Определение бытовых характеристик водотока

 

Исходными данными являются поперечное сечение реки и его морфологические характеристики, расчетный уровень высокой воды РУВВ и расчетный уклон J.

На вертикалях поперечного сечения вычисляют глубины воды hi как разность отметок РУВВ и поверхности поймы или дна русла, а также вычисляют скорости движения воды по формуле (1.3.1).

На вертикалях поперечного сечения вычисляют элементарные расходы по формуле (1.3.2):

 

Строят эпюру элементарных расходов (рисунок 3.1.1).

 

Морфологические показатели Лес редкий Луг Кустарник Русло Луг
Характеристика шероховатости m1 m2 m3 mр m2
Глубина   hi      
Скорость   Vi      
Элементарный расход   qi      
Площадь живого сечения          

 

 

Рисунок 3.1.1 Схема к определению расчетного расхода при РУВВ:

а) эпюра элементарных расходов; б) морфоствор.

 

Общая площадь эпюры элементарных расходов равна расчетному расходу. Площадь эпюры над руслом равна расчетному расходу в русле Qрб, над поймами – расчетному расходу на левой и правой поймах Qпб, (Qлпб, Qппб).

 

, (3.1.1)

 

Вычисляют площади живого сечения между вертикалями и площади русла и пойм.

Принимают условно поперечное сечение русла и пойм прямоугольным шириною Врб и высотою hрб в случае русла и Впб и hпб в случае поймы. Получают среднюю глубину воды в бытовых условиях при РУВВ.

 

Значения средних глубин определяются по формуле (3.1.2), скоростей – (3.1.3):

 

; , (3.1.2)

 

где – площадь живого сечения при РУВВ русла и поймы.

 

, (3.1.3)

, (3.1.4)

, (3.1.5)

 

где hрб, hпб – средняя бытовая глубина в русле и на пойме.

 

 

Пример 3.1

 

Поперечный профиль приведен на рисунке 3.1.2 для реки с односторонней поймой.

Расчетный уровень воды 53,30 м, коэффициенты m, характеризующие шероховатость русла и поймы, равны соответственно 25 и 10. Расчетный продольный уклон водной поверхности J=0,0003.


Площадь живого сечения, м2
Расход, м3/с
Элементарный расход, м3/с   1,13   4,75     5,15   4,55   0,74     0,74     0,69     0,38
Скорость на вертикали, м3/с   0,47   0,13     0,17   0,11   0,11     0,31     0,30     0,24
Глубина, м   2,40   4,20     4,40   4,10   2,40
Расстояние, м
Отметка, м 53,3 50,9   49,1     48,9   49,2   50,9     50,9   51,0   51,7     53,3
Номер вертикали 1 2 3 4 5 6 7 8 9

 

 

Рисунок 3.1.2 Определение расчетного расхода в морфостворе (пример 3.1)


Вычислим глубины, скорости на вертикалях и элементарные расходы. Данные о вычислениях приведены в таблице (рис.3.1.2). Эпюра элементарных расходов приведена на рис.3.1.2. Она состоит из отдельных трапеций. Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту, т.е. полусумме элементарных расходов на соседних вертикалях на расстояние между ними.

Общий расход на пойме:

 

Qпб=237+491+24+6=758 м3/с,

 

Расход на пойме, проходящий через сечение шириной 1 м – элементарный расход – qпб= =758/1058=0,73 м3/с на 1п.м..

 

Расход в русле в бытовых условиях:

 

Qрб=5+73+99+97+93=367 м3/с.

 

Расчетный расход равен: Q=758+367=1125 м3/с.

 

Ширина элементов живого сечения (рис.3.1.2) и ширина разлива воды:

 

Врб=105 м, Впб=1058 м, Во=105+1058=1163 м.

 

Площадь живого сечения поймы =768+1558+88+24=2438 м2.

Площадь живого сечения русла =12+83+86+85+114=380 м2.

Средняя скорость течения воды определяется как отношение расхода к площади живого сечения:

 

, , .

 

Средняя глубина равна отношению площади живого сечения к его ширине:

 

, .