Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Теоретические основы водного транспорта леса

Корпачев В. П.,

1.7 Пропускная способность рек

При проектировании лесосплавных гидротехнических сооружений, эксплуатации рек в целях лесосплава одним из основных расчетных параметров является их пропускная способность.

Пропускная способность реки – это количество воды протекающее в единицу времени через рассматриваемое живое сечение. В качестве основной характеристики пропускной способности рек и каналов принимается связь между расходами и уровнями, то есть кривая расходов воды Q =f(H). Установление теоретической связи Q и Н осложнено разнообразием форм живых сечений естественных русел, неравномерностью распределения шероховатости по смоченному периметру.

Существует несколько способов определения связи уровней и расходов.

1) Графический способ построения кривой по данным наблюдений. Построение функции Q = f(H) производят по данным гидрологических наблюдений в натурных условиях Q и Н (рисунок 1.7).

2) Графический способ, в основу которого положено построение кривой связи по данным гидрометрических наблюдений, сформированных по характерным признакам в группы точек, по которым находятся центральные точки, и по ним проводят кривую Q = f(H).

Рисунок 1.7 Кривая связи Q – Н

  (1.11)

где Q_ic, H_iс – расход и уровень центральной точки;

Q_i, H_i – наблюдаемый расход и уровень;

m – число наблюдений.

3) Аналитический способ базируется  на аппроксимации связи Q и Н уравнением вида

Q = а(Н + Н_о)^m,  (1.12)

где Н_о – уровень воды при расходе Q = 0;

a, m – параметры уравнения.

Уравнение (1.12) и методика определения его параметров вошли в международный стандарт НСО 1100 [4].

Значение Н_о находятся по построенной кривой Q = f(H), экстраполяцией ее графически вниз до пересечения с вертикальной осью, то есть приQ = 0. Значение Н_о может быть положительным или отрицательным в зависимости от выбранной отметки нуля графика уровней.

Параметры а и m находят после построения линейной логарифмической апаморфозы по всем точкам измеренных расходов и уровней (рисунок 1.8):

lg Q = lg a + m lg(H + Н_о). (1.13)

Показатель m определяют как тангенс угла наклона а линии, выражаемой уравнением (1.13) к оси lg(H + Но) , a lg a – свободный член уравнения (1.13), откуда путем потенцирования находят значение Q.

Рисунок 1.8 Линейная логарифмическая апаморфоза

4) Оценка пропускной способности по морфологическим характеристикам живого сечения.

К.Г.Гришанин для устойчивых участков рек с мелкозернистыми грунтами в донных наносах пропускную способность рекомендует приближенно определять по формуле [9]

,  (1.14)

где h_ср, В – средняя глубина, ширина потока;

g – ускорение свободного падения.

Расход, определенный по формуле (1.14), называют морфологическим, так как этот расход зависит только от морфологических элементов живого сечения.

Г.В.Железняков на базе формулы (1.14) предложил определять пропускную способность [4]:

для участков рек с русловой и пойменной многорукавностью по формуле

  (1.15)

для русел рек с незавершенным меандрированием по формуле

.  (1.16)

Для расчета пропускной способности русел сложной формы его необходимо предварительно разделить на фрагменты в виде несложных живых сечений или на такие фрагменты, которые могут быть схематизированы в виде прямоугольных, трапецеидальных или криволинейных живых сечений.