Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Жирнова Елена Александровна

Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках
<
Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Жирнова Елена Александровна. Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.17. - Санкт-Петербург, 2000. - 137 с. : ил. РГБ ОД, 61:00-5/2592-3

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Сквозные свайные выправительные сооружения на судоходных реках 9

1.1. Обзор современного состояния проблемы 9

1.2. Методика расчета одиночных незатопленных проницаемых полузапруд ЛИИВ Та 15

1.3. Методика расчета свайных выправительных сооружений НИИВТа 16

1.4. Расчет элементов незатопленных сквозных выправительных сооружений 21

1.5. Расчет элементов затопленных сквозных выправительных сооружений 38

Глава 2. Экспериментальные исследования работы в потоке сквозных свайных полузапруд 42

2.1. Цели и задачи экспериментальных исследований 42

2.2. Методика проведения экспериментов 42

2.3. Моделирование сквозных свайных выправительных сооружений 45

2.4. Исследование кинематической структуры потока в зоне влияния полузапруд 48

2.5. Рельеф свободной поверхности воды в районе сооружения 64

2.6. Перераспределение расхода воды в створе сооружения 70

2.7. Выводы 72

Глава 3. Экспериментальные исследования работы в потоке сквозных свайных запруд 74

3.1. Скоростной режим потока в районе сооружения 75

3.2. Отметки свободной поверхности воды в районе сооружения 90

3.3. Перераспределение расхода воды в створе сооружения 95

3.4. Выводы 97

Глава 4. Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений 98

4.1. Зависимость перераспределения расхода воды по ширине потока от параметров сквозной свайной полузапруды 98

4.2. Сравнение формул для вычисления перераспределения расхода воды в створе сквозной свайной полузапруды 107

4.3. Методы определения параметров сквозной свайной полузапруды 113

4.4. Методика расчета параметров сквозной свайной запруды 118

4.5. Примеры расчета сквозных свайных сооружений 122

Заключение 128

Список литературы 131

Введение к работе

Актуальность проблемы. Транспорт - важнейшая составная часть экономической системы страны. История развития человечества доказывает, что государство, не имеющее эффективно работающей транспортной сети, не способно достичь высокого уровня экономического развития. Обязательным условием повышения эффективности транспортной системы является минимизация транспортных издержек при грузоперевозках. Этого можно достигнуть путем использования водного транспорта, т.к. себестоимость доставки грузов по воде значительно ниже, чем другими видами транспорта. Так, издержки при грузоперевозках водным транспортом в 14.3 раза меньше таковых, чем при использовании автомобильного транспорта и в 3.3 раза железнодорожного. Следует учитывать и то, что до настоящего времени многие районы Севера, Сибири и Дальнего Востока не имеют развитой автомобильной и железнодорожной сети сообщения.

Используемые для судоходства внутренние водные пути России в настоящее время имеют протяженность 93.8 тыс. км, причем более 70 % из них составляют реки, находящиеся в свободном состоянии. Для поддержания их в эксплуатационном состоянии и обеспечения безопасного судоходства необходимо ежегодно осуществлять комплекс путевых работ, важнейшими составляющими которого являются дноуглубление и выправление.

В условиях сокращения бюджетного финансирования путевых работ повсеместно произошло сокращение объемов землечерпательных и выпра-вительных работ, что привело к уменьшению габаритов судовых ходов и прекращению судоходства на отдельных, участках в меженный период времени. Судоходные реки возвращаются в свое естественное состояние.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является расширение практики выправительных работ, поскольку их воздействие на речной поток носит долговременный характер. Это позволит в течение определенного времени стабилизировать ситуацию на магистральных реках при относительно небольших затратах на содержание пути.

При проведении выправительных работ следует уделить внимание широкому внедрению на практике сквозных сооружений, наиболее индустриальными из которых являются свайные сооружения. Внедрение сооружений этого типа оправдано как с экономической точки зрения, так и с позиций минимального влияния на окружающую среду. Для их успешного применения необходима совершенная методика расчета, позволяющая надежно прогнозировать последствия воздействия на поток выправительных сооружений этого типа.

Целью настоящей диссертации является исследование работы в потоке одиночных сквозных свайных выправительных сооружений -запруд и полузапруд и разработка на этой основе методики их расчета. Это позволит расширить практику применения данного типа выправительных сооружений для обеспечения судоходных условий на внутренних водных путях.

Методика исследований. Решение поставленных вопросов в диссертационной работе было получено на основе проведения экспериментальных исследований но оценке взаимодействия потока и сквозных свайных выправительных сооружений.

Лабораторные исследования проводились в гидравлическом лотке прямоугольного сечения с жестким дном при следующих характеристиках потока: расход воды в лотке равен Q=13.3 л/с; в бытовом состоянии средняя глубина воды в лотке при установившемся режиме пф=10 см, продольный

уклон свободной поверхности 1=0.6 у , число Фру да F1m=—;—=0.31,

/оо vrgR

vcpR

число Рейнольдса ReM= =14135 и средняя скорость течения воды в

лотке vcp=26.0 см/с.

Всего было выполнено 76 опытов, в 57 из которых исследовалось воздействие на поток сквозных свайных и глухих полузапруд, а в 19 - сквозных свайных и глухих запруд. В ходе экспериментов изучались одиночные зато-

пленные и незатопленные выправительные сооружения, расположенные нормально к направлению потока.

В качестве моделей сооружений использовались системы вертикально установленных в лотке стержней круглого сечения диаметром d=1.4 см с различной высотой и расстояниями между ними.

Моделирование исследуемых гидравлических явлений осуществлялось с соблюдением основных критериев подобия, что позволило не выходить за пределы автомодельной области.

Измерение осредненных продольных скоростей течения производилось микровертушкой ГГИ. Фиксация отметок свободной поверхности воды и глубины потока выполнялась с помощью пьезомегра и уровенных марок. Донные струи потока подкрашивались, a irx положение фиксировалось с помощью фотоаппаратуры.

Научная новизна результатов работы.

  1. Экспериментально исследована работа в потоке сквозных свайных выправительных сооружений с различной степенью стеснения, коэффициентом застройки и высотой.

  2. Исследована кинематическая структура потока при обтекании им сквозных свайных выправительных сооружений - запруд и полузапруд.

  3. Разработаны методики расчета сквозных свайных запруд и полуза-ируд при различной степени их затопления.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментальных исследований работы в потоке
сквозных свайных выправительных сооружений.

2. Методика расчета параметров сквозных свайных полузапруд с уче
том степени их затопления.

3. Приближенный метод определения параметров незатопленных
сквозных свайных полузапруд.

4. Методика расчета параметров рквозных свайных запруд с учетом
степени их затопления.

- б -

Практическое использование результатов. Разработанные положения диссертационной работы и методы расчета предназначены для проектирования сквозных свайных выправитсльных сооружений на судоходных реках. Особое значение использование таких сооружений приобретает в современных условиях на водных объектах, подверженных к настоящему времени воздействию антропогенных факторов.

Результаты исследований автора диссертационной работы использовались при проведении проектных проработок, выполненных Проектно-изыскательским институтом Ленгипроречтранс при разработке рекомендаций по обеспечению судоходных условий в зоне влияния карьерных разработок на верхнем Чулыме и на реке Вятке в районе г. Кирова.

Апробация работ ьт Результаты диссертационного исследования были представлены и докладывались автором на конференциях профессорско-преподавательского состава и научно-методических конференциях, проводимых в СПГУВКе (С- Петербург, 1998,-99); на тринадцатом пленарном межвузовском совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Псков, 1998).

Результаты диссертационного исследования автора используются в учебном процессе при подготовке студентов на гидротехническом факультете СПГУВК по специальностям 290400 "Гидротехническое строительство" и 320600 - "Комплексное использование и охрана водных ресурсов".

Публикации. Основные результаты исследований и содержание диссертационной работы опубликовано в 5 печатных работах автора.

Структура и объем работы. Диссертационная ра-

бота состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем диссертации 135 страниц, в том числе: 83 страницы машинописного текста, 31 рисунок, 8 таблиц; список литературы включает 78 наименований.

Методика расчета одиночных незатопленных проницаемых полузапруд ЛИИВ Та

Одной из ранних и наиболее полных методик расчета сквозных сооружений является методика построения поля скоростей в районе одиночной незато-пленной проницаемой полузапруды в прямолинейном русле [68]. Ее суть заключается в определении вытесненной доли расхода AQ, который прежде проходил в пределах занятой полузапрудой части живого сечения русла. Его приближенно можно вычислить по формуле:; Сг - коэффициент Шези для свайного сооружения, определяемый по формуле: где: D - параметр, учитывающий размеры свай и расстояния между ними; 1Р - расчетная длина, равная 1р =(20 -г 30)d; d - диаметр свай; he - средняя глубина потока. Для построения поля скоростей в районе сквозной незатопленной полузапруды данной методикой рекомендуется использовать единичные поля скоростей, построенные для одиночной непроницаемой незатопленной полузапруды, расположенной нормально к оси потока в прямоугольном прямолинейном русле шириной В=1.0 м со средней бытовой скоростью v6=1.0 м/с и с разными степенями стеснения потока m=0.20-r0.60. Затем подсчитываются средние скорости потока, когда в нем находится фиктивная одиночная непроницаемая полузапруда, имеющая одинаковые размеры со сквозной и средние скорости потока в русле при отсутствии сооружения.

В результате их умножения на единичные скорости получают и строят отдельно поля средних скоростей для этих двух случаев; окончательное поле средних скоростей получается путем их взаимного наложения (рис. 1.3 а). Чтобы учесть отличие естественной формы русла реки от прямоугольной, методикой рекомендуется скорости для сквозного сооружения умножать на коэффициент К, вычисляемый для каждой вертикали рассматриваемого сечения по формуле: Наиболее полной к настоящему времени методикой расчета сквозных свайных сооружений является методика разработанная Дегтяревым В.В. и Дол-гашевым В.А. на основе экспериментальных и теоретических исследований проводившихся в лаборатории гидротехники НИИВТа в 1963-1966 годах [25]. Согласно ей расчет изменения скоростного поля в результате строитель скорости в свободной от сооружений части русла по формуле: Во второй части вычисляются скорости за свайным сооружением за пределами выправительной трассы по формуле: t - коэффициент застройки свайного сооружения V6 - средняя скорость в створе сооружения; m - число рядов в сооружении.

Остальные величины те же, что и в формуле (1.5). По скоростям, подсчитанным по формулам (1.5) и (1.6) строится поле скоростей на свободной и перекрытой сооружением частях русла. Поскольку расчет скоростного поля по этим формулам достаточно трудоемкий, то расчеты авторы предлагают вести с помощью номограмм. Глубина размыва основания после установки в русле свайного сооружения, необходимость крепления дна и крупность предназначенного для этого материала определяются также с помощью номограмм. Также методика позволяет оценить величину русловых деформаций в зоне судового хода, возникающих после постановки свайного сооружения.

Качественно это можно сделать путем сравнения средних скоростей на вертикалях, вычисленных по формуле (1.5) со значением размывающей скорости для данной глубины и гранулометрического состава грунта. Глубина размыва основания определяется с помощью подбора или по номограмме по формуле: где: \нач - средняя скорость на вертикали до начала размыва; Ьнач - глубина до начала размыва; hK - глубина, до которой будет происходить размыв; Vp - размывающая скорость при глубине равной 1 м и коэффициенте неоднородности (p=dcp/d90=l. Перераспределение расходов воды по рукавам после постройки свайных выправительных сооружений определяется из тех соображений, что в случае возведения запруды в несудоходном рукаве его модуль сопротивления возрастает на величину AR=—- —и в случае возведения дополнительной

Моделирование сквозных свайных выправительных сооружений

Моделируя работу в потоке выправительного сооружения, нам приходится иметь дело (особенно при больших значениях m и р) с резко изменяющимся потоком. Основные характеристики течения (распределение скоростей, уровни свободной поверхности, длина участка расширения) зависят в этом случае от критериев Рейнольдса и Фруда, от формы и шероховатости русла и условий, заданных в верхнем и нижнем граничных створах. Таким образом, для обеспечения динамического и кинематического подобия необходимо соблюсти геометрическое подобие модели и подобие числа Рейнольдса, при которых явление будет относиться к автомодельной области. Важной задачей моделирования является в данном случае определение нижней границы зоны автомодельности Rerp при которой влияние вязкости становится малым. Моделированием гидравлических явлений занималось множество авторов и в литературе оно освещено достаточно подробно [18, 19, 23, 46, 70-72, 76]. Леви И.И. [46] на основе анализа опыта моделирования в качестве приближенного значения Rerp при котором обеспечивается подобие модели натуре рекомендует брать 10 000. Также, учитывая интенсивную турбулентную структуру потока, можно сказать, что влияние вязкости исчезнет раньше чем при плавно изменяющемся движении жидкости. Таким образом, должны соблюдаться следующие условия: Число Фруда на модели было равно 0.31, что соответствует большинству рек с песчаным дном. Если подобие чисел Re и Fr можно обеспечить с достаточно высокой степенью надежности, то получить желаемое полное геометрическое подобие модели натуре затруднительно.

Для того, чтобы оценить не повлияет ли принятый нами масштаб моделирования на распределение скоростей течения по ширине лотка, производилось сравнение результатов, полученных автором данной работы для полузапруд с р=1.0 с результатами Селезнева В.М. [58, 59]для лотка шириной 2.34 м, в котором исследовалась работа в потоке глухих полузапруд. На рис. 2.2 показан известный график Ксл = f(KCB,m), на который были нанесены опытные точки, из которого видно, что характер перераспределения расхода воды по ширине потока получился практически одинаковым (расхождения можно объяснить различием конструкций сооружений - углов заложения верхового и низового откосов и др.). Кроме искажения вертикальных и плановых масштабов модели приходится идти на искажение масштаба моделирования элементов конструкции сооружения. Действительно, имея плановый масштаб 300 и более и зная, что диаметр свай в реальных условиях не будет превышать 30 см, легко увидеть, что на модели диаметр свай должен быть равен 1 мм. Изготовить из таких стержней модель сооружения при имеющемся потенциале лаборатории практически невозможно. Уркинбаев Р. [65] в своей работе решает задачу о нахождении допустимого искажения масштабов диаметров свай натуры и модели следующим образом. Он получает масштабное уменьшение диаметров свай сквозной свайной шпоры: где Re = —S число Рейнольдса в натуре, vCID - средняя скорость тече V ния между сваями определяемая по формуле (1.36), s - расстояние в свету между сваями.

Работающие в потоке сквозные свайные полузапруды в отличие от непроницаемых сооружений формируют иные картины поля скоростей, рельефа свободной поверхности воды и перераспределения расходов воды по ширине потока. Их воздействие на поток можно охарактеризовать как более мягкое, чем воздействие глухих сооружений. Это происходит из-за различия их конструкций, поскольку сквозные свайные сооружения являются проницаемыми для потока жидкости и транспорта наносов. непроницаемой полузапруды и свайной сквозной полузапруды, полученной автором данной диссертационной работы в результате экспериментальных исследований. Несмотря на принципиальную схожесть воздействия на поток обоих типов сооружений (понижение скоростей в застроенной части ширины потока, повышение отметок перед сооружением, увеличение скоростей в свободной от сооружения части лотка и т.д.), сами схемы обтекания отличаются. Если в случае непроницаемой полузапруды перед сооружением и за ним формируются водоворотные зоны, то при наличии в потоке сквозной свайной полузапруды этого не происходит. Это объясняется наличием расхода воды проходящего через тело сквозного свайного сооружения и препятствующего формированию водоворотных зон.

Детальному изучению в рамках экспериментальных исследований подверглись сквозные свайные сооружения. Опыты с глухими непроницаемыми сооружениями производилось для того, чтобы охватить весь спектр выправи-тельных сооружений по проницаемости и сравнить их работу между собой. При наличии в потоке свайных полузапруд рабочую зону по длине лотка можно разделить на три основных участка: - подходной, где изменяются только отметки свободной поверхности, а скорости практически равны бытовым; - участок перераспределения, в йонце которого наблюдается максимальное перераспределение скоростей, расходов и отметок свободной поверхности воды по ширине лотка; - участок восстановления, где претерпевший изменения поток постепенно восстанавливается до своего естественного бытового состояния. Основным створом всей рабочей зоны лотка служит створ сооружения, именно его параметрами определяется характер и интенсивность процессов перераспределения скоростей и отметок потока по ширине и длине лотка как выше, так и ниже створа сооружения.

Отметки свободной поверхности воды в районе сооружения

Наличие запруды в потоке во всех случаях вызывало общее повышение отметок свободной поверхности воды в верхнем бьефе и понижение в нижнем. Величина перепада уровней зависит от параметров сооружения р и hc. Изменение отметок свободной поверхности воды в зависимости от коэффициента застройки р при hc=3, 6, 9 и 12 см показано на рис. 3.5-т- 3.7. Выше створа сооружения. Минимальное повышение уровня воды по сравнению с бытовым было получено при р=0.25 и hc=3 см, оно составило 0.06 см (рис. 3.5). С увеличением коэффициента застройки р при любой фиксированной высоте сооружения в верхнем бьефе наблюдалось повышение уровня воды. Например, при р=0.67 и hc=3 см оно составляет уже 0.12 см. Это характерно для всех высот сооружения. Так, если при hc=12 см и р=0.25 повышение отметок составило 0.22 см, то при той же hc=12 см и р=0.67 оно уже 1.4 см (рис. 3.7), что составляет около 15% от бытовой глубины потока. Запруды с коэффициентом застройки р=1.0 вызывают значительно больший подпор в верхнем бьефе, чем при р 0.67. Так, при hc=3 см разница между отметками верхнего бьефа при р=0.67 и р=1.0 равна 0.3 см (рис. 3.5), а при hc=9 см она уже достигает величины 3.6 см (рис. 3.6). Выясним теперь как влияет увеличение высоты запруды на положение отметок свободной поверхности воды выше створа сооружения. Например, при р=0.25 и hc=3 см повышение отметок свободной поверхности воды составило 0.1 см, при hc=12 см уже 0.4 см, т.е. на каждое увеличение высоты запруды на 3 см, уровень воды повышался на 0.1см.

Ниже створа сооружения. При любых условиях моделирования за сооружением наблюдалось понижение уровня воды по сравнению с бытовым. Это происходит из-за увеличения скоростей потока при прохождении через сжатые сечения между свай и над гребнем запруды. Величина понижения отметок свободной поверхности воды была различной и зависела от параметров сооружения р и hc. Минимальное понижение уровня воды по отношению к бытовому было зафиксировано при р=0.25 и п З см, оно составило 0.01 см (рис. 3.5). С увеличением коэффициента застройки р при той же высоте запруды понижение отметок свободной поверхности воды в нижнем бьефе прогрессировало и составило при р=0.67 уже 0.18 см. Зона максимального понижения отметок свободной поверхности воды располагалась при всех р и hc на расстоянии 0.5h от створа сооружения. Далее вниз по течению происходит их постепенное повышение вплоть до бытовых значений. Бытовые значения отметок свободной поверхности воды в разных опытах достигались на разном расстоянии от створа запруды в зависимости от ее параметров р и hc. Так, при фиксированном hc=3 см и р=0.25-г0.46 они наблюдались уже на расстоянии 1.5h от створа сооружения. При той же высоте запруды и р=0.67ч-1.0 значительно дальше - до 6- 7h (рис. 3.5). С ростом параметров сооружения р и hc зона пониженных отметок распространяется вниз по течению. Так, в случае hc=9 см и р=0.46-г-0.67 понижение отметок свободной поверхности воды получило распространение практически на всю рабочую зону лотка в нижнем бьефе, а бытовые отметки отмечались начиная только с расстояния 10h ниже створа запруды (рис. 3.6).

Максимальное понижение отметок свободной поверхности воды в нижнем бьефе наблюдалось при р=1.0 и hc=9 см, оно составило почти 2.0 см. Перепад отметок у запруды в этом случае был равен 5.6 см, что в 3.5 раза превышало таковой при р=0.67 и hc =9 см. Важной задачей экспериментальных исследований являлось выяснение вопроса о том, какая часть от общего расхода воды проходит между сваями Q3, а какая переливается через гребень запруды (Qnep). Для этого по результатам измерений скоростей были построены эпюры распределения скоростей по глубине потока над гребнем сооружения и с помощью графического метода определены расходы воды, переливающейся через гребень запруды. Значения вычисленных расходов воды в створе сооружения приведены в табл. 3.4. Анализ значений расходов воды в табл. 3.4 позволяет выявить некоторые характерные закономерности в перераспределении расходов в створе сооружения в зависимости от изменения параметров сооружения hc и р. В случае свайных сооружений при hc=12 см и р от 0.25 до 0.67 весь расход воды проходит между сваями - сооружение работает как незатопленное. Запруды высотой 3, 6 и 9 см работают как затопленные сооружения. Выяснилось, что на величину переливающегося над гребнем запруды расхода воды Qnep оказывают влияние и высота сооружения hc и коэффициент застройки р. С увеличением р через запруду фиксированной высоты будет переливаться все больший расход воды. Так, например, при hc=9 см и изменении р от 0.25 до 0.67 Qnep увеличился почти в 2 раза. С ростом высоты запруды при фиксированном значении р Qnep уменьшается. Так, при р=0.25 с увеличением hc от 3 до 9 см Qnep уменьшился более чем в 6 раз, при р=0.67 в 3 раза.

Сравнение формул для вычисления перераспределения расхода воды в створе сквозной свайной полузапруды

Важной задачей при изучении работы в потоке сквозных полузапруд любого типа является определение величины расхода воды AQ, оттесняемой из застроенной части в незастроенную. От того, насколько достоверно определено перераспределение расхода воды по ширине русла, напрямую зависит эффективность работы выправительного сооружения, особенно если оно проектируется как водостеснительное. Несмотря на то, что многие авторы в разные годы занимались этой проблемой, говорить о том, что она полностью решена еще рано. Перечень авторов и предлагаемых ими методов определения величины AQ приведен в главе 1 данной диссертационной работы. Среди них представлены формулы для призматической и прямоугольной форм русла.

В настоящем параграфе проводится сравнительный анализ результатов, полученных по формулам для прямоугольных лотков и данных о расходах воды, полученных автором настоящей работы экспериментальным путем. Результаты вычислений сведены в табл. 4.1. Из приведенных данных видно, что диапазон полученных результатов довольно широк, все методики дают завышенные по сравнению с экспериментальными значения доли оттесняемого расхода AQ. Долгашев В.А. в работе [33] приводит свои опытные данные по величине AQ. Автором данной диссертации экспериментально получены результаты хорошо сопоставляемые с ними. Это говорит о том, что эксперименты проводились в аналогичных условиях, позволяющих говорить о том, что установленный характер перераспределения расходов воды объективно отражает суть происходящих при этом процессов. Сходность условий проведения экспериментов крайне важна и дает возможность для корректного сравнения полученных результатов и зависимостей. По данным табл. 4.1. можно отметить, что максимальное завышение значений AQ получено по формуле, предлагаемой методикой расчета выправи-тельных сооружений [68]. Расчет с использованием этой методики громоздок и достаточно трудоемок. Формула Орлова И.Я. (1.50) по сравнению с предыдущей формулой (1.1) дает относительно меньшие значения AQ, но совершенно не учитывает зависимость оттесняемого расхода воды AQ от степени стеснения потока т, что как показали опыты неверно. Поэтому приемлемые результаты с использованием данной формулы можно получить только при m не превышающих 0.25. Также в ней заложено предположение, что скорости потока между элементами сквозного сооружения не отличаются от своих бытовых значений. Опыты пока зали, что это не так и скорости между сваями значительно (порой в несколько раз) превосходят свои бытовые значения.

Предлагаемая Амбарцумяном Г.А. [66] формула (1.41) удобна для пользовании, учитывает как коэффициент застройки сооружения р, так и степень стеснения потока т. При использовании рекомендуемого автором экспериментального коэффициента р,=0.9 формула (1.41) дает завышенные результаты. Это объясняется, по-видимому, различием конструкций исследуемых сооружений. Автор настоящей диссертационной работы предлагает при расчетах сквозных свайных сооружений по данной формуле использовать коэффициент ц=1.2. В этом случае формула (1.41) позволяет получить лучшие результаты, согласующиеся с опытными данными. Формула Шамовой В.В. (1.63) учитывает все параметры сооружения, но крайне неудобна в пользовании и дает несколько завышенные результаты. Наибольшее приближение к нашим опытным данным получено по формуле (1.48) Долгашева В.А.[33]. Это объясняется тем, что опыты проходили в аналогичных условиях, в обоих случаях исследовались сквозные сооружения свайного типа. Кроме того, оба метода основаны на анализе поля скоростей при изменении параметров свайного сооружения перед и за ним. Эта формула достаточно четко отражает явления, происходящие при работе в потоке сквозных сооружений и поэтому характер изменения величины AQ получен на наш взгляд наиболее достоверно. Из всего вышесказанного следует, что точность большинства формул по определению величины оттесняемого в незастроенную часть лотка расхода воды AQ не позволяет использовать их при расчетах сквозных свайных полузапруд. Все они дают в разной степени завышенные результаты по отношению к полученным автором диссертации опытным данным. Это объясняется, по-видимому, тем, что эксперименты проводились со сквозными сооружениями различной конструкции и в различных условиях.

При выводе зависимостей принимались допущения не позволяющие получить объективное отражение гидравлических явлений, происходящих при стеснении потока сквозными вы правительными сооружениями. Многие из предложенных различными авторами формул не сопровождаются указаниями по области их применения, поэтому при расчете сквозных свайных полузапруд необходимо внимательно относиться к выбору расчетных формул. Наиболее надежные результаты, хорошо сопоставимые с опытными данными, дают формулы для определения величины AQ предложенные автором диссертации (отклонения от опыта не превышали 5 %), Долгашевым В.А., Ша-мовой В.В. и Амбарцумяном Г.А., но с коэффициентом \х=\2, предложенным автором данной работы. Как уже отмечалось в первой главе, единственный имеющийся на сегодня метод расчета перераспределения расхода воды по ширине русла для сквозных полузапруд с учетом их степени затопления был предложен Шамовой В.В. [73

Похожие диссертации на Расчетное обоснование сквозных свайных выправительных сооружений на судоходных реках