База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 32.5. Типовое очертание разных по высоте паводков

В остальных случаях расчеты выполняют по натурной серии фактических паводков. В этом случае в компьютер вводят водомерные графики каждого паводка без схематизации, т.е. ежедневные уровни в отсчетах рейки опорного водомерного поста. Водомерные графики автоматически переносятся по кривой связи на ось перехода. Кривые связи уровней водомерных постов (опорного гидрометеослужбы (ГМС) и по оси мостового перехода) также представляют в виде криволинейных отрезков, аналитические выражения которых определяются полиномом Лагранжа (32.16) с использованием принципа кусочно-параболической интерполяции (рис. 32.6).

Рис. 32.6. Аналитическое представление кривой связи опорного водопоста с водопостом по оси мостового перехода

Расчет по натурной серии паводков требует ввода в компьютер больших объемов исходной информации, однако, в подавляющем большинстве случаев оказывается достаточным выполнение расчетов по серии типовых расчетов, требующих минимального объема исходной информации.

32.4. Исходная информация и результаты расчета по программе «Рома»

Для комплексного расчета по программе «Рома» требуется исходная информация - цифровая модель водотока и мостового перехода, требующая некоторой предварительной обработки и размещаемая в памяти компьютера в виде следующих файлов.

I.Файл названий и свойств объектов расчета Данный файл содержит:

1.Название объекта.

2.Вид расчета, выбираемый из списка:

1388

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

верховой мост;

низовой мост;

мост + мост;

ГЭС + мост;

русловая плотина + мост.

3. Вид расчета по используемой исходной гидрологической информации:

по серии типовых паводков;

по серии натурных паводков;

в условиях подпора.

4. Вид руслового расчета:

по среднему диаметру донных отложений;

пофракционный (по фактическому составу донных отложений).

5. Вид расчета по геологическому строению русла: однослойное строение русла;

двухслойное строение русла.

II.Основной файл исходных данных В этот файл пользователь вводит:

1. Нд - средняя высота (отметка) дна русловой части подмостового сечения (рис. 32.7) до размыва, м, которая определяется по формуле:

где

(32.17)

1389

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

РУВВр% - расчетный уровень высокой воды, м;

Вр - ширина русла под мостом до размыва, м;

Врб - бытовая ширина русла (средняя на участке), м; wр - бытовая площадь живого сечения в русле, м2.

Рис. 32.7. Схема к определению средней геодезической высоты (отметки) дна до размыва

2.d - средний диаметр донных отложений первого размываемого слоя, мм.

3.Нг - средняя высота (отметка) геологического ограничения размыву или слоя грунта другой крупности, м.

4.d1 - средняя крупность грунта второго геологического слоя, мм.

5.Нп - средняя высота (отметка) поймы, м, определяемая по формуле:

где

(32.18)

1390

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

- сумма площадей живых сечений на пойме при РУВВр%, м2;

В0 - ширина разлива реки в паводки, м;

Вр - ширина русла, м.

6. УМВ - условный уровень меженних вод, м, принимаемый равным уровню межени типового водомерного графика паводка, но не ниже УМВ ³ [hp(aр - 1) + Нд], где

hp - средняя глубина в русле при уровне УВВQ;

aр - коэффициент формы русла (см. далее п. 33).

7.В0 - ширина разлива реки в паводки, м.

8.Врб - бытовая ширина русла, определяемая как среднее арифметическое нескольких измерений ширины русла на исследуемом участке долины реки, м.

9.Iб - бытовой уклон свободной поверхности, равный уклону долины в месте перехода.

10.УВВQ - уровень высокой воды, при котором известно распределение общего расхода между элементами живого сечения долины - руслом и поймами, м.

11.Q - общий расход при УВВQ, м3/с.

12.Qрб - русловой бытовой расход при УВВQ, м3/с

13.УВВT - уровень высокой воды типового водомерного графика паводка при выполнении расчетов по серии типовых паводков, м.

14.tпд - время подъема типового паводка, сут.

15.tпв - продолжительность типового паводка, сут.

16.«0» графика - высота «0» графика по оси перехода, м.

17.LM - отверстие верхового моста в свету, м.

18.Lвх - ширина входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами, м.

19.X - расстояние от границы разливало середины моста со стороны малой поймы, м (рис. 32.8).

1391

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 32.8. Схема к определению зон влияния пойм разной ширины

20. lд - длина зоны, охватываемой струенаправляющей дамбой верхового моста,

м.

21. lр - длина зоны растекания за верховым мостом, м. Определяется одним из следующих способов:

по приближенной формуле:

где

(32.19)

lмп, lбп - ширина малой и большой пойм, соответственно, м;

по результатам теоретического построения планов течения на, мостовом переходе;

на основе результатов моделирования в гидравлических лотках, либо по данным натурных наблюдений на ближайших существующих мостовых переходах.

22. Lмн - отверстие низового моста в свету, м.

1392

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

23.Lвхн - ширина входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами низового моста, м.

24.Xн - расстояние от середины моста до границы разлива со стороны той же, что и для верхового моста поймы, м (см. рис. 32.8).

25.lдн - длина зоны, охватываемой струенаправляющими дамбами низового моста, м.

26.lрн - длина зоны растекания потока за низовым мостом, м.

Определяется одним из способов, изложенных в п. 21.

27. lб - длина исследуемого участка реки ниже зоны растекания, м.

Назначается пользователем в зависимости от целей расчета, но не менее lб ³ lр.

28.l - расстояние от входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами низового моста, до низовых струенаправляющих дамб верхового моста, либо до створа плотины, м (см. рис. 32.3,а).

29.п - показатель степени, характеризующий закон растекания сжатого потока за мостом (рис. 32.9).

Рис. 32.9. Возможные схемы растекания потока за мостом

Значение п в пределах от 0,6 до 2,0 принимают тем большим, чем меньше ширина разлива, меньше шероховатость пойм и чем больше глубина их затопления. Значения п в каждом случае могут быть уточнены теоретическим построением планов течений в нижних бьефах мостовых переходов, данными моделирования в гидравлических лотках, а также по результатам натурных наблюдений. Обычно принимают для равнинных рек n = 0,75.

30. Dl - расчетный интервал длины, м.

1393

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Принимают равным не более Dl £ (0,1-0,125)lсж , где lсж - длина зоны сжатия потока перед мостом, принимаемая равной lсж = 0,5lр. Длина зоны растекания потока за мостом lр определяется по формуле (32.19).

31. Dt - расчетный интервал времени, сут. Принимают равным не более Dt £ 0,33 сут.

Значения Dt принимают обязательно кратными 1 суткам (0,333..., 0,25, 0,1666...

и т.д.). Предпочтительным является интервал времени в пределах Dt = 0,1 - 0,25 сут. Если в зоне растекания потока появляются всплески отметок дна (рис. 32.10), либо если происходит зацикливание счета, интервал времени Dt t следует уменьшать до тех пор, пока всплески не исчезнут.

Рис. 32.10. Всплески отметок дна в зоне растекания при преувеличенных расчетных интервалах времени

Расчетный интервал времени следует принимать тем меньшим, чем меньше длительность паводка, чем больше стеснен поток и чем мельче переносимые рекой наносы.

32.an - коэффициент поймы (отношение средней из наибольших глубин на пойме в пониженных местах к средней глубине на всей пойме), считая от УВВQ

(рис. 32.11).

33.ap - коэффициент формы русла (отношение максимальной глубины русла к средней), считая от УВВQ (см. рис. 32.11).

1394

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 32.11. Продольный профиль по оси мостового перехода

34. Kn - количество рассчитываемых паводков.

В зависимости от видов производимых расчетов, некоторые из перечисленных выше значений определяются программой автоматически.

III. Файл измененных длин расчетных интервалов

Данный файл содержит пары следующих значений:

номер расчетного интервала;

значение измененной длины соответствующего интервала, м.

При формировании исходных данных (после подготовки и ввода основного файла), данный файл готовится автоматически вводом одинаковых интервалов, равных расчетному в основном файле (п. 30).

Целью дополнительного ввода данных (измененных длин интервалов) является точное размещение расчетных створов в необходимых сечениях (например, створ входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами, створ по оси моста, створ конца струенаправляющих дамб и т.д.).

IV. Файл измененных проекций длин расчетных интервалов

Данный файл, необходимый при учете извилистости русла реки, содержит пары следующих значений: номер проекции расчетного интервала на ось долины реки; значение измененной проекции длины расчетного интервала, м.

При формировании исходных данных (после подготовки и ввода основного файла), данный файл готовится автоматически вводом одинаковых интервалов, равных расчетному в основном файле (п. 30). Целью дополнительного ввода данных (измененных длин интервалов) является учет извилистости русла реки (рис. 32.12.) и точное размещение расчетных створов в необходимых сечениях (например, створ входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами, створ по оси моста, створ конца струенаправляющих дамб и т.д.).

1395

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 32.12. Схема к определению проекций расчетных интервалов длины на ось долины реки при учете извилистости русла

V.Файл измененных высот (отметок) дна русла Данный файл содержит пары следующих значений:

номер расчетного створа;

значение средней высоты (отметки) дна русла в данном створе с учетом поправки на уклон водотока, вводимой вверх по течению со знаком минус (-) и вниз - со знаком плюс (+), м.

Данный файл обычно используют при выполнении специальных расчетов (например, расчет деформаций русловых карьеров, расчет взаимодействия русловых карьеров с мостовыми переходами и другими гидротехническими сооружениями на реках и т.д.).

VI. Файл измененных высот (отметок) геологического ограничения размыву

Данный файл содержит пары следующих значений:

номер расчетного створа;

значение средней высоты (отметки) геологического ограничения размыва в заданном створе, м.

Данный файл используют при резком изменении высот кровли неразмываемых коренных пород по длине реки.

VII. Файл измененных ширин русла

Данный файл содержит пары следующих значений:

1396

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

номер расчетного створа;

значение измененной ширины русла в данном створе, м.

Данный файл обычно используют для учета переменной ширины русла на исследуемом участке речной длины и для учета влияния срезки (искусственного уширения русла) на величину расчетного общего размыва.

VIII. Файл координат типового водомерного графика

Данный файл содержит пары следующих значений:

текущее время от начала типового паводка, сут;

уровень воды, м.

Количество узлов интерполяции должно быть обязательно нечетным: не менее 5 и не более 99. Пример построения типового водомерного графика на р. Дон представлен на рис. 32.13.

Рис. 32.13. Пример построения типового водомерного графика Нт = f(t) на мостовом переходе через р. Дон:

1 - поводок 1942 г.; 2 - паводок 1963 г.; 3 - типовой водомерный график; о - узлы интерполяции

IX. Файл максимальных годовых уровней воды

1397

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Файл содержит величины максимальных наблюденных уровней высокой воды, приведенные к высотам водопоста по оси мостового перехода. Максимальное число вводимых уровней до 81.

Файл используют лишь при расчетах по серии типовых паводков.

X.Файл координат кривой связи водопостов Файл содержит пары величин (см. рис. 32.6):

уровень базового водопоста, м;

уровень водопоста по оси рассчитываемого мостового перехода, м.

Количество узлов интерполяции, принимаемое не менее 3-х и не более 25, должно быть обязательно нечетным.

Данный файл является обязательным при расчетах мостовых переходов, работающих в условиях подпора по серии натурных паводков.

XI. Файл ежедневных уровней натурных паводков

Ежедневные уровни в отсчетах рейки опорного водопоста представляют в см. Максимальная продолжительность каждого из представляемых натурных паводков

162суток.

Вслучае, если длительность паводка превышает 162 суток, последний представляется в виде двух паводков с суммарной продолжительностью, равной фактической длительности рассчитываемого паводка.

XII. Файл ежедневных расходов натурных паводков

Ежедневные расходы представляют в м3/с.

Данный файл используют при расчетах мостовых переходов, работающих в условиях искусственного (водохранилища) или естественного (сгонно-нагонные явления, заторы, зажоры и т.д.) подпора, а также в условиях регрессивной эрозии. Каждый ежедневный расход должен точно соответствовать уровню того же дня.

Максимальное число ежедневных расходов каждого паводка - 162.

В случае, если длительность паводка превышает 162 суток, последний представляется в виде двух паводков с суммарной продолжительностью, равной фактической длительности рассчитываемого паводка.

XIII. Файл фракционного состава донных отложений

1398

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Файл необходим при пофракционных расчетах русловых деформаций в резко разнозернистых грунтах с учетом возможной отмостки дна русла крупными фракциями.

Врасчет вводят процентное содержание (%) в составе донных отложений следующих фракций, мм: 0,10-0,25; 0,25-0,5; 0,5-1; 1-2; 2-5; 5-10; 10-20; 20-40; 40-60; 60-100; 100-200; 200-300; 300-400.

Врезультате комплексного расчета по программе «Рома» на печать в виде таблиц, а также в виде графиков, выводимых на экран монитора и на печать, выдается следующая информация.

I.Фактический водомерный график и гидрограф паводка

Данные представляются в виде таблицы, которая содержит:

текущее время, сут;

уровень воды, м;

расход, м3/с.

II.Расчетный водомерный график и тахограф паводка

Синтервалом в 1 сут для каждого рассчитанного паводка в виде таблицы выдаются данные:

русловой расход, м3/с;

пойменный расход, м/с;

время от начала паводка, сут;

уровень, м;

максимальная наблюдаемая на рассчитываемом участке русловая средняя скорость течения, м/с.

III. Результаты расчета

Результаты расчета формируются для каждого рассчитанного паводка на его пике и после его прохода. Таблица для каждого расчетного створа представляется следующими данными:

номер рассчитанного паводка;

1399

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

интервал длины, м;

проекция интервала длины, м;

ширина потока, м;

ширина русла, м;

величина подпора, м;

средняя высота (отметка) дна русла, м;

средняя русловая скорость течения, м/с.

На рис. 32.14 представлены результаты (в графической форме) расчета свободной поверхности потока и русловых деформаций для проектируемого мостового перехода через р. Оку, расположенного в 4,3 км выше существующего.

Рис. 32.14. Результаты расчета по программе «Рома» взаимодействующих мостовых переходов через р. Оку:

а - свободная поверхность потока; б - профили размытого дна вдоль реки

По результатам расчета определены:

1400