Построение кривой дифферинцированных глубин

Наименьшая транзитная глубина на участках рек определяется водностью навигации и состоянием отдельных перекатов. Габариты судового хода отдельных перекатов и в целом плесовых участков зависят не только от водности навигаций, но и от объемов дноуглубительных работ.

Зависимость между глубинами (для определенных ширин судового хода), водностью и объемами землечерпания для рек с весенним половодьем характеризуется графиками, приведенными на рис. 110: в IV квадранте помещен график ежедневных уровней воды H=f(t); в I квадранте — кривая наименьших транзитных глубин плеса на спаде весеннего половодья; в III квадранте — интегральная кривая объемов землечерпания W=F(t).

На каждый день навигации транзитная глубина зависит от положения уровня воды и отметки дна переката, имеющего наименьшую глубину.

Если из абсцисс точек кривой T=F(H) отнять соответствующие им ординаты (уровни воды), то по результатам можно построить кривую , характеризующую понижение отметок дна лимитирующих глубину плеса перекатов, обусловленное проводящимися землечерпательными работами и естественным размывом русла.

Рис. 110. График зависимости T=F(H) от интегральной кривой объектов землечерпания W=F(t) и ежедневных уровней воды H=f(t)

 

Проектируя отдельные точки кривой на кривую H=f(t), а затем на кривую W=F(t) и проводя из полученных точек прямые, параллельные оси абсцисс, до пересечения их с вертикалями, опущенными из тех же точек первой кривой, строят во II квадранте кривую . На рис. 110 показано построение точки С; аналогичным путем строят остальные точки кривой. Последняя кривая определяет зависимость между понижением отметок дна и объемами извлекаемого грунта в навигацию, ход изменения уровней которой помещен в левом верхнем квадранте. При другом ходе навигационных уровней положение кривой изменится.

При медленном благоприятном спаде, когда продолжительность подготовительного периода возрастает, кривая занимает положение b при быстром неблагоприятном спаде, с коротким подготовительным периодом, — положение а.

Объем землечерпания определяется гарантированной глубиной, шириной судового хода и датой наступления проектного уровня, т. е. сроком, к которому эта глубина должна быть обеспечена. В период, предшествующий этой дате, при повышенных уровнях воды должны поддерживаться соответствующие им дифференцированные глубины.

Кривые дифференцированных глубин строят для расчетного графика колебания уровня воды, имеющего 75% или другую обоснованную обеспеченность, и указанного выше объема землечерпательных работ.

Построение кривой дифференцированных глубин T=F(H) показано на рис. 111, а. В IV, III и II квадрантах построены расчетные (заданные) кривые H=f(t); W=F(t) и .

Рис. 111. Построение кривых дифференцированных глубин

Построение кривой дифференцированных глубин показано пунктирными линиями для точки А. Проектируя точку а кривой на кривые графика получают точки a1, а2, а затем строят точку О, лежащую на ординате кривой . Ордината точки А равна Ha; абсцисса Z+Ha.

Такое построение кривой T=F(H) может потребоваться в случае увеличения состава дноуглубительного флота на данном плесе, например, при использовании земснарядов смежных плесов.

Если требуется построить интегральную кривую объемов землечерпания для обеспечения глубин по заданной дифференцированной кривой T=F(H) и известна зависимость , то для расчетного графика колебания уровня воды H=f(t) точки кривой W=F(t) строят так, как это показано на рис. 111, б. Сначала строят кривую , а затем, проектируя точки этой кривой так, как показано Стрелками, получают точки кривой W=F(t).

Для построения кривых дифференцированных глубин (рис. 112) по способу проф. Л. И. Кустова кривые T=F(H) данного плеса, отнесенные к опорному водомерному посту, за несколько последних навигаций (до 5) совмещают на одном графике и проводят верхнюю и нижнюю пограничные линии глубин. На том же графике вычерчивают линию, параллельную оси абсцисс (соответствующую проектному уровню), и на ней откладывают гарантируемую глубину.

Рис. 112. Построение кривой дифференцированных глубин
по способу Л. И. Кустова

Полученная точка 1 будет нижней границей кривой дифференцированных глубин. Верхняя точка 2 рассматриваемой кривой лежит на пересечении верхней пограничной линии с линией, проведенной на уровне воды, начиная с которого вывешивают глубины на сигнальных мачтах. Через точки 1 и 2 проводят плавную кривую, по возможности, совмещаемую с наиболее часто наблюдавшимися глубинами, подобную кривым T=F(H), нанесенным на график. Построенную таким способом кривую принимают за кривую дифференцированных глубин данного плеса.

В рассмотренном способе не учитывается характер спада уровней и состав технических средств.

Для рек с весенним половодьем кривые дифференцированных глубин строят для периода спада половодья.

В дальнейшем дифференцированные глубины могут быть увеличены, так как прорези, разработанные в межень, подвергаются незначительной заносимости. Поэтому для межени иногда строят повышенные по сравнению с весенними кривые дифференцированных глубин.

Для рек с низкими весенними уровнями воды кривые дифференцированных глубин строят для периода спада летнего паводка.


Рис. 113. Определение сроков разработки переката

 

Для того, чтобы в пределах углубленного участка реки были обеспечены дифференцированные глубины, отдельные перекаты углубляют к моменту, когда их глубина может оказаться меньше дифференцированной.

На рис. 113 в левой части помещен расчетный график колебания уровня воды, а под ним (кривая со штрихами) — ожидаемое изменение отметок дна переката по данным одной из истекших навигаций с водностью, близкой к расчетной. В правой части рисунка для рассматриваемого переката построена кривая зависимости глубин от уровня воды h=f(H) и заданная кривая дифференцированных глубин T=F(H).

При наинизшем меженном уровне воды естественная глубина переката h0, а должна быть hg; при уровне воды H1 естественная глубина переката h1 равняется дифференцированной (точка О). В дальнейшем с понижением уровня воды глубина на перекате становится менее дифференцированной. Поэтому перекат должен быть углублен к моменту наступления уровня воды Н1 (работа 1).

В общем случае перекат должен быть разработан на глубину

,

где    Н — возвышение рабочего уровня воды над проектным;
hg — гарантированная глубина.

Если в дальнейшем землечерпательная прорезь будет заноситься, то перекат может быть углублен с некоторым запасом на заносимость. Когда прорезь с понижением уровня размывается, то перекат можно разработать на меньшую глубину, например

,

а именно:

,

где    — увеличение глубины переката в результате размыва русла в течение времени t2—t1;
а — глубина разработки переката земснарядом от проектного уровня.

Если к моменту наступления низкой межени естественный размыв прорези окажется недостаточным, то перекат разрабатывают вторично (работа 2), заканчивая разработку к моменту наступления уровня воды H3 (в приводимом примере). В этом случае после работы глубина переката должна быть .

Заштрихованная площадь AOKD характеризует увеличение глубины переката в результате дноуглубительных работ.

В рассмотренном примере конец увеличения глубины переката землечерпанием определяется уровнем воды H1 (точкой О). При более раннем углублении переката объем извлекаемого грунта увеличится потому, что отметки дна во время работы будут выше (см. рис. 113).
Пунктирные кривые DJ, АС и DC аналогичны кривой ; пунктирная кривая cdn соответствует отметкам дна, определяемым кривой T=F(H).

Кривые h=f(H) составляют для всех перекатов плеса.

Ежегодно до начала навигации по всем перекатам, на которых должны проводиться дноуглубительные работы, анализируют топографические материалы и кривые h=f(H), устанавливают расчетные сроки выполнения и объемы предстоящих землечерпательных работ.