Исходные данные и состав курсовой работы

ЗАДАЧИ И СОСТАВ РУСЛОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для поддержания и улучшения судоходных условий на внутренних водных путях проводят комплекс путевых работ, в состав которого входят дноуглубительные и выправительные работы. Эти работы могут существенным образом изменить скоростное поле потока, положение свободной поверхности воды и режим движений наносов. Прорези и выправительные сооружения должны быть запроектированы таким образом, чтобы направить русловой процесс на участке в благоприятную сторону и привести к созданию удобного, безопасного и устойчивого судового хода.

Решение этой сложной инженерной задачи невозможно без детальных сведений об улучшаемом участке, о его морфологии, колебаниях уровня и расходов воды, характере грунтов, гидравлических особенностях потока, транспорте наносов, характере и интенсивности русловых деформаций и т.д.

Для получения таких данных используют гидрологические сведения по ближайшим гидрологическим постам и проводят на затруднительном участке специальные русловые исследования. Программа этих исследований составляется с учетом особенностей данного участка и предполагаемого состава путевых работ.

Как правило, русловые исследования включают гидрографические и гидрометрические работы, которые выполняются в несколько (не менее трех) циклов в течение одной навигации с охватом амплитуды изменении уровней от низкого меженного до уровня пойменных бровок.

В состав русловых исследований входят следующие основные виды работ:

- сплошная гидрографическая съемка участка (промер глубин, съемка урезов, надводная съемка русловых образований);

- уровенные наблюдения на временных гидрологических постах;

- мгновенная (однодневная) связка уровней воды по длине участка;

- измерение скоростей течения и расходов воды;

- поплавочные наблюдения;

- измерение расходов влекомых и взвешенных наносов;

- взятие проб донных отложений.

Русловые исследования проводятся русловыми изыскательскими партиями. Полученные полевые материалы подвергаются камеральной обработке и используются для составления проектов улучшения судоходных условий.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Исходные данные включают в себя:

1) мензульный рабочий планшет с нанесенными пунктами планового обоснования и засечкам промерных точек в масштабе 1: 5000; 2) данные промера глубин; 3) величина срезки на момент промера; 4) данные однодневной (мгновенной) связки уровней воды; 5) расчетный расход воды; 7) данные измерений расхода влекомых наносов на пяти гидростворах; 8) данные промеров глубин по продольным профилям; 9) ведомость фракционного состава донных отложений; 10) гарантированная глубина судового хода.

Требуется: 1) выполнить обработку материалов промера глубин и составить план русловой съемки; 2) снять копию на кальку с отчетного плана; 3) составить продольный профиль дна и свободной поверхности воды; 4) подсчитать значения средней скорости течения во всех расчетных сечениях, значения коэффициента шероховатости на расчетных участках и построить совмещенный график изменения этих параметров по длине исследуемого участка; 5) вычислить расход влекомых наносов, измеренный донным батометром, и на выкопировке плана участка реки построить эпюры распределения элементарных расходов по ширине реки; 6) вычислить расход влекомых наносов по параметрам движения донных гряд; 7) построить кривые гранулометрического состава донных отложений и определить характерные диаметры частиц.

Составление плана русловой съемки и продольного профиля реки

Окончательным результатом выполненной русловой съемки является план водного пути, так называемый отчетный план, который составляют в изобатах.

На плане русловой съемки изобаты проводят от проектного уровня воды по выписанным на него глубинам, приведенным (срезанным) к этому уровню. Рельеф береговой полосы, островов, побочней, осередков и т.п. изображают на плане линиями равных высот (отметок) над проектным уровнем. Эти линии называются " сухими" изобатами.

На отчетном плане должна быть показана следующая нагрузка: пункты планово-высотной сети; рабочий уровень воды; изобаты через заданное сечение, в том числе обязательно нулевая изобата и изобата гарантированной глубины; судовой ход; рельеф береговой полосы.

Кроме нагрузки, план русловой съемки должен содержать следующие сведения: название реки и участка работ; расстояние в километрах от устья условной реки; даты съемки и производства промера; масштаб плана; величину срезки на день промера глубин.

Всю нагрузку и надписи плана закрепляют черной тушью. Нулевая изобата и изобата гарантированной глубины обозначаются утолщенными линиями.

С оформленного отчетного плана снимается копия на кальку. При снятии копии нагрузка плана может быть уменьшена.

Для того чтобы составить план русловой съемки, необходимо выполнить камеральную обработку полевых материалов. Она заключается в нанесении на план закоординированных промерных точек, обработке промерного журнала с вычислением срезанных глубин, выписке глубин на план и наведении изобат.

В курсовой работе предполагается, что промер на участке реки выполнялся по инструментально определенным промерным профилям с засечками промерных точек с берега одним инструментом (мензулой).

В этом случае нанесение на план промерных точек сводится к перенесение с помощью кальки засеченных (флажковых) точек, а также пунктов планового обоснования, линий рабочего уреза и меженных бровок с рабочего планшета (рис. 1) на отчетный план (лист ватмана). Для этого с рабочего планшета снимается калька, на которую наносятся все необходимые точки. Затем калька накладывается на лист ватмана и с нее перекалываются все засеченные точки и подписываются карандашом с учетом цвета их флажков.

Кроме кальки для этого можно использовать светокопировальный стол. Промерные точки на рабочем планшете обозначены условными значками-отмашками: - белая (б); - красная (к) - красно-белая (кб), а стрелками у галсов указано направление движения промерного судна во время промера.

Обработка промерного журнала предшествует выписке глубин на план русловой съемки.

Для составления плана в изобатах измеренные глубины должны быть исправлены на величину срезки, т.е. приведены к проектному уровню.

Исправление глубин осуществляется вычитанием (или прибавлением к ним) величины срезки. Исправленные глубины записываются в соответствующей графе промерного журнала.

Число промерных точек в журнале должно быть сверено с количеством засечек на планшете.

При вычислении срезанной глубины h могут встретиться три случая.

Если рабочий уровень воды (уровень на день промера глубин) выше проектного и измеренная глубина h_ср больше срезки DH, то срезанная глубина равна h=h_ср-DH.

Если рабочий уровень выше проектного, но измеренная глубина меньше срезки, то вычисленная срезанная глубина будет отрицательной величиной. Это указывает на то, что после срезки в данной точке будет " суша" и полученную величину выписывают в журнал и на план со знаком + (плюс).

Если рабочий уровень ниже проектного (величина срезки отрицательна), тогда срезанная глубина будет равна h=h_р+DH, т.е. необходимо делать прирезку.

После обработки промерного журнала приступают к выписке исправленных глубин на план, предварительно нанеся на нем дополнительные промерные точки между закоординированными (флажковыми). Дополнительные точки распределяют равномерно между флажковыми.

Исправленные глубины выписываются тушью рядом с нанесенными точками на плане с правой стороны. Глубины на план выписываются в дециметрах. При выписке глубин следует обращать внимание на направление движения промерного судна по галсу.

По выписанным на план срезанным глубинам карандашом наводят изобаты. В зависимости от масштаба плана и предъявляемых к нему требований изобаты наводят через 0, 5 или 1, 0 м. Проводят изобаты по точкам соответствующих им глубин или между точками большей и меньшей глубины путем интерполяция расстояния между ними на глаз. Установленное для данного плана сечение должно быть постоянно на всем его протяжении. Однако, когда изобата гарантированной глубины судового хода (проектная изобата) не кратна 0, 5 или 1, 0 м и проходит близко к смежной изобате, проводят только проектную изобату.

В местах крутых склонов, где соседние изобаты сливаются, некоторые изобаты можно обрывать, но обязательно проводится нулевая изобата, изобата гарантированной глубины и изобата максимальной глубины.

Для облегчения читаемости подводного рельефа нулевую и проектную изобаты утолщают, а бергштрихами показывают направление склонов, лощины, бугры и впадины и т.п.

Изобаты подписываются только в тех местах, где сразу же на глаз трудно установить их значение. Цифры располагают в разрывах линий изобат.

Для изображения рельефа береговой полосы наводят " сухие" изобаты и пунктиром наносят положение рабочего уреза (урез воды во время промера).

Независимо от протяженности участка промера, если он захватывает полосу судового хода, ось его должна быть обозначена на плане сплошной линией. При выполнении курсовой работы положение оси судового хода проводят по линии наибольших глубин. На план обязательно наносится километраж по оси судового хода. Километровые знаки обозначаются вынесенными от фарватера кружками с указанием километров.

Отчетный план с выписанными глубинами и наведенными изобатами приведен на рис. 2.

После составления отчетного плана с него снимается калька, на которой показываются изобаты и вся нагрузка плана. На кальке указывается расположение гидрометрических створов и расчетных сечений (рис. 3).

Продольный профиль исследуемого участка реки составляется на основании обработанного промерного плана и данных однодневной (мгновенной) связки уровней воды.

За ось профиля принимается ось судового хода.

Масштабы продольного профиля в зависимости от длины исследуемого участка принимаются: горизонтальный - от 1: 2000 до 1: 100000; вертикальный - от 1: 20 до 1: 100. В курсовой работе рекомендуется принимать следующие масштабы профиля: горизонтальный - 1: 5000; вертикальный - 1: 50 или 1: 100.

Для характеристики уклонов свободной поверхности строится ее профиль по данным однодневной связки уровней воды.

Продольный профиль дна и свободной поверхности воды строится в следующей последовательности.

На профиле по данным однодневной связки наносится положение рабочего и проектного уровней воды. Отметки проектного уровня получают вычитанием срезки из отметок рабочего уровня.

Отметки дна по оси продольного профиля получают с точностью до 5 см путем вычитания глубин, которые предварительно снимают с плана и выписывают в соответствующей графе вспомогательной таблицы под профилем, из средней отметки проектного уровня воды. Во вспомогательной таблице также подсчитываются и записываются уклоны свободной поверхности при рабочем уровне (I=DZ/Dl, где DZ=Z_i-Z_i+1 - падение свободной поверхности воды на участке между точками однодневной связки; Dl - расстояние между ними по оси судового хода).

Продольный профиль реки строится на листе миллиметровой бумаги формата А3 в карандаше.

Пример построенного продольного профиля приведен на рис. 4.