Гидрологические расчеты реки в лимитирующих створах и определение возможной продолжительности лесосплава

Для организации первоначального лесосплава необходимо в этих створах продолжительность периода лесосплава и соответствующие этому периоду средние значения поверхностных скоростей течения, ширины русла, глубин и расходов.

По данным задания вычерчиваем поперечный профиль для каждого расчетного створа реки. Для каждого поперечного профиля реки задаемся 4 — 5 расчетными отметками уровней воды и, пользуясь формулой Шези, вычисляем для различных значений глубин величины расхода, средней скорости и ширины русла.

1. Для каждого створа определяем среднюю отметку дна меженного русла Zср по зависимости:

где — сумма всех отметок меженного русла в промерных точках;

n — число промерных точек.

2. Площадь живого сечения для каждого расчетного уровня определяем по следующим зависимостям:

для первого уровня:

для второго уровня:

(1.9).

для третьего уровня:

(1.10).

для четвертого уровня:

(1.11).

для пятого уровня:

. (1.12).

3. Средняя глубина реки для каждого расчетного уровня определяется по отношению:

где щ и B — площадь живого сечения и ширина, соответствующие расчетному уровню.

4. Расход воды определяется по выражению:

(1.14).

где — средняя скорость потока,.

. (1.15).

где I — уклон свободной поверхности воды.

5. Коэффициент Шези С находим по формуле:

где n — коэффициент шероховатости,.

при hср1.

6. Величину гидравлического радиуса в данной работе принимают равной величине средней глубины реки в расчетном створе.

Пример расчета створа № 1:

(м).

• (м²)
• (м²)
• (м²)
• (м²)
• (м²)

h_ср 1 = 27,5 / 55 = 0,5 (м).

h_ср 2=62/60=1,03 (м).

h_ср 3=99,2/64=1,55 (м).

h_ср 4=138,8/68=2,041 (м).

h_ср 5=180,8/72=2,51 (м).

• (м/с)
• (м/с)
• (м/с)
• (м/с)

• (м/с)
• (м/с²)
• (м/с²)
• (м/с²)
• (м/с²)
• (м/с²)

Расчет h_cр; С; V; Qдля створа № 2 и створа запани рассчитываются аналогично створу № 1.

По данным вычислений, приведенным в таблице рядом с поперечными профилями расчетных лимитирующих створов строим графики зависимости Q = f (z), = f (z), а для створа запани, кроме того, и график зависимости h_cр = f (z).

Для расчета периода лесосплава определяем сначала минимально допустимые глубины для молевого и плотового лесосплава по формулам:

Для молевого лесосплава.

(1.17).

Для плотового лесосплава:

(1.18).

где d_max — максимальный диаметр круглых лесоматериал (п. 1.9 задания);

г — относительная плотность лесоматериала;

Т — осадка сплоточных единиц (п. 3.1 задания);

— донный запас.

При молевом лесосплаве = 0,1 м; при плотовом = 0,2 м.

h_мол = (м).

h_пл = 1,5+0,2=1,7(м) На поперечном профиле проводим горизонтальную линию, соответствующую средней отметки дна межевого русла z_ср. От этой отметки откладываем допустимые глубины для молевого и плотового лесосплавов, проводим горизонтальные линии до пересечения с графиком зависимости Q = f (z) и определяем минимальные сплавные расходы Q_мол и Q_пл.

Затем эти расходы переносим на гидрографы соответствующих расчетных лимитирующих створов. Для построения гидрографов определяем среднедекадные расходы воды 50- и 95% - ной обеспеченности в расчетных створах.

где k_дек — модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста.

Q_р.с — среднегодовой расход воды года заданного процента обеспеченности в расчетном створе.

где Qp% - среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста;

F_р.с, F — соответственно площади водосбора реки в створах расчетном и водомерного поста.

Расчеты среднедекадных расходов воды в лимитирующих створах производим для третьей декады апреля, трех декад мая и трех декад июня.

Среднедекадные расходы в лимитирующих створах 1 и 2 определяем для рек 95% - ной обеспеченности, а в створе запани для 50- и 95% - ной.

Створ № 1.

Qр.с95%= 28,56*(2700/2950)=26,1 мі/с.

Qдек.апр.1=26,1*2,2=57,42 м3/с.

Qдек.май.1=26,1*4,6=120,06 м3/с.

Qдек.май.2=26,1*6,1=159,21 м3/с.

Qдек.май.3=26,1*4,0=104,4 м3/с.

Qдек.июнь.1=26,1*2,8=73,08 м3/с.

Qдек.июнь.2=26,1*1,7=44,37 м3/с.

Qдек.июнь.3=26,1*1,2=31,32 м3/с.

Cтвор № 2.

Qр.с95%= 28,56*(1020/2950)=9,87 м³/с.

Qдек.апр.1=9,87 *2,2=21,71 м3/с.

Qдек.май.1=9,87 *4,6=45,4 м3/с.

Qдек.май.2=9,87 *6,1=60,2 м3/с.

Qдек.май.3=9,87 *4,0=39,4 м3/с.

Qдек.июнь.1=9,87 *2,8=27,6 м3/с.

Qдек.июнь.2=9,87 *1,7=16,7 м3/с.

Qдек.июнь.3=9,87 *1,2=11,8 м3/с.

Cтвор запани.

Qр.с50%=30,33*(2360/2950)=24,2 м³/с.

Qдек.апр.1=24,2 *2,35=56,8 м3/с.

Qдек.май.1=24,2*4,8=116,2 м3/с.

Qдек.май.1=24,2*6,35=153,6 м3/с.

Qдек.май.3=24,2*4,15=100,4 м3/с.

Qдек.июнь.1=24,2*2,9=70,2 м3/с.

Qдек.июнь.2=24,2*1,75=42,3 м3/с.

Qдек.июнь.3=24,2*1,23=29,7 м3/с.

Qр.с95%= 28,56*(2360/2950)=22,84 м³/с.

Qдек.апр.1=22,84 *2,2=50,2 м3/с.

Qдек.май.1=22,84 *4,6=105,1 м3/с.

Qдек.май.2=22,84 *6,1=139,3 м3/с.

Qдек.май.3=22,84 *4,0=91,4 м3/с.

Qдек.июнь.1=22,84 *2,8=64,0 м3/с.

Qдек.июнь.2=22,84 *1,7=38,8 м3/с.

Qдек.июнь.3=22,84 *1,2=27,4 м3/с Расчеты сведены в таблицу 4.

Таблица 4.

Расчет среднедекадных расходов воды в лимитирующих створах.

Месяц.	Декада.	Лимитирующий створ
Створ 1.	Створ 2.	Створ запани.
95%.	95%.	50%.	95%.
Апрель.	III.	57,42.	21,71.	56,87.	50,2.
Май.	I.	120,06.	45,40.	116,16.	105,1.
Май.	II.	159,21.	60,20.	153,67.	139,3.
Май.	III.	104,4.	39,48.	100,43.	91,4.
Июнь.	I.	73,08.	27,63.	70,18.	64,0.
Июнь.	II.	44,37.	16,77.	42,35.	38,8.
Июнь.	III.	31,32.	11,84.	29,766.	27,4.

На гидрографах в створах 1 и 2 отмечаем среднюю дату начала лесосплава.

Плотовой лесосплав можно проводить от даты начала лесосплава до даты, соответствующей точке пересечения Q_пл с гидрографом. Этот период на реках первоначального лесосплава принимают в пределах 6 — 15 суток, но не более возможной продолжительности плотового лесосплава Т_пл, полученной расчетом. Для расчетов приняли значение плотового лесосплава равной 20 суткам.

Молевой лесосплав в створе 1 начинается сразу после окончания плотового и его возможная продолжительность ограничивается датой, соответствующей точке пересечения минимального расхода Q_мол с гидрографом.

В лимитирующем створе 2 молевой лесосплав начинается с первого дня лесосплава. При определении продолжительности молевого лесосплава возможен другой случай в отличие от методики, приведенной на гидрографе (рис. 1.3).

Горизонтальная линия Q_мол может быть расположена ниже гидрографа и не пересечется с ним. В этом случае дата возможного окончания молевого лесосплава будет соответствовать последнему дню июня.

Значение расчетных параметров в лимитирующих створах, установленные по графикам, отраженным на рис., заносятся в таблицу 7.

Таблица 5.

Значение расчетных параметров в створах 1 и 2.

Расчетные параметры.	Единица измерения.	Створ № 1.	Створ№ 2.
Лесосплав.
Плотовой.	Молевой.	Молевой.
1. Минимальные глубины.	м.	1,7.	0, 48.	0,48.
2. Минимальные уровни.	м.	31,2.	30,0.	54,4.
3. Начало периода.	дата.	15 мая.	5июнь.	15 мая.
4. Окончание периода.	дата.	5 июнь.	30 июнь.	25 июнь.
5. Возможная продолж-ть лесосплава.	сутки.
6. Ширина реки:
в начале периода.	м.
в конце периода.	м.
средняя для периода.	м.
7. Средняя по живому сечению скорость течения.
в начале периода.	м/с.	0,95.	0,73.	0,98.
в конце периода.	м/с.	0,73.	0,33.	0,43.
средняя для периода.	м/с.	0,84.	0,53.	0,69.

Ширина реки в начале периода плотового лесосплава В_нп измеряется на поперечном профиле по расходу Q_нп, полученному на гидрографе, и перенесенному на кривую зависимости Q = f (z). Расчетная ширина реки в начале периода плотового лесосплава В_нп равна 70 м.

Ширина реки в конце периода плотового лесосплава находится аналогично по расходу, соответствующему дате фактического окончания плотового лесосплава. Расчетная ширина реки в конце периода плотового лесосплава равна 64 м.

Ширина реки при молевом лесосплаве, а также средние по живому сечению скорости течения как для плотового, так и для молевого лесосплавов в створе 1, определяются по этому же способу.