скоростями. Расчет руслового режима реки производится для двух случаев:

· верхний горизонт воды (ВГВ);

· нижний горизонт воды (НГВ).

Показатель подвижности материала русла:

К _П = U / V _Д, (3)

где U – гидравлическая крупность наносов, м/с, принимается по заданию;

Гидравлическая крупность материала русла в зависимости от диаметра частиц грунта

Таблица 5.1

d, мм U, мм/сd, мм U, мм/сd, мм U, мм/с0,050,1730,664,82,5176,50,16,920,773,23,0192,50,1515,60,880,73,5208,50,221,60,987,54,0222,50,332,41,094,44,5236,50,443,21,5125,65,0249,00,554,02,0152,9

V _Д – динамическая скорость потока, м/с, которая рассчитывается по формуле:

 EMBED Microsoft Equation 3.0 , м/с, (4)

где H – глубина потока в месте расположения оголовка или водоприемных окон берегового водоприемника, м;

I – уклон речных отложений (принимается по табл.5. 2);

g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с².

Уклон речных отложений

Таблица5. 2

№Характер потока и материал руслаУклон, I1Приустьевые потоки, русло в мелкозернистых песках (d < 0,25 мм)Менее 0,000032Равнинные потоки, русло в крупных и среднезернистых песках

(d = 0,25 – 0,5 мм)0,00003 – 0,00033Предгорные потоки, русло в гравийно-галечниковых отложениях

(d = 0,5 – 10 мм)0,0003 – 0,0034Горные потоки, русло в валунно-галечниковых отложениях

(d > 10 мм)0,003 – 0,035 Высокогорные потоки, русло в скальных породах, каменных завалахБолее 0,03

При К _П < 0,5 наносы взвешиваются в толщину потока, т.е. русло неустойчивое.

При К _П = 0,75…1,0 русло равновесное.

При К _П > 1,25 отложения в русле реки перемещаются водой или остаются на дне.

Если русло неустойчивое, необходимо его укрепить, требуемая гидравлическая крупность материала для крепления русла определяется по формуле:

s = 1,25 V _Д, м/с; (5)

По гидравлической крупности определяется необходимый диаметр материала крепления русла (табл. 3). Для защиты водозаборов и наносов необходимо учитывать возможность грядообразования. Высота гряд (в метрах) установившегося профиля в межень определяется по формуле:

 EMBED Microsoft Equation 3.0 , м, (6)

где H – глубина потока на участке расположения водоприемника, м;

V _А – средняя скорость потока, принимается по заданию м/с;

V _НР – не размывающая скорость, м/с, рассчитываемая по формуле:

 EMBED Microsoft Equation 3.0 , м/с; (7)

где g – ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/^{с 2} ;

d – средний диаметр донных отложений, принимается по таблице 4, м.

При H > 1 метра высота гряд рассчитывается по формуле:

h _Г = 2,1 * d/Fr ^1,1 [(V _А – V _НР )/ V _НР ] ^1,4, м, (8)

где EMBED Microsoft Equation 3.0  – число Фруда;

V _НР – не размывающая скорость, м/с, рассчитываемая по формуле Гончарова В. Г.:

V _НР = 3 (H d/d _90% ) ^0,2 * (d + 0,0014) ^0,3, м/с, (9)

где d_90% – диаметр донных отложений, м, прошедших через отверстия сит в количестве 90% общей массы (т. е. диаметр тех отложений, которые в основном составляют дно реки), принимается по заданию на основании гидравлической крупности.

Скорость смещения гряд:

С _Г = 0,019 * Va * Fr ³, м/с, (10)

Для исключения грядообразования и смещения гряд в месте водозабора русло реки может укрепляться песком или гравием. При невозможности укрепления дна, низ водоприёмника следует располагать выше высоты гряд.

Шуголедовый режим оценивается по критериальным скоростям.

Если скорость течения при транспорте шуги меньше 0,5 м/с, то шуголедовые затруднения исключаются.

Вторая критериальная скорость, характеризующая условия транспорта шуги, определяются по формуле:

V _K2 = 0,7 + 0,06 * Hp, м/с, (11)

где Hp – расчетная глубина потока при шугоходе, м;

H p= 0,7 * Н _МАКС, м, (12)

где Н _МАКС – максимальная глубина в реке, м.

При скорости воды в реке, превышающей вторую критериальную скорость, необходимо предусматривать мероприятия для борьбы с шугой. Мероприятия по борьбе с шугой описаны в пункте 5.1.5.