Розчистка русла ріки

З метою зниження рівня ґрунтових вод у заплаві й запобігання її тривалих затоплень, а також для поліпшення санітарних і гідрологічних умов у районі сіл Новоолександрівка - Братське проектам передбачається розчищення русла ріки довжиною 11,84 км.

Розчистка русла передбачає збільшення перерізу ріки для кращого проходження повені, відновлення плесів з метою створення запасів води в сухий період року.

Розчистка виконується по існуючому руслу, тому проектні параметри поперечного перетину максимально наближені до природного.

Відповідно з п. 7.9 ДБН Б.2.4-1-94 “Планування та забудова сільських поселень”[26] для територій, що забудовані житловими та громадськими будинками розрахунковий рівень води ріки повинен забезпечити пропуск паводків 1% забезпеченості без затоплення забудови.

Прийняті такі розміри поперечного перетину русла: ширина по дну

В= 10 м, закладення укосів m = 2,0, глибина розчистки hср. = 2,5 м. Розчистка русла коливається в межах 0,3…3,0 м., рахуючи від замуленого дна, або від 2,5 м до 5,02 м, якщо рахувати від поверхні землі

Поздовжній профіль р. Мокра Сура приведений на аркуші(лист) - 4.

Розчистка русла передбачається екскаватором - драглайн на сланях з-під води. Екскаватори розробляють ґрунт у відвали. Ґрунт виїмки залишається у відвалах для просушки, а після просушки розкидається екскаваторами на сланях по прилягаючій території й зниженням рельєфу. Після цього вся прибережна полоса планується бульдозерами.

Русло ріки в межах розчистки перетинається з лініями електропе-

редач (13 шт.), кабелями зв'язку (10 шт.), лініями зв'язку (5 шт.) і газопроводами (5шт). Проектом передбачається перебудова комунікацій що знаходяться окремо від споруд відповідно технічних умов власників.

У зв'язку з великою глибиною розчищення (до 2,5 м.) і насиченою мережею підземних комунікацій, що проходять як правило поруч із ними, при проходженні русла під існуючими автодорожніми мостами і магістральними газопроводами розчищення не виконується, для забезпечення безпеки споруд і економічної цілеспрямованості. Не поглиблені ділянки під спорудами передбачається використовувати у вигляді руслових перемичок -перекатів, з метою недопущення переосушення прилягаючих земель і акумуляції меженного стоку, у маловодні роки.

3.3. Гідрологічні розрахунки

Визначення об’єму стоку заданої забезпеченості і його внутрішньорічний розподіл.

При проектуванні підпірних ГТС, що акумулюють стік, в першу чергу необхідно розрахувати об’єми його, які можливі для використання в сільськогосподарському використанні. При проектування об’єктів зрошен-

ня - це визначення можливостей місцевого стоку для забезпечення проведення проектних режимів зрошення у відповідності до нормативної забезпеченості року (як правило це 75%-ва забезпеченість). Інше питання розрахунку об’ємів стоку, це визначення максимальних його значень для проектування водоскидних споруд.

Нормою річного стоку називають середнє його значення за багаторічний період, який включає декілька (не менше двох) повних циклів коливань водності при незмінних фізико-географічних умовах.

На території України густота пунктів спостереження за стоком річок не дозволяє прямо визначити норму стоку для невеликих, а тим більше для тимчасових водостоків. Тому цю величину для водозбірної площі

р. Мокра Сура будемо визначати як для випадку відсутності даних спостережень.

При відсутності гідрометричних спостережень величину норми стоку визначають за картою ізоліній середнього багаторічного стоку.

Коефіцієнт варіації річного стоку С_v приймемо із довідникових карт, а також із даних гідрометричних спостережень С_v =0,8.

Розрахункове значення відношення коефіцієнта асиметрії (Сs) до коефіцієнта варіації (Cv) необхідно приймати, як середнє за даними групи річок з найбільш тривалішими спостереженнями за розглянутою гідрологічною характеристикою в гідрологічно однорідному районі.

Для випадку, що представлений в дипломному проекті, приймаємо це відношення рівне Cs=1,5Cv.

Для вибраного співвідношення (Cs=1,5Cv) вибирається модульний коефіцієнт (К_р%) при визначенні модуля стоку заданої забезпеченості.

q_p% =K_p% *q_o, (3.1)

де q_o – модуль стоку, знятий з карти ізоліній норми річного стоку.

Об’єм стоку заданої забезпеченості визначаємо за формулою

W_p% =q_p% · F · 31,5, (3.2)

де F – площа водозбору, км².

Крім річних значень стоку, для визначення режиму роботи водосховищ та ставків, необхідно знати і розподіл стоку всередині рокую тобто по сезонам та місяцям. Розподілення в відсотках від річного стоку проводимо з врахуванням пересихання водостоку та водності року з використанням типових схем розподілу стоку.

Для прийнятих значень модуля стоку q_o=0,57 л/(с·км²), коефіцієнта варіації C_v=0,80 та Cs=1,5Cv знаходимо значення модульного коефіцієнта річного стоку та зводимо розрахунки модуля та об’єму стоку, що розраховані за формулами (3.1; 3.2), в таблицю 3.1 для найбільш характерних значень забезпеченості року.

Таблиця 3.1 - Значення стоку з водозбору р. Мокра Сура (F=2607 км²)

Таким чином в середньо сухий рік об’єм річного стоку складе 22186 тис. м³.

За відсутності даних спостережень внутрішньорічний розподіл стоку

(в % від річного) (табл. 3.2) визначаємо за типовими схемами для Дніпропетровського гідрологічного, в межах якого знаходиться водозбір

р. Мокра Сура.

Визначення максимальної витрати весняної повені.

Максимальний стік весняної повені розраховуємо для випадку відсутності даних спостережень за рекомендаціями СНиП 2.01.14-83 [21].

Таблиця 3.2 - Типовий внутрішньорічний розподіл стоку р. Мокра Сура

Розрахункова максимальна витрата води весняної повені Q_р% м³/c, заданої щорічної вірогідності перевищення Р% для рівнинних річок визначають за формулою

Q_p% = [K₀h_p%mdd₁d₂/(A+A₁)ⁿ¹] A, (3.3)

де К₀ - параметр, що характеризує дружність весеняної повені, визначається

за даними річок-аналогів;

h_р% - розрахунковий шар сумарного весняного стоку (мм), щорічної вірогідності перевищення Р%. При відсутності даних спостережень приймаємо в залежності від середнього багаторічного шару стоку h₀, значення якого визначаємо з карти;

m - коефіцієнт, що враховує нерівність статистичних параметрів шару стоку та максимальних витрат води, приймаємо за рекомендаціями, для 1%-ої забезпеченості m=1, для 5%-ої –m=0,96;

d - коефіцієнт, що враховує вплив водосховищ, ставків та проточних озер. При відсутності таких на водозборі d=1;

d₁ - коефіцієнт, що враховує зниження максимальної витрати води в залісених басейнах;

d₂ - коефіцієнт, що враховує зниження максимальної витрати води в заболочених басейнах. При відсутності боліт d₂=1;

А - площа водозбору річки (водотоках), км²;

А₁ - додаткова площа водозбору, що враховує зниження ре­дукції, км², приймаємо за рекомендаціями, приймаємо А₁=10 км²;

п₁ - показник ступеня редукції, що приймаємо за рекомендаціями.Для XIII району по характеру формування повені приймаємоп₁=0,35.

Максимальна витрата води весняної повені Q_р% м³/c, розрахована за формулою (3.3) вважається не зовсім точною величиною. Тому всі розрахунки в даному випадку будемо проводити по формулі граничної інтенсивності

Q_p=0,28·б_m ·ц·F·с·r·л, (3.4)

де Q_p - максимальна миттєва витрата (м³/с) ймовірністю перевищення Р%;

0,28 - коефіцієнт розмірності;

a_m - максимальна інтенсивність водовіддачі (мм/год) 1%-вої ймовірності перевищення;

ц - коефіцієнт редукції модуля максимальної витрати;

F - площа водозбору, км²;

с - коефіцієнт, що враховує вплив залісеності, заболоченості і неодночасності віддачі стоку з басейну;

r - коефіцієнт, що враховує вплив системи водосховищ;

л - коефіцієнт ймовірності перевищення максимальних витрат води.

Максимальна витрата Q_p відповідає ймовірністю перевищення Р% і залежить від коефіцієнта л; при л=1 формула (3.10) визначає максимальну витрату основної 1%-вої ймовірності перевищення.

Максимальна годинна інтенсивність водовіддачі a_m для 1%-вої ймовірності перевищення рекомендується приймати в відповідності з вказівками.

Коефіцієнт редукції модуля максимальної витрати ц визначається в залежності від величини ф і відношення

, (3.5)

де ф - тривалість добігання стоку;

t_с - тривалість водовіддачі за добу.

У випадку коли n>1 (ф>t_с) коефіцієнт визначається за формулою

, (3.6)

Коли час добігання ф<1 доби, коефіцієнт редукції визначається за формулою

. (3.7)

Тривалість добігання хвилі повені визначається за формулою

, (3.8)

де L - довжина водотоку, км;

х - швидкість добігання, км/добу.

Швидкість добігання хвилі повені в свою чергу визначається

за формулою

х=б·H^1/3, (3.9)

де б - коефіцієнт форми русла і шорсткості його дна і стінок;

H - падіння річки від її витоку до розрахункового створу, а для малих річок (з ф<1 доби) від водорозділу до розрахункового створу, м.

Тривалість водовіддачі від сніготанення (силового притоку) t_с визначається за картою ізоліній.

Коефіцієнт, що враховує вплив залісеності, заболоченості і неодночасності сніготанення в окремих ділянках басейну визначається за формулою

. (3.10)

Коефіцієнт обліку зарегульованості (зниження) максимальної витрати водосховищем в басейні визначається за формулою

, (3.11)

де W₁ – регулюючий об’єм водосховища;

S₁ – стік з водозбірної площі f₁;

n – показник степені, що приймається для весняної повені рівним 0,75.

Всі розрахунки наведено в таблиці 3.3.

Враховуючи, що водозбір річки значно зарегульований, ймовірно ці витрати будуть значно менші. Тому необхідно їх уточнити шляхом розрахунку гідрографа максимального стоку та його трансформації.

Визначення максимальної витрати дощового паводку.

Модуль максимальної витрати визначається по карті ізоліній

q₂₀₀ =0,16 м³/(с×км²). Показник редукції визначається по карті ізоліній n=0,7. Перехідний коефіцієнт l_р% від ймовірності перевищення 1% до іншої ймовірності; l_5% =0,58, l_0,5% =1,5.

Таблиця 3.3 - Значення максимальних витрат весняної повені для розрахункового створу на р. Мокра Сура(F=2607 км²)

Максимальну миттєву витрату води річок дощових павод­ків (Q_р%, м³/с), для водозборів проводять по редукційній формулі, яка має вид

, (3.12)

де q₂₀₀ – модуль максимальної витрати (м³/(с×км²) ймовірністю перевищення 1 %, приведеною до площі 200 км²;

n – показник ступеню зменшення модуля розрахункової витрати води;

l_р% - перехідний коефіцієнт від ймовірності перевищення 1 % до заданої ймовірності;

d₁ - коефіцієнт, який враховує зарегульованість максимальної витрати води проточними озерами.

Модуль максимальної витрати визначається по карті ізоліній

q₂₀₀ =0,16 м³/(с×км²). Показник редукції визначається по карті ізоліній n=0,7. Перехідний коефіцієнт l_р% від ймовірності перевищення 1% до іншої ймовірності; l_5% =0,58, l_0,5% =1,5.

Коефіцієнт d₁, який враховує зарегульованість максимальної витрати проточними озерами обчислюється за формулою

(3.13)

де f^/_оз - середньозважена озерність водозбору;

С - параметр який залежить від середнього шару повені; С=0,1; f^/_оз=0,5%.

Коефіцієнт d₁ який враховує зарегульованість максимальної витрати проточними озерами d₁ =1/(1+ 0,175*0)= 1.

Коефіцієнт d₂ враховує зниження максимальної витрати за рахунок заболоченості водозбору і визначається за формулою

d₂=1- 0,8 lg(1+0,1× f_б). (3.14)

Коефіцієнт d₁, d₂ враховує зниження максимальної витрати за рахунок заболоченості водозбору d₂ =1.

Обчислюємо розрахункову витрату

Q_3%= 0,16 · 0,58 · 1 · 1 · 2607 ·(200/ 2607) ^0,7 = 40,09 м³/с.

Q_1%= 0,16 · 1 · 1 · 1 · 2607 ·(200/ 2607) ^0,7 = 69,12 м³/с.

Q_0,5%= 0,16 · 1,5 · 1 · 1 · 2607 ·(200/ 2607) ^0,7 = 103,68 м³/с.

Об’єм дощового паводка 1 % ймовірності перевищення обчислюють по його шару той же забезпеченості, який визначається по карті ізоліній для центра водозбору р. Мокра Сура біля с. Новоалександрівка становить h_1%=8 мм. В величину шару стоку, яка знята з карти вводимо поправочний коефіцієнт в залежності від розміру площі водозбору та розрахункової забезпеченості.

Тоді шар стоку дощового паводку 5% = 8 · 0,58 · 0,16 = 0,7424 мм., шар стоку дощового паводку 1%= 8 · 1 · 0,16 = 1,28 мм., 5%= 8 · 1,5 0,16 =

1,93 мм

Об’єм стоку паводка W_5%= 0,7424 · 2607 = 1935 тис.м³.

Об’єм стоку паводка W_1%= 1,28 · 2607 = 3337 тис.м³.

Об’єм стоку паводка W_0,5%= 1,93 · 2607 = 5031 тис.м³.