книги / Примеры гидрологических расчетов мостовых переходов. Установление расчетных уровней и определение параметров ветровых волн

Таблица 12

Установление расчетного судоходного уровня по ГОСТу 26775-05

№	Годы	Уровни воды в		Омнирическал
члена	наблюде­	реке	• м,	вероятность
ряда	ний	в убывающем		превышения
		порядке		уровней воды

			P i . %
1	2	3	4
1	1981	164,73	2,9
2	1990	164,41	7,6
3	1985	164,30	11,1
4	1976	164,15	15,2
5	1979	163,84	19,3
6	1992	163,72	23,4
7	1973	163,65	27,5
8	1983	163,56	31,6
9	1988	163,43	35,7
10	1975	163,25	39,8
11	1986	163,11	43,8
12	1991	162,92	48,0

№	Годы	Уровни воды в		Эмпирическая
члена	наблюде­	реке	, ч ,	вероятность
ряда	ний	в убивающем		превышения
		порядке		уровней воды

		P i	• *
1	2	3	4
13	1984	162,86	52,0
14	1971	162,80	56,1
15	1987	162,68	60,2
16	1978	162,60	64,3
17	1980	162,55	68,4
18	1994	162,43	72,5
19	1977	.162,35	76,6
20	1982	162,16	80,7
21	1989	162,06	84,8
22	1974	161,81	88,9
23	1993	161,64	93,0
24	1972	161,50	97,3

в значениях p L уменьшается.

На клетчатке вероятностей нормального распределения строим

график	Z	= -f (p ) (р и с .1 1 )	.	Для реки Ш класса расчетная
вероятность Глаевышения р рс,сч			-	4% (т а б л .6 ) . По графику
Z T = f ( p )		определяем соответствующую отметку расчетного

судоходного уровня в створе водомерного поста РСУВ, равную 164.61 м.

Расчетный судоходный уровень в створе мостового перехода РСУМ находим из выражения ( 5 ) ;

?СУМ= РСУВ + S3 = 164.61 + 46C04.0GG25 = 164,61+1.20 =165,81 м.

Для рек, мало изученных в гидрологическом отношении, а также согсем не изученных, ГОСТ 267?5-85 допускает определять расчетный судоходный уоовень на основании использования данных краткосроч­ ных гидрометрических наблюдений с поиведением их к многолетнему периоду по дачным постов гидрометеорологической службы, располо­ женных на чеках-аналогах. При этом реки-аналоги ложны находить­ ся г сходных условиях.

3. ОПРЕЕЕЛЕШЕ РАСЧЕТНЫХ УРОВНЕЙ МЕШШ>; ВОД

Для составления проекта мостового перехода нужно знать не толь­

ко расчетный уровень высоких вод РУББ и расчетный судоходный уро­ вень ?С7, но и расчетные уровни меженных вод.

За расчетные уровни меженных вод принимают:

1) накнпзший расчетный уровень меженных вод РУМВН с вероят­

ностью превышения 9?£; 2 ) средний расчетный уровень меженных вод Р У Б С с вероятностью

превышения 502.

Ес.ли на реке имеется водомерный пост с данными многолетних

наблюдений за уровнями воды, то расчетные уровни меженных вод оп­ ределяют методом математической статистики путем обработки ряда

наинизших в году уровней открытой воды		(i ) • Задача решается
в следующей последовательности.
1.	Измеренные на водомерном посту годовые наинизшие уровни
открытой	воды в реке Я-цр) располагают в	убывающем порядке (г п а -

фа Я табл. 1 3 ) , причем каждому уровню присваивают	свой порядковый
номер и указывают соответствующий календарный год	(графы 1 и 2
табл. 1 3 ) .

32

Рис.11. Определение расчетного судоходного уровня по графику

2Гг = J (p ) (п о ГОСТу 26775-85)

ё

^и Степс)

				Таблица 13
	К определению расчетных уровней меженных вод
J6	Годы	Уровни воды в реке	Эмпирическая ве­
члена	наблюдений		роятность превышения
ряда		в у?1$ваюшем по­	уровней	воды
		рядке	P i	» ^
1	2	3		4

3

п%н(тсп)

	2. Находят эмпирическую вероятность		превышения p i			каинкзшах
уровней открытой воды в реке для каждого года наблюдений по фор­
муле	( 2 ) и заполняют графу 4 табл. 13.
	3. Наносят на клетчатку вероятностей нормального распределения
(рис. 12) значения наинизших уровней открытой воды в реке						^ н р )
(графа 3 табл. 13) к их эмпирической вероятности					превышения р^
(графа 4 табл. 13 ) . По точкам		проводят	плавную		кривую,	представ­
лявшую собой график зависимости		К.^	-	I Q о) (сплошная линия
на ои с.1 2 ).				'
	4. Полученный график экстраполируют до вероятности превышения
р	= 93% (экстраполированный	участок графика показан пунктирной

линией) . В результате этого находят отметку наиниэшего расчетного

уровня меженных вол		?УЧВН.
5. По графику		ZH = f ( p ) определяют ординату, соответствую ­
щую абсциссе	р	= 5G*. Эта ордината представляет собой отметку
среднего расчетного уровня меженных вод РУМВС.
В тех случаях, когда створ мостового перехода Ч - Ч не совпа­
дает со створом водомерного поста В - В (р и с .2 ) , расчетные уровни

меженных вод, найденные в створе водомерного поста, нужно перенес­ ти в створ мостового перехода. Для этого используются следующие

зависимости:
?УМВн(м ) = ГУМВн(в) ± S 2 T ;	(7 )

34

2 Мшм

©— , A Q *4

т*г~

%'К

\ ч®

КN

/ 2

5

to

г о

30

50

?0 во

90 9*f

98 99

Р и с .12. К определению расчетных

уровней

P> /о

меженных вод

? г а 0(« )

= ? } ,,®С(В)

* ■S'3 '.

( 8)

где

и ?УЧРС£Мч

-

накнкзший и

средний расчетные уровни

меженных вод в створе мостового пере­

хода,

м;

?,п^ Н (в ) к

р^ ' с (в)

"

наиниЭ1ПИЙ и

средний

расчетные уровни

меженных вод в створе водомерного пос­

S

та, м;

-

расстояние

между створами водомерного поста и мостового

з

перехода,

м;

-

уклон

реки

на участке между теми же

створами.

Б

этих выражениях знак плюс принимают тогда, когда

створ мос­

тового перехода М - М находится выше створа водомерного поста

В - Б

(р и с ,2 ,а )

,

а

знак

минус -

когда

створ М - М располагается

нике створа Б -

В

(р и с .2 ,б ) .

При отсутствии или недостаточности материалов наблюдений за

уровнями

воды на данной реке

расчетные

уровни

меженных вод РУЧВН

35

и РУЧБС находят	по	кривой расхода Q ~ f (Z ') (р и с .1 ) после
предварительного	определения меженных расходов.
П р и м е р	5	. Определить расчетные уровни меженных вод

в створе мостового перехода, который проектируется через реку Р.

На реке имеется водомерный пост с многолетним			рядом	наблюдений.
Р табл. 14 приведены	значения	годовых наинизших уровней			открытой
воды в реке %н ^	за период	с 1967 по 1994 г	, тс	е с т ь	за

Л= 2В лет.

Водомерный пост находится на расстоянии S = 12,7 км от

створа мостового перехода выше по течению. Уклон реки на участке

между створами водомерного поста и мостового перехода								С/ =С,0СС35.
						Таблица			14
Значения годовых наинизших				уровней открытой воды
		в	реке Р
к,	Годы	Отметки	уоовня	Д	Годы	Отметки		уровня
п/п	наблюдений	воды в реке		п/п наблюдений		воды	в	реке
	2	* н (П	• м			%нГП • »■
1		3		1	2			3
1	1967	16С.44		15	1961		160,61
г.	1968	161,22		16	1382		161,12
3	1969	161,75		17	1983		16С.35
4	1Р7С	150,33		18	18S4		161,36
5	1971	161,56		19	1985		160,84
6	1?72	161,50		30	1986		160,56
7	1S73	160,76		21	1987		161,16
6	1974	161,08		22	1988		160,89
9	1975	160,27		23	1989		16G.39
1C	1976	161,26		24	1990		161,41
11	1977	160,93		25	1991		16G.78
12	1978	161,82		26	1992		161,65
13	1979	160,42		27	1S93		160,69
14	1980	161,62		28	1994		161,53
	Сначала определим расчетные уровни меженных вод в створе водо­
мерного поста,		то есть	найдем	величины Р У Ч Е ^ ^		и РУ?ШС^ .
	Годовые наинизшие уровни открытой воды в реке							распола­
гаем	в убывающем порядке (графа 3				т а б л .15) . Каждому		уровню		при­

36

сваиваем 030“: порядковый номер и указываем соответствующий

календарный

год

(графы

1 и 2

табл. 1 5 ) .

По формуле ( 2 ) находим эмпирическую вероятность превышения

Pi

каинизших уровней воды для каждого

года наблюдений.

Лдч

первого

члена ряда (д ля 1978 г . )

А

=

П +

1CD

---------1 “

5 »3 -

100 = 2 , 5 * ,

0,4

28 +

0,4

для

второго

члена ряда

(д л я 1969 г . )

Рг - -^ -Н -

ЮС = б,«,

для

третьего члена ряда

(д ля

1992 г . )

100= 9>5*

Результаты расчета приведены в графе 4 табл. 15.

Наносим на клетчатку вероятностей нормального распределения

(р и с. 13)

значения наинизших уровней

открытой воды в реке

2’H(i )

(граф а 3 табл. 1 5 ) и их

эмпирической вероятности превышения р^ (гра­

фе 4

табл.

15 )

. Точки

соединяем плавной кривой и в результате

этого

получаем

график зависимости

2Н

*

f (р ) (сплошная линия

на

р и с .1 3 ) .

J

График

экстраполируем до вероятности

превышения р

= 99*

(пунктирная линия на графике) и получаем отметку наинизшего рас­

четного		уровня мекенннх			вод	в створе водомерного.поста Р У М В „ ,
оавную	160,26		м.
По графику				- f ( p		)	определяем ординату,			соответствующую
абсциссе		р	-	50*. Она получилась равной 161,26						м. Эта ордината
представляет собой отметку среднего расчетного уровня меженных
вод б створе			водомерного		поста Р У М В ^ ч .
Перенесем			полученные		отметки			РУМБн ?вч	и РУНВС/В) в створ мос­
тового	перехода,			используя		зависимости \ 7 )			и (8 )
Р У Ч Е ^			=	? Г © н (в )	“	S 3		= 160,28 -	12700.0,00035 =
			=	160,28 -	4,44		=	155,84 м ;

37

Тяблиня 15

Определение расчетных уровней меженных под

*Голы Уровни волы в

члена	наблюде­	реке ZHCO *
Рада	ний	в убывающем
		порядке
1	2	3

Эмпирическая			.№	Годы	Уровни волн в	Эмпирическая
вероятность		пре­	члена	наблюде­	реке ZH(i ) , м,	вероятность	пре­
вышения уровней			ряда	ний	в убывающем	вышения уровней
волк	pi ,	%			порядке	воды p i ,	%
	4		1	2	3	4

1	1978	161,82	2,5	15	1977	160,93	51,8
2	1969	161,76	6 ,0	16	1988	160,89	55,3
3	1992	161,65	9,5	17	1985	160,84	58,8
4	1980	161,62	13,0	16	1991	160,7R	62,3
5	1971	161,58	.16,6	19	1.973	160,76	65,8
6	1994	161,53	20,1	21.;	1993	160,69	69,4
7	1972	161,50	23,6	21	1981	160,61	72,8
8	1990	161,41	27,1	22	1986	160,56	76,4
9	1984	161,36	30,6	23	1967	160,44	79,8
10	1976	161,28	34,2	24	1979	160,42	83,5
Л	196R	161,22	37,7	25	1989	160,39	87,0
12	1987	161,18	41,2	YP	.1983	160,35	90,4
13	1982	161,12	44,8	27	1970	160,33	93,9
14	1974	161, Г-8	48,2	2 »	1275	160,27	97,5

р , %

Р и с.13. Определение расчетных уровней меженных вод

EWB0 (M )	= PWBC(B) - S 3 = 161,26 - 127CC.C,CC035 =
	= 161,26 - 4,44 = 156,S2 M.
4.	РАСЧЕТ ПАРЛ'ТЕТРОЕ ВЕТРОВЫХ ВОЛЕ
Под влияние»', ветра на поверхности воды г. реках к водохрани­
лищах возникают волны.		высота hg
Параметрами ветровой волны являются ее			к длина Л
(р и с .1 4 ) . Высота.ветровой волны зависит от		скорости к	направле­

ния ветра, длины разгона волны, глубины реки		при расчетном уровне
высоких вод	К'?.В, конфигурации реки в районе	мостового перехода
и характера	растительности на поймах.

При проектировании мостовых переходов расчеты параметров вет­

ровых волн производят в			условиях мелководья, когда		глубина воды
Ь	« С . 5 Л ,	где	Л -	длина волны.
л ля	возможности	определения		параметров ветровых	волк необхо­

димо иметь следующие исходные денные: расчетную скорость ветра

на высоте		10 м над поверхностью воды (э т а скорость обозначается
VfQ) ,	длину разгона волны				X	и	среднюю глубину		реки	/? на
всем протяжении разгона волны при РУЗВ.
Скорость VJQ			,	м/с, находят из				выражения
				4 o = K		v V		M .		< 9'
где	-	расчетная		скорость	ветра			по данным метеорологической
		станции	на высоте		2?	над		поверхностью воды,		м/с;
К у -		коэффициент перехода от					скорости ветра,		измеренной на
		высоте	Z	. к скорости, ветра Ъ^а ; этот					коэффициент
		принимают по табл.			16 .

4G