Определение основных параметров волны прорыва в нулевом створе

1. Определяется глубина потока в створе «0» при прохождении волны прорыва (Н₀). По графику (рисунок 3), исходя из полученных соотношений: бытовой глубины в створе «0» и глубины у плотины в момент разрушения

; ширине прорана на уровне НПУ и ширине водохранилища у плотины в момент разрушения , определяется численное значение (х₀) отношения . Отсюда, при известном значении Н_{УМ Р}:

H₀=H_умр*x₀, м (1)

2. Высота волны определяется как разница между глубико;, поиска арн прохождении волны прорыва и глубиной реки в створе:

H_BО=Н₀ – h₀, м (2)

3. Время прохождения фронта и гребня волны равно нулю, т.к. в мо­мент разрушения и фронт, и гребень находятся на одной вертикали (в створе «0») и отчет времени начинается с момента разрушения плотины, т.е. с нуля:

Т_фР = Т_гр = 0, ч (3)

Рисунок 3 - График для определения глубины потока Но

Примечание: График составлен для русла и речной долины параболи­ческой формы. При трапециевидной или треугольной форме русла и речной долины, полученные по графику Н₀/Н_УМР умножить соответственно на 0,65 или на 1,10.

Пример: ho/H_УМР = 0,08; b/В_НПУ = 0,25; Н₀ /Н_УМР =?

1. На графике, из значения h₀/H_УМР ⁼ 0,08 проводится вертикальная линия.

2. На этой линии, интерполяцией, определяется местоположение значе­ния отношения b/В_НПУ= 0,25 (отмечается точкой).

3. Из полученной точки восстанавливается перпендикуляр на ось "Н₀/Н_УМР" искомое значение Н₀/Нумр = 0,45

4. Время прохождения хвоста волны прорыва фактически равно време­ни опорожнения водохранилища, т.е. Тхв ⁼ Т _ОП . Численное значение вре­мени опорожнения водохранилища определяется по формуле:

Т_ОП= , ч (4)

где Q_НЧ - начальный расход истечения жидкости через русло, в случае отсутствия подпорного сооружения (плотины).

Q_НЧ= μ*В_УМР*Н^3/2_УМР, м^3/с (5)

где μ - коэффициент расхода. В зависимости от формы русла принимается:

- для параболической - 0,6;

- для треугольной - 0,3;

- для трапециевидной - 0,9.

А — коэффициент, учитывающий величину уменьшения расхода Q_НЧ при истечении через проран, т.е.:

А=f , (6)

где n_w - показатель степени кривой водохранилища:

n_w=

Значение коэффициента А определяется по графику (рисунок 4).

5. Время подъема уровня воды водотока в створе "0" равно времени прохождения хвоста волны, т. е. Т_ВО=Т_ХВО.

6. Выписываются значения основных параметров волны прорыва для «0» створа:

Н_ВО= м; Н₀ = м; Т_фр0 = ч; Т_гр0 = ч; Т_хв0 = ч; Т_в0 = ч.

Определение основных параметров волны прорыва в створе «1»

1. Определяется скорость продвижения гребня волны по первому уча­стку, V _грI= f (H₀; J_I,; n_I)

По графику (рисунок 5), при известных значениях Н₀ (глубине потока в начале расчетного участка), J_I (уклону русла для первого участка) и коэффи­циента шероховатости n_I для I участка определяется значение скорости V _грI, км/ч.

2. Определяется время прохождения гребня волны по первому участку:

T_грI= , ч (8)

3. Устанавливается время подхода (время с начала разрушения ВГТС) гребня волны прорыва к первому створу

T_грI=T_гр0+t_грI, ч (9)

4. Высота волны прорыва в створе «1» (Н_В1) определяется на основании значения отношения и условия ее (волны) продвижения по пойме (рисунок 6). Получив численное значение отношения , при известной

величине Н_ВО, определяется Н_В1..

5. Глубина потока в створе «1» при прохождении волны прорыва:

H₁=H_B[ + h₁, м (10)

т.е. суммарная высота волны прорыва (по гребень) и бытовая глубина потока.

6. Определяется скорость продвижения фронта волны прорыва по пер­вому участку.

V_фр1=V_гр1*α, (11)

Рисунок 4 -График для определения вспомогательного коэффициента "А"

Пример: Н_УМР/Н_НПУ= 0,94; n_w = 1,2; b/В_НПУ= 0,25; А =?

1. На графике, из значения Н_УМР/Н_НПУ = 0,94 проводится горизонталь­ная линия.

2. На этой линии, интерполяцией, определяется местоположение значе­ния отношения n_w = 1,2 (отмечается точкой).

3. Из полученной точки вниз проводится вертикаль.

4. Из значения отношения b/В_НПУ = 0,25 (от оси) проводится горизон­тальная линия до пересечения с вертикалью. Искомое значение А= 25.

Рисунок 5 - График для определения скорости движения гребня волны прорыва Vgp

Пример: Н = 6,75м; J= 0,002; п = 0,04; V_гp =?

1. Из значения Н= 6,75 проводится горизонталь до пересечения с гра­фиком уклона J= 0,002 (первая точка)

2. Из точки пересечения, вниз проводится вертикаль до линии со зна­чением п = 0,04 (вторая точка)

3. Вторая точка пересечения "легла" между графиками V_гр= 10 км/час и V_гр= 12 км/час искомое значение V_гр = 10,5 км/час

Условия движения волны прорыва.

1. Широкие поймы и речные долины, при разрушенных защитных дамбах.
2. Поймы сравнительно правильной параболической формы в обычных условиях.
3. То же, что и 2, но при узких поймах.
4. Поймы и долины правильной призматической формы, близкой к прямоугольной; без пойм, каналы.

Пример: t _грi/T_xbi-1=0.42; условное движение волны прорыва – 2; H_bi/H_di-1 -?

1. Из значения отношения t_грi/T_xbi-1 =0,42 проводится горизонтальная линия до пересечения с графиком движения волны прорыва 2.

2. Из точки пересечения вниз опускается перпендикуляр на ось «H_bi/H_di-1». Искомое значение H_bi/H_b=0.77.

Рисунок 6 – График для определения высоты волны

Где определяется по графику (рисунок 7);

h_срI -средняя бытовая глубина водотока на участке -

Значение перепада высот дна водотока в первом створе относительно дна русла в створе ВГТС (створ «0»):

, м (12)

7. Время прохождения фронта волны по первому участку: , ч (13)

8. Время добегания (подхода) фронта волны к створу «1»:

Т_фр1 ⁼ T_фр0 + t_фрI, ч (14)

9. Скорость продвижения хвоста волны по участку определяется по графику (рисунок 8) в зависимости от бытовой глубины на этом участке (h_cpI), уклона участка (J_I) и коэффициента шероховатости (n_I).

, ч (15)

10. Время подхода хвоста волны к створу «1»:

Т_ХВ1 ⁼ Т_ХВ0 + t_XBI, ч. (16)

11. Время подъема уровня воды в реке (время затопления в створе 1)

Т_В1 ⁼ Т_ХВ1 + Т_ФР1 , ч. (17)

12. Выписываются значения основных параметров волны прорыва для

J «1» створа:

Н_В1= м; Н₁ = м; Т_ФР1 = ч; Т_гр1 = ч; Т_хв1 = ч; Т_в1 = ч.

По аналогии с первым, выполняются расчеты параметров волны про­рыва для остальных створов.

Пример: =0,7;

1. От оси «», со значением 0,7 восстанавливается перпендикуляр до пересечения со средним графиком (т. к. , равное 0,13, находится в интервале от 0,05 до 0,2).

2. Точка пересечения проецируется на ось . Искомое значение =1,95.

Рисунок 7 – График для определения скорости движения фронта волны V_ФР по расчетным участкам.

Рисунок 8 - График для определения скорости движения хвоста волны V_xe

Пример: h_cp = 1,4 м; J= 0,002; п = 0,067.

Последовательность действий по аналогии с примеров, описанном на рисунке 5. Искомое значение V_хв = 2,4 км/час.