Расчет деформации русла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчёт деформации русла р. Иле

Введение

Расчет деформации русла является важнейшим вопросом гидрологии.

Целью курсовой работы является получение целостного обобщения о р. Иле, а также приобретение навыков по расчету деформации русла при наличии материалов фактических наблюдений.

Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:

1) собраны сведения об изученности жидкого стока исследуемой реки;

2) произведен анализ механического состава и расчет гидравлических свойств наносов;

3) рассчитана средняя транспортирующяя способность руслового потока;

4) вычислены элементы гряд и определили расход влекомых наносов;

5) рассчитана деформация на слабоискривлённом участке реки.

1. Физическая география и характеристика бассейна реки Иле

Или - самая крупная река в Семиречье. Ее длина - 1439 км. Свое начало река берет в Китае, на территории Алматинской области она образует искусственное водохранилище Капчагай и впадает в озеро Балхаш. Капчагай называют морем: в теплое время оно является излюбленным местом отдыха горожан. Его максимальная ширина - 22 км, глубина - 45 м. Вдоль побережья располагаются санатории, пансионаты, пляжи, в самом городе Капчагае построен аквапарк. Воды Капчагая богаты разнообразной рыбой. Всего в нескольких километрах от него, на берегу реки Или, есть место, возвращающее нас в глубокую древность. На правом берегу, с огромного камня уже много веков смотрят в небо изображения Будды и бодхисатв. На черных таинственных скалах сохранилось множество петроглифов, изображений божеств, поздних буддистских надписей, смысл и значение которых еще предстоит разгадать - всего около 1000 разнообразных наскальных изображений, которые историки относят к позднему средневековью. Для начинающих туристов и просто для любителей активного отдыха представляет большой интерес сплав по реке Или. Во время сплава туристы знакомятся с природой и животным миром поймы реки. В Тугайных зарослях здесь водится большое количество птиц, многие из которых уникальны. Прекрасна и рыбалка на реке Или. Сом, сазан, жерех, судак, лещ, белый амур - все это может стать добычей в руках даже не слишком опытного рыболова.

Река Или основная ветвь туризма в Семиречье. Название реки происходит от монгольского «Илансу», что означает мерцающая, сверкающая. Или образована слиянием рек Кунгес и Текес, берущих свое начало горах Северного Тянь-Шаня. Она протекает вдоль широкой долины.

Русло реки имеет множество каналов, небольших островков, покрытых камышом и кустарниками. Долина реки сужается только в Капчагайском регионе, а затем снова расширяется. Река Или впадает в озеро Балхаш посредством нескольких рукавов (баканасы), образуя широкую дельту.

Долина реки полна контрастов и неожиданностей. Очень примечательно, что среди бесконечных песчаных барханов река словно рассыпается на чистейшие озера, покрытые водяными лилиями, украшенными красивейшими сладкоголосыми птицами, и зарослями камыша.

Крупнейшие притоки - Тургень, Талгар, Чарын, Каскелен, Курты, Усек и Чилик. Или пересекает несколько природных зон. В Китае - по горной местности, в средней части течения - равнина, в нижней части - река проходит через пустыни Таулум и Сарыесик-Атырау.

Площадь дельты реки Или - 9000 кв. км. По содержанию воды, река Или занимает 3-е место в Казахстане после рек Иртыш и Урал. Река замерзает в конце ноября, в начале апреля льды будто уплывают вдаль. Средняя толщина льда около полуметра. В реке водятся сазаны, щуки, сомы.

Недалеко от города Капчагай, расположенного в 70 км от Алматы расположена гидроэлектростанция на реке Или и водохранилище длиной 70 км и 5 км в ширину. Когда река Или попадает в скалистый каньон ее ширина достигает 200 метров. Река здесь полноводная, быстрый поток и чистейшая вода одновременно завораживают.

1.1 Геология и рельеф

В геологическом строении территории Илийского бассейна участвуют разнообразные комплексы пород, отличающиеся друг от друга как по составу литологии, так и по возрасту их образования. Здесь широко распространены породы докембрия, палеозоя, кайнозоя. Отложения мезозоя представлены незначительно.

Докембрийские отложения условно представлены в основном гнейсами, гранито-гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцитами и мраморами.

Наиболее распространены породы докембрия в Заилийском Алатау (верховья рек Тургень, Курты, Шилик, Кастек и др.)

Палеозойская группа осадочных и изверженных пород очень распространена на территории Алматинской области. Районы их распространения во многом совпадают с докембрийскими отложениями и встречаются в хребтах Заилийского, Терскей Алатау.

Мезозойские отложения развиты на территории Алматинской области по сравнению с палеозойским слабее.

К мезозою отнесена толща бурых угленосных отложений (конгломераты, глинистые и углистые сланцы), развитых на северном склоне хребта Кетмень.

Мезозойскими отложениями сложена восточная часть Илийской впадины.

В отличие от мезозоя, отложения третичного и четвертичного периодов встречаются по всей территории Алматинской области.

Третичные отложения протягиваются вдоль северного склона Заилийского Алатау в области прилавков. В долине р. Тургень и западнее они представлены буровато-красными глинами с крупными и мелкими обломками эффузивов, местами со щебнем. Мощность третичных отложений северных предгорий Заилийского Алатау составляет иногда около 600 м.

Третичные толщи Заилийского Алатау генетически неоднородны: частично они отлагались в водных бассейнах, частью же представляют отложения водных потоков и мощные пролювиально-делювиальные толщи.

Значительно распространены в пределах описываемого района четвертичные (антропогенные) отложения.

В пределах предгорий по северной окраине Заилийского Алатау, Кетменя, в области Кегень-Текесской депрессии древнейшими четвертичными отложениями являются серые конгломераты (40).

Во внутренних частях Заилийского Алатау и на северном склоне Кунгей-Алатау древнечетвертичные отложения в пределах высокогорной области представлены древнеморенными, отчасти флювио-гляциальными или перемытыми моренными отложениями, а также мощными конгломерато-галечными отложениями в бассейне р. Сары-Булак, Ассы.

Древне - ледниковые отложения, также распространенные на рассматриваемой территории, дают огромные запасы щебня, который в условиях высокогорья приобретает подвижность, образуя каменные потоки. Эти запасы щебня являются источником питания грязекаменных потоков, получивших классическое развитие на северном склоне Заилийского Алатау в его центральной части.

Широкое распространение в пределах долин имеют древне - аллювиальные отложения, слагающие террасы, фиксирующие последние этапы в истории развития гор.

Области низкогорий и предгорий характеризуются наличием лессового покрова.

В горных массивах широко распространены гранитные интрузии каледонского и герцинского возрастов.

В Заилийском и Джунгарском Алатау развиты красные, розовые, розово - серые, крупно- и среднезернистые граниты, диориты и т.д.

Интрузии широко распространены также в Терскей Алатау.

Эффузивные породы (порфириты, диабазы и др.) известны в хребте Кетмень, где они представлены кислыми и основными, и лавами, туфами, брекчиями (40).

1.2 Климат

Климат рассматриваемого района характеризуется резкой континентальностью, которая обусловлена географическим положением бассейна в глубине материка Евразии, удаленностью от открытых океанов и морей на многие тысячи километров, низким широтным положением, а также условиями атмосферной циркуляции. Важную роль в формировании климата играет рельеф.

В холодное полугодие территория находится преимущественно под влиянием сухих и холодных воздушных масс, формирующихся в Сибири и Арктике, а в теплое полугодие, главным образом, под воздействием следующих трех категорий воздушных масс: 1) летнего континентального полярного воздуха, теплого и влажного, формирующегося на севере; 2) воздушных масс арктического происхождения, холодных и сухих; 3) тропического воздуха, формирующегося в летние месяцы на юге Казахстана, Средней Азии и в Иране.

На формирование климата рассматриваемой территории влияет с одной стороны: зимний сибирский барический максимум на севере и с другой стороны летний среднеазиатский, или туранский минимум на западе и юго-западе.

В соответсвии с вышесказанным в описываемом районе сказывается влияние арктических, полярных и тропическиз воздушных массю

1.3 Почва грунты и растительность

Почвенно-растительный покров исследуемого района весьма разнообразен, что объясняется различиями геоморфологических и климатических условий. В распределении почвенно-растительного покрова наблюдается зональность и вертикальная поясность, обусловленная географическим положением и рельефом территории. В пределах рассматриваемого района установлено чередование следующих почвенно-растительных поясов по Н.И. Пальгову:

1. Горно-луговой и горный лугово-степной (включая снеговой). Нижняя граница пояса проходит на высоте 2500-2800 м.

2. Горно-лесной и лесо-степной пояс на абсолютных высотах от 2500-2800 м до 1500-1800 м.

3. Горно-степной пояс на абсолютных высотах от 2500-2800 м до 1500-1800 м.

4. Пустынно-степной пояс на абсолютных высотах от 800-1200 м до 650 м.

5. Пустынный пояс ниже 650 м.

Капчагайское водохранилище расположено в зоне полупустынь и сухих степей.

Растительный покров пустынно-степной зоны представлен типчаково-полынной и полынной ассоциациями с участием эбелека, кахии, эфемеров на светло-каштановых и серозеленых почвах.

Пустынная зона занимает большую часть площади бассейна р. Или (свыше 60%). Верхняя высотная граница ее определяется примерно отметкой 650 м, нижняя 350 м.

Почвенно-растительный покров пустынной зоны очень пестр. Господство в этой зоне принадлежат сероземам, луговым, лугосероземным, такыровидным и солончаковым почвам, перемежающихся с массивом песков.

Растительность пустынной зоны представлена несомкнутым покровом из полыней и солянок, чередующихся с ксерофитными кустарниками и зарослями саксаула.

2. Гидрография и гидрологическая изученность

Гидрологическая изученность

Берёт начало на Тянь-Шане в Китае на высоте 3540 м. Исток реки находится в месте слияния рек Кунгес и Текес. Длина - 1439 км, из которых 815 км на территории Казахстана, где является одной из крупнейших рек. Впадает в западную часть озера Балхаш, сильно опресняя его. При впадении образует обширную дельту с несколькими постоянными рукавами: Жидели, Топар, множеством небольших озёр и затонов. По правую сторону от современной реки пролегают многочисленные древние русла Или, крупнейшее из которых - Жанатас.

3. Основные факторы и особенности твердого стока

Питание ледниково-снеговое. Средний расход воды в устье 329 м³/с. Замерзает в декабре, вскрывается в марте. Капчагайская ГЭС и водохранилище.

3.1 Особенности водного режима

река гидравлический русло нанос

В верхнем течении - горная река. Ниже устья крупного правого притока реки Каш долина расширяется и Или разбивается на рукава. Вплоть до горы Капчагай река течет по дну широкой котловины в низких берегах, местами заболоченных, ниже вступает в глубокое ущелье Капчагай, где построена Капчагайская ГЭС. После впадения последнего притока - реки Курты - долина резко расширяется и река течет среди песков Сары-Ишикотрау и Таукум. В 340 км от устья от Или отходит сухое русло Баканас; здесь начинается древняя дельта Или. На 100 км ниже - современная дельта (площадь 9000 км²) со множеством рукавов, заросших камышом. Главные рукава - Жидели, Или (судоходный), Топар. Главные притоки: Каш, Хоргос (правые), Чарын, Чилик, Талгар, Каскелен, Курты (левые).

Режим уровней

Наиболее высокие уровни воды реки наступают в среднем 10 июня.

Режим расходов

Средний годовой расход воды его равен 3000 м³/сек

3.2 Режим мутности и расходов наносов

Сред. расход воды около 3000 мі/с, мутность около 150 г./мі, сред. расход взвешенных наносов около 360 кг/с.

4. Расчет деформации русла реки Иле

При гидроэкологической оценке естественных проявлений русловых процессов основной задачей является учет и прогноз русловых деформаций с целью предотвращения неблагоприятного с точки зрения хозяйственной деятельности и условий жизнеобеспечения развития процессов и использовании закономерностей их режима при освоении и регулировании рек. Это позволит реализовать направленное воздействие на усиление положительной роли естественных процессов, то есть управлять русловыми процессами для достижения нормальной эксплуатации инженерных сооружений на внутренних водных путях и в наибольшей мере предотвращать неблагоприятные экологические последствия.

4.1 Анализ механического состава и расчет гидравлических свойств наносов

Дано: гранулометрический состав донных отложений (табл. 1); глубина потока h=4,5 м; плотность наносов т/м³; плотность воды т/м³; температура воды ⁰С.

Требуется:

1) Построить интегральную кривую гранулометрического состава наносов;

2) Определить характерные диаметры частиц d₁₀, d₅₀, d₆₀, d₉₀, d₉₅;

3) Определить средний диаметр частиц d_ср;

4) Вычислить коэффициент неоднородности частиц;

5) Определить формы частиц;

6) Определить гидравлическую крупность частиц по формулам

а) В.Н. Гончарова;

б) В.В. Романовского

7) Вычислить начальную скорость сдвига частиц по формулам В.Н. Гончарова, И.И. Ливии, Г.И. Шамова.

Выполнение работы

1) По данным таблицы 1 стоится интегральная кривая гранулометрического состава (рис. 1).

2) С интегральной кривой снимаются значения характерных диаметров d₁₀ = 0,2 мм, d₅₀ =0,75 мм, d₆₀ =0,95 мм, d₉₀ = 1,75 мм, d₉₅ =2,1 мм

3) Средний диаметр гранулометрического состава определяется по формуле:

, мм (1)

4) Коэффициент неоднородности вычисляется по формуле:

, т.е.грунты неоднородные (2)

если >6 - грунты неоднородные,

<6 - грунты однородные.

?б_i, %d_i, мм

Рис. 1 - Интегральная кривая гранулометрического состава

5) Определение формы частицы:

, (3)

где а, b - длина и ширина частицы.

Для шара =1, для плоской частицы <0,6, при отсутствии данных считаем, что =0,6.

6) Для того, чтобы вычислить гидравлическую крупность частиц необходимо выделить режимы осаждения наносов.

При d<0,15 мм - ламинарный режим;

0,15<d<1,5 мм - переходный режим;

d>1,5 - турбулентный режим.

А) формулы В.Н. Гончарова:

- ламинарный режим (4)

при t=15 ?С м²/с

- переходный режим (5)

где Т - температура воды в градусах

- турбулентный режим (6)

Б) формулы В.В. Романовского:

 - ламинарный режим (7)

- переходный режим (8)

К_t - поправочный температурный коэффициент, К_t =1

- турбулентный режим (9)

Все расчёты приведены в табл. 1

7) Начальная скорость сдвига частиц можно определить для общего среднего диаметра наносов по следующим формулам:

А) формула В.Н. Гончарова

м/с, (10)

где h - средняя глубина потока;

d₉₅ - 95% диаметр.

Б) формула И.И. Леви

м/с, (11)

где d_max = d₉₅

В) формула Г.И. Шамова

м/с (12)

4.2 Оценка общей устойчивости донных отложений по методике В.А. Караушева

Исходные данные:

1) Состав донных отложений (табл. 1);

2) Величина начальной скорости трогания частиц грунта, составляющих донные отложения (табл. 1);

3) Начальная скорость сдвига наносов V_нач=1,2 м/с;

4) Средняя глубина потока h=4 м.

Требуется:

1) Построить дифференциальную кривую гранулометрического состава донных отложений.

2) Вычислить величины средней скорости течения воды (U); средней пульсационной скорости (w); максимальной составляющей пульсационной скорости (w_max).

3) По методике профессора А.В. Караушева определить коэффициенты м_а, м_взв, м_ув определив соответственно активную часть донных отложений, взвешенную часть и часть, которая переносится потоком в устойчиво взвешенном состоянии.

Выполнение работы

Для количественной оценки степени взаимодействия между потоком и донными отложениями, а также оценки транспортирующей способности потока воды может быть использована следующая система русловых коэффициентов:

м_а - коэффициент активности донных отложений, выражающий ту часть донных отложений, которая примет участие в движении вместе с водой (сумма взвешенных и влекомых наносов).

м_взв - коэффициент взвешивания, показывающий ту часть донных отложений, которая может переносится потоком воды во взвешенном состоянии.

м_ув - коэффициент устойчивого взвешивания, показывающий ту часть донных отложений, которая может переносится потоком в устойчивом (длительном) взвешенном состоянии.

Коэффициент устойчивого взвешивания м_ув выражает долю наиболее мелких фракций донных наносов, которые при взаимообмене с потоком воды могут длительное время поддерживаться во взвешенном состоянии.

Способ определения русловых коэффициентов следующий:

1) Строится дифференциальная кривая гранулометрического состава (рис. 1). По оси ординат откладываем б_i - процентное содержание каждой фракции, по оси абсцисс - градации фракций d_i.

2) Вычисляем величины V, W, W_max по следующим формулам:

, м/с (13)

где V - средняя скорость потока;

V_нач - начальная скорость сдвига наносов.

Среднее значение абсолютной вертикальной составляющей пульсационной скорости вычисляется по формуле А.В. Караушева:

, м/с (14)

где U - средняя скорость потока;

N - характеристическое безразмерное число, определённое по формуле

, (15)

где С - коэффициент Шези определяется по формуле Манинга

, (16)

здесь п=0,025,

h - средняя глубина.

Величина М при находится по формуле:

(17)

при С<10 М=48

W_max - наибольшее абсолютное значение вертикальной составляющей пульсационной скорости вычисляется по формуле

, м/с (18)

3) Определяем диаметры d₁, из условия, что W=U_i (по шкале гидравлической крупности) при этом форма частицы И=0,6, т.е.

d₁=1 мм, при W=0,09 м/с

Частицы диаметр, которых будет меньше d₁ будут находится в устойчивом взвешенном состоянии. Откладывая на абсциссе дифференциального грансостава наносов значение d₁ и проведя вертикальную линию получаем слева от неё площадь устойчивых взвешенных наносов Щ_ув.

Величина d₂ определяется из условия, что W_max=U_i

d₂=7 мм, при W_max=0,26 м/с,

т.е. частицы с диаметром больше d₁, но меньше d₂ будут находится во взвешенном состоянии. Щ_вз - площадь взвешенных наносов. Эти наносы могут постепенно осаждаться, а некоторые достигать свободной поверхности.

Для нахождения границы d₃ используем формулу Г.В. Шамова:

, тогда (19)

м мм, (20)

т.к. d₃ должно быть больше чем d₂ поэтому условно принимаем d₃=10 мм.

Нанеся на график границу d₃, получаем справа от неё неподвижные наносы, а слева - влекомые и взвешенные.

4) На рис. 2 определяем площади, занятые устойчиво взвешенными (Щ_ув), взвешенными (Щ_вз), влекомыми (Щ_вл), неподвижными наносами (Щ_нп). Просуммировав их получаем общую площадь (Щ_об).

Щ_ув=24,7 мм

Щ_вз=225 мм

Щ_вл=92 мм

Щ_нп=1201 мм

Щ_об=1445 мм

5) Русловые коэффициенты вычисляются по следующим зависимостям:

(21)

(22)

(23)

При - русло устойчивое;

- слабо размываемое;

- сильно размываемое.

Русло является устойчивым

4.3 Расчет средней транспортирующей способности руслового потока

Дано:

§ Ширина русла, В=280 м;

§ Глубина потока, h=4,5 м;

§ Средняя скорость потока, V=1,23 м/с;

§ Донные отложения имеют состав, представленный в таблице 1.

Требуется:

§ Вычислить расход взвешенных наносов.

Ход выполнения работы:

1) Вычисляем коэффициент Шези по формуле Штриклара:

м^0,5/с, (24)

где h - средняя глубина потока, м;

d=d₅₀ - диаметр наносов 50-ти%-ой обеспеченности (снимаем с интегральной кривой, лаб. №1), мм.

2) Вычисляем мутность взмыва по эмпирической формуле А.В. Караушева:

кг/м³, (25)

где N - характеристическое безразмерное число, вычисляется по формуле:

(26)

Величина М при находится по формуле:

(27)

при С<10 М=48

з² - величина, учитывающая отношение средней скорости к донной, определяется по формуле:

(28)

3) Среднюю мутность потока вычислим по формуле:

, (29)

где Г - средний гидромеханический параметр наносов, который определяется по формуле:

. (30)

Здесь Г_i - гидромеханический параметр i-ой фракции, который определяется по таблице А.В. Караушева в зависимости от гидравлической крупности частицы () и коэффициента Шези (С).

Величина б_взм определяется по формуле:

, % (31)

Здесь r - процентное содержание частиц с диаметром d>d₂=7 мм.

Величину r находим из интегральной кривой гранулометрического состава донных отложений (лаб. №1), r=74%.

Для удобства все вычисления гидромеханического параметра рассчитываются в таблице 1.

Таблица 1. Вычисление гидромеханического параметра

Фракции	di, мм	бi, %	Ui, м/с	бвзм, %	?бвзм, %	G	Гi	бвзм Гi	?бвзм Гi
10-5	7,5	10	0.26	13,5	13,5	0,20	0,00030	0,0041	0,0041
5-2	2,5	12	0.18	16,2	29,7	0,14	0,00033	0,01	0,0141
2-1	1,5	16,5	0.12	22,3	52	0,09	0,0035	0,182	0,196
1-0,5	0,75	15,5	0.063	20,9	72,9	0,05	0,019	1,39	1,586
0,5-0,2	0,25	11	0. 0,24	14,9	87,8	0,02	0,129	11,3	12,9

Итак, средний гидромеханический параметр наносов .

Средняя мутность потока

кг/м³. (32)

4) Расход взвешенных наносов вычисляется по формуле:

кг/с (33)

где Q - Расход воды, который равен 649 м³/с;

м³/с (34)

4.4 Вычисление элементов гряд и определение расхода влекомых наносов

Дано:

§ Начальная скорость сдвига частиц V_нач=1,12 м/с;

§ Средняя ширина русла В_ср=280 м;

§ Средний диаметр наносов d_ср=3,81 мм=0,0038 м;

§ Глубина потока h=4,5 м;

§ Расход взвешенных наносов Р_взв=44,9 кг/с.

Требуется:

Вычислить элементы гряд для случаев

, (35)

, (36)

. (37)

В практике гидрологических расчётов для вычисления расхода влекомых наносов широко используется формула, связывающая количество переносимых потоком наносов с гранулометрическим составом донных отложений и гидравлическими элементами потока. Расход наносов, определённый перемещением гряд и рифелей, называют расходом донно-грядового движения наносов, который довольно хорошо отражает транспорт руслоформирующих фракций. Если не ставится полная задача учёта стока наносов, то расход руслоформирующих фракций, получаемый по перемещению донных гряд, может рассматриваться как расход влекомых наносов.

Р_г - расход донно-грядового перемещения наносов может быть определён по данным расчёта элементов гряд: их высоты а_г и длины л_г, скорости перемещения С_г. Долина учитывается также плотностью грунта с_s, составляющего активный слой русла.

Выражение Р_г записывается следующим образом:

, (40)

где К_г - коэффициент формы гряды, учитывающий соотношение между её средней и максимальной высотой, К_г=0,5;

В_ср - средняя ширина русла;

с_s - плотность донных отложений, с_s=2,65 10³ кг/м³;

Для вычисления расхода влекомых наносов вычисляем элементы гряд и скорость её перемещения по формулам В.С. Киороза для трёх случаев:

, (41)

(42)

Формулу (3) можно упростить, если подставить в неё формулу (2), тогда после преобразования получим:

(43)

, (44)

где а_г - высота гряды, м;

л_г - длина гряды, м;

С_г - скорость движения гряды, м/с;

h - средняя глубина потока, м;

V_нач - начальная скорость сдвига частиц, м/с;

V - средняя скорость определяемая для каждого случая, м/с;

d_ср - средний диаметр наносов, м.

1) м/с, (45)

м, (46)

м, (47)

(48)

2) м/с, (49)

м, (50)

м, (51)

(52)

м, (53)

м, (54)

м, (55)

(56)

Расход донно-грядового перемещения наносов вычисляется по формуле (40) для каждого случая. Результаты расчёта приведены в таблице 2.

Таблица 2

V, м/с	аг, м	лг, м	Сг, м/с	Сг, м/год	Рг, кг/с	Рг, млн. т/год
1,29	0,37	83,6	0,000024	756	3,29	47,8
1,68	0,11	41,7	0,0019	5985	77,53	114,6
2,24	152,8	27,84	0,0024	75600	136053	122492

Из таблицы видно, что при заданной крупности донных отложений (d_ср=3,81 мм) и глубины потока (h=4,5 м) скорость течения вызывает катастрофический размыв русла.

Вычислим суммарный расход наносов по формуле К.В. Разумихиной, для случая :

кг/с (57)

4.5 Расчет деформации на слабоискривлённом участке реки (канала)

Дано:

§ Слабоискривленный участок реки длиной Z=100 м и шириной. В=280 м;

§ Движение воды равномерное, установившееся с расходом м³/с, где h=4,5 м; V=1,12 м/с - глубина и средняя скорость потока;

§ Средняя гидравлическая крупность донных отложений u=0,12 м/с;

§ Средний гидромеханический параметр Г=2,92;

§ Расход взвешенных наносов Р_S=22,6 кг/с;

§ Расход донно-грядового перемещения наносов P_г=3,05 кг/с;

Требуется:

Рассчитать изменения мутности потока и деформации русла по длине расчётного участка при условии, что в начальном сечении общий расход наносов равен:

(58)

Выполнение работы

Расчётный участок реки разбиваем на отрезки ДХ=40 м.

Вычисление производим с верхнего створа вниз по течению. Расход наносов в конце каждого отрезка определяется по формуле А.В. Караушева:

, (59)

где u - средняя гидравлическая крупность донных отложений (вычисленная в работе №3);

к - параметр наносов, вычисленный по формуле:

, (60)

где Г - средний гидромеханический параметр.

Все размеры в системе СИ.

Р_STP - транзитный расход наносов, равный транспортирующей способности данного потока:

кг/с, (61)

где Р_S - расход взвешенных наносов;

P_г - расход донно-грядового перемещения наносов.

кг/с (62)

Теперь можно рассчитать конечный расход наносов на участке длиной ДХ=40 м

кг/с (63)

Зная Р_Sкон, определяем скорость деформации на расчётном отрезке:

м/с (64)

После этого, задаваясь временным интервалом Дt (например, Дt=2 сут.), определяем линейную деформацию на расчётном отрезке:

м (65)

Если Дh>(0.1-0.2) h, то временной интервал соответственно уменьшается.

Теперь величину Р_Sкон, вычисленную для первого отрезка, принимаем за начальный расход наносов для второго отрезка и аналогичным образом рассчитываем РЅ_Sкон, CЅ_q, ДhЅ, после чего переходим к расчёту третьего участка и т.д. При этом величины u, k, B, Q считаем неизменными.

Результаты расчёта для других участков приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчёт деформации русла

№ отрезков	1	2	3	4
Х, м	40	40	40	40
PSнач, кг/с	12,7	24	25,2	25,29
PSТР, кг/с	25,3	25,3	25,3	25,3
	2,33	2,33	2,33	2,33
еm	10,4	10,4	10,4	10,4
PSнач - PSТР	-12,6	-1,3	-0,1	-0,01
	-1,21	-0,125	-0,009	-0,0009
PSкон, кг/с	24	25,2	25,29	25,299
Cq, м/с	0,06	0,006	0,0005	0,00005
Дh, м	0,12	0,012	0,0009	0,0001
h, м	4,12	4,012	4,0009	4,0001

Заключение

В данной курсовой работе мы провели анализ механического состава и рассчитали гидравлические свойства наносов. По расчетам коэффициент неоднородности получился n=2,4, то есть грунты однородные, это говорит о том, что средний диаметр оправдывает свое значение и показывает о достоверности расчетов и наоборот. Оценили общую устойчивость донных отложений по методике А.В. Караушева. С помощью руслового коэффициента М_а=0,14 можно сказать, что русло является устойчивым. Рассчитали среднюю транспортирующую способность руслового потока и расход взвешенных наносов Р_взв=22,6 кг/с. Вычислили элементы гряд и определили расход влекомых наносов. Расход донно-грядового перемещения наносов Р_г=3,05 кг/с. Суммарный расход наносов Р =25,3 кг/с. Затем рассчитали изменения мутности потока и деформации русла по длине слабоискривленного участка реки (канала). Слой наносов уменьшается с каждым разом, так как изначально в формуле задано условие, что в начальном сечении транзитный расход наносов мы делим на два.

Список использованной литературы

[1] Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов. Л.: Гидрометеоиздат. 1977. 272 с.

[2] Кондратьев А.Н. Соотношение транспортирующей способности потока и стока наносов как условие формирования русел рек разных типов // Геоморфология. 1999. №3. С. 14-18.

[3] Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 272 с.

[4] Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. М.: МГУ. 1986. 264 с.

[5] Попов И.В. Методические основы исследований руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат. 1961. 206 с.

[6] Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат. 1978. 308 с.

Размещено на Allbest.ru