Министерство  транспорта РФ

   Новосибирская государственная  академия

                           водного транспорта

 
 
 
 
 
 

                      Кафедра Водных путей, гидравлики

                                                и гидроэкологии 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Пояснительная записка

    К курсовому проекту  по дисциплине ''Водные пути''

    Часть 1

    ''Дноуглубительные  работы и навигационное  оборудование

    внутренних  водных путей'' 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                     Выполнил:  ст-т гр. ГТ-5

                                                          Кайгородов А.Г.

                                                                             Проверил: Обращев И. А. 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2011г.

    1.Выбор  трассы прорезей, обоснование их  положения 

    и способов разработки. 

1. Описание  участка реки.

    Данный  участок реки  является затруднительным  для судоходства. Остров делит поток на два рукава, образуя одиночное двухузловое разветвление.

    Гарантированная глубина 1,7 м. Максимальная глубина  5 м. По обеим, берегам имеются реперы. На правом Rp-1, на левом Rp-2. Сильных изменений на участке по данным сопоставленных планов не происходит. Намывы происходят как на левом так и на правом берегах. По оси судового хода располагаются два переката . Верхний образован по причине сужения  русла и намыва данного берега. Нижний образован в правом  рукаве по причине уменьшения скорости, в связи с делением потока на рукава и отложением наносов. Дно верхнего переката - песчаное, дно нижнего переката - глинистое.. Далее по течению находится остров размерами 2650х450 м, который делит русло на 2 рукава.

      

2. Трассирование судоходных прорезей.

    На  плане съёмки с учётом выполненного анализа русловых деформаций наносим судоходные прорези.  На нашем участке их два. Причём на верхнем перекате грунты песчаные, а на нижнем - глинистые. Верхний перекат разрабатывает землесос. Отвалы от верхней и нижней прорезей следует располагать с левой стороны вдоль разрабатываемой прорези. Нижний перекат разрабатывает многочерпаковый снаряд. Прорези обозначаются поперечными и продольными створами. 

3. Подсчёт объёмов дноуглубительных работ.

    При определении полного объёма грунта извлекаемого из прорези необходимо учитывать запас на переуглубление. Для многочерпакового снаряда запас равен 0,3м. Для землесоса.

    S=bг∙Lпр , м²    где 

    bг – гарантированная ширина судового хода,м;

    Lпр – длина прорези, м. 

    S=70 ∙900=63000 м² -песчаная прорезь.

    S=70 ∙750=528700 м² -глиняная прорезь. 

    Запас на неровность выработки многочерпаковым  земснарядом принимаем равным 0,2 м, а для землесосного снаряда  при траншейном способе его работы: 

                                                             где

    b_mp-ширина траншеи равная приблизительно ширине корпуса;

    m_y-коэффициент установившегося песчаного грунта (2,5-3,5).

                                                     

    Средняя толщина полезного снимаемого слоя

                                                      где:

    h_сл.i=Т_г-Т_ф.i- толщина полезного снимаемого слоя в точке;

    Т_г – гарантированная глубина, м;

    Т_ф.i-фактические глубины в точках, определяемые по изобатам, пересекающим ось прорези

    n- количество точек

                                  - песчаная и глиняная  прорезь  

       Полезный объем грунта:

                                                               ; где

    S- площадь прорези, м²

    h_n- средняя толщина полезного снимаемого слоя грунта, м 

    

-песчаная прорезь

    

-глиняная прорезь

    Объем извлекаемого грунта на неровность выработки (переуглубление) определяется:

     

                                                                , где

    S- площадь прорези, м²

     - запас на неровность выроботки,  м . 

    

- песчаная прорезь

    

- глиняная прорезь 

    Добавочный  объем на корытообразность переката 

    

где

    К_кор- коэффициент отражающий увеличение толщины снимаемого слоя из за корытообразного переката. 

    

- песчаная прорезь

    

- глиняная прорезь 

    Объемы  работ на оползание откосов на кромках прорези 

     

где

    m_y-заложение установившегося откоса (3,0).

    h_n – толщина полезного снимаемого слоя, м

    L_пр – длина прорези, м 

    

 -песчаная прорезь 

    Полный  объем грунта:

          

-- песчаная прорезь 

    

 глиняная прорезь 

    

- песчаная прорезь

    

- глиняная прорезь 
 
 
 
 

          1.4 Определение длительности  подготовительного  периода.

    Длительность  подготовительного периода определяется с помощью расчётного графика спада уровней. Этот период определяется относительно отдельно для многочерпакового снаряда и землесоса.

    Уровень начала подготовительного периода  Ннпп определяются по формуле. 

    Ннпп= Ноп-(Тг+hз)+Нпр. 

    Hоп- максимальная глубина опускания черпаковой рамы или сосуна м. Для земснаряда -Hоп =5,0м, для землесоса- Ноп =8,0м;

    Тг  –гарантированная глубина;

    hз- запас на неровность выработки для многочерпаковых снарядов равный 0,2м;

         Нпр – отметка проектного уровня  над ''0'' графика опорного гидропоста;

    Для землесосных снарядов величина hз определяются зависимостью: 

    hз=Hc-hп,

         где   Hc- величина заглубления землесоса, м;

    hп- толщина полезно снимаемого слоя грунта, hп =0,7м;

    В свою очередь,  Нс определяем по формуле: 

                                                                                                                                            

    

    bн-ширина приёмного отверстия сосуна, bн =1,0м;

    bтр- ширина траншеи, bтр =10м;

    m_м-заложение мгновенного откоса, m_м =1,5;  

    Нс=

=2,9м; 

    hз=2,9-0,7=2,2м.

    Для землесоса: 

    Hнпп=8-(1,7+2,2)=4,1м  (6,06)

    Для земснаряда: 

    Ннпп=5,0-(1,7+0,2)=2,6м  (20,06) 

    Окончание подготовительного периода

    Н_кпм=0,5м (23.07) 

    Длительность  в сутках:

    Землесос: НПП -6.06, КПП-23.07 , 48 дней;

    Земснаряд: НПП-20.06, КПП-23.07, 33дня 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Гидравлические расчёты. 

    2.1 Расчёт плана течения  по методу М.А.  Великанова

    Расчёт  проводится в следующем порядке: 

1. На плане  переката последнего года намечаются поперечные сечения, расположенные нормально течению, на подходе к перекату, в наиболее глубокой части верхней плёсовой лощины, на выходе из переката, в нижней плёсовой лощины, на выходе из переката, в нижней плёсовой лощине, в начале и конце прорези, и 2 сечения в пределах прорези.
2. По каждому из сечений строятся поперечные профили с учётом прорези отвала грунта.
3. По кривой расходов Q=f(H) определяется расчётный расход воды Qр, соответствующий расчётному уровню.
4. Расход воды в сечении выражается равенством.

 

    

         Где I – продольный уклон;

    n-коэф шероховатости;

    Tср- средняя глубина в сечении, м;

    Вср-ширина реки.

    Обозначив , получим

                                                                                                              

    Интегрирование  заменяем суммированием по участкам элементарной величины ∆b.Тогда Qр= ε₁·S Tcр^3/5·dB, а частный расход ∆Q= ε₁· Tcр^3/5·∆B

5. Поперечный профиль с прорезью и отвалами разбивается на ряд участков в зависимости от рельефа дна. И определяется

ε₁= Qр/S Tcр^3/5·∆B

6. Строится интегральная кривая расхода. Задаёмся 6-ю равнорасходными струями.

 

2.2 Расчёт прорези  на заносимость.  Качественная и  количественная оценки  устойчивости прорези от заносимости наносами.

1. Величина неразмывающей скорости определяется по формуле В.Н.Гончарова

 

    Vнр=3,0·(dср+0,0014)^0,3·(φ·Тстр)^0,2 

    Где dср – средний диаметр частиц в пределах струи по кривой гранулометрического состава, dср =0,0011м.

    φ=dcр/d₉₀ – коэффицент неоднородности грунта, изменяющийся для равнинных рек,

      φ = 0,5.

    d₉₀- диаметр частиц грунта с 90% обеспеченностью.

    Тстр  – средняя глубина струи, м. 

    Тстр= ω_стр/b_стр

    Где ω_стр -площадь струи в поперечном сечении ,располагающаяся между границами струи, дном и расчётным уровнем воды.м².

      b_стр – ширина струи ,м. 

    2.Определяется величина размывающей скорости

    Vр=1,3·Vнр 

    3.Вычиляется  средняя скорость струи Vстр