Тема: Построение кривой Q=f(H) на базе программы HEC-RAS

В практике гидрометрических изысканий обязательной операцией является построение кривой Q=f(H). Построение этих кривых осуществляется по формуле Шези. Обычно, при работах на месте проектирования гидротехнического сооружения, расчет ведется по проектным условиям, которые могут сильно отличатся от условий в момент проведения изысканий. Как показывает практика гидрометрических работ, уклоны на участках гидрологических постов могут значительно изменяться с изменением уровня воды. Это говорит прежде всего о том, что движение на участке не равномерное, а значит применять формулу Шези следует с особой осторожностью. При экстремально высоких расходах воды в практике гидрологических расчетов обычно используют уклон долины реки, определяемый по крупно-масштабным картам. Однако это не во всех случаях правильно. Целью нашей работы является поиск критериев, по которым можно было бы судить о том, как будет изменяться уклон свободной поверхности при наступление проектных условий. Объектом исследований является устьевой участок реки Славянка длиной 3041 м.
Купить

Мною был рассмотрен участок реки Славянки длиной 3041,21 м. Затем по программе расчета были построены кривые свободной поверхности для серии расходов. Мною были построены кривые зависимости изменения площади по длине, ширине, средней глубине. А также изменения уклонов свободной поверхности в зависимости от наполнения русла. Было выявлено, что большое количество кривых находятся в так называемом «пучке» и лишь малая часть находится вне «пучка». Таким образом, при построении функции Q/H, как правило, используют уклоны измеренные в поле, либо используют уклоны определенные как средние по длине реки. Исходя из полученных зависимостей, не на всех створах данная методика дает адекватные результаты. Следовательно, целью работы было определить критерии, по которым можно было бы судить о применимости формулы Шези для конкретного створа.
Был выполнен анализ продольных профилей. Стало понятно, что существуют створы, которые создают подпор вышележащим участкам. Створы с наибольшей высотной отметкой дна были названы лимитирующими. Предположим, что на различных участках между лимитирующими створами уклоны свободной поверхности при измеренных уровнях воды будут вести себя по-разному. А значит, задача построить кривые свободной поверхности распадается на несколько задач:
1) Установить является ли наш конкретный расчетный участок участком с квази-равномерном режимом, а следовательно формула Шези применима.
2) Если нет, то в какую сторону и насколько необходимо сдвинуть кривую свободной поверхности при расчетном уровне воды.
Стало понятно, что кривые свободной поверхности можно условно разделить на три типа:
1) Сходящиеся
2) Расходящиеся
3) Совпадающие
Данные типы кривых изображены на диаграмме «Зависимости типов кривых от минимально отметки дна» (приложение 7). На данной диаграмме зелеными стрелками обозначены створы, где кривые свободной поверхности расходятся, красными стрелками обозначены створы, где кривые свободной поверхности сходятся, синими стрелками отмечены створы, где кривые свободной поверхности совпадают. На участках с квази-равномерном движением кривые
свободной поверхности совпадают, что говорит о том, что на данных участках формула Шези применима. Однако на перекатных участках кривые свободной поверхности расходятся, а на плесовых участках наоборот сходятся, соответственно расчеты по формуле Шези буду давать существенную ошибку. Например: на 14 створе расхождение превышает 1200%. Таким образом можно сделать вывод о том, что существует прямая зависимость типа кривой от минимальной отметки дна на створе. Также возникает вопрос можно ли определить, какой тип кривой будет на расчетном участке реки без проведения промерных работ. Для проверки этой теории был построен график зависимости ширины реки от минимальной отметки дна (приложение 8). По данным этого графика были получены расчетные отметки дна Z, полученные по зависимости ширины реки от минимальной отметки дна. По расчетным отметкам дна также был построен график их зависимости по длине. Затем был построен совмещенный график зависимости расчетной отметки дна по длине и зависимости минимальной отметки дна по длине (приложение 9). Исходи из этого графика видно, что существует зависимость между типом кривой свободной поверхности и шириной реки.
В соответствии, со всем вышеизложенным, при использовании формулы Шези следует либо вносить коррективы, либо в конечный результат расчетов либо в уклон свободной поверхности, в соответствии с типом кривой свободной поверхности.

Купить