МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Обработка результатов водных изысканий».

Выполнил студент		факультета вечерне-заочного обучения
		группы ОП III курса
		Захаров П. В.
Проверил преподаватель		Нестерова И. С.

Санкт-Петербург

• Исходные данные и состав курсовой работы.

• Величина срезки (Δ H, см. ) на день выполнения однодневной (мгновенной) связки уровней воды: - 20 см.

• На участке реки в изобатах при проектном уровне воды обозначены места расположения точек однодневной связки уровней воды (ТОСов).

• Данные однодневной (мгновенной) связки уровней воды (высотные отметки ТОСов).

ТОС1=10, 697 м.

ТОС2=10, 674 м.

ТОС3=10, 652 м.

ТОС4=10, 634 м.

ТОС5=10, 621 м.

• Значение среднего коэффициента шероховатости русла n=0, 018 с/м^1/3

• Скорость хода судна в спокойной воде Vc=22 км/ч.

Требуется построить продольный профиль дня и свободной поверхности воды на заданном участке реки, профиль поперечного сечения русла, вычислить среднюю скорость течения и расход воды, определить значение эксплуатационной скорости течения и скорость судна относительно берега при движении вверх и вниз по течению.

• Составление продольного профиля участка реки согласно исходных данных.

• Продольный профиль исследуемого участка реки составлен на основании имеющегося плана участка в изобатах и данных однодневной (мгновенной) связки уровней воды в масштабе 1: 5000.

За ось профиля принята ось судового хода по линиям наибольших глубин. Масштаб продольного профиля принят:

- Горизонтальный – 1: 5000 (в 1 см. 50 м. )

- Вертикальный – 1: 50 (в 1 см. 0, 5 м. )

• На плане участки реки в масштабе 1: 5000 проведена ось судового хода по линиям наибольших глубин и принята за ось продольного профиля.

• На продольный профиль по данным однодневной связки уровней нанесено положение рабочего уровня воды. Мысленно построили нормали от точек однодневной связки ТОСов к оси продольного профиля. Расстояния между точками однодневной связки, нанесенными на ось судового хода, определены при помощи циркуля-измерителя с постоянным раствором 1 см., что соответствует 50 м. в масштабе плана участка реки 1: 5000, причем расстояние между точками однодневной связки (ТОСами) взяты по оси продольного профиля (судового хода). Отметки рабочего уровня Zраб. и длины участков между ТОСами Δ l вписаны в соответствующие строки вспомогательной таблицы под профилем. Таким образом:

расстояние между точками от ТОС1 до ТОС2 по оси судового хода составляет 6, 3*50=315 м.

расстояние между точками от ТОС2 до ТОС3 по оси судового хода составляет 6, 4*50=320 м.

расстояние между точками от ТОС3 до ТОС4 по оси судового хода составляет 5, 5*50=280 м.

расстояние между точками от ТОС4 до ТОС5 по оси судового хода составляет 5, 1*50=255 м.

• На продольный профиль нанесено положение проектного уровня воды. Отметки проектного уровня Zпр. получены вычитанием срезки Δ H(-20 см. ) из отметок рабочего уровня (отметки ТОСов).

по ТОС1: Zпр. = 10, 697-(-0, 20) = 10, 897

по ТОС2: Zпр. = 10, 674-(-0, 20) =10, 874

по ТОС3: Zпр. = 10, 652-(-0, 20) =10, 852

по ТОС4: Zпр. = 10, 634-(-0, 20) =10, 834

по ТОС5: Zпр. = 10, 621-(-0, 20) =10, 821

Полученные отметки нанесены на продольный профиль и вписаны в таблицу под продольным профилем в графу: Отметки проектного уровня Zпр. м.

• Определены и вписаны в соответствующую строку вспомогательной таблицы под профилем глубины в точках пресечения оси судового хода (линии наибольших глубин) с изобатами на плане участка реки.

• Отметки глубины h по оси продольного профиля (судового хода) определены с плана участка реки в масштабе 1: 5000 с изобатами наибольших глубин и вписаны в соответствующую строку вспомогательной таблицы глубина h. Отметки дна Zд получены вычитанием из отметок проектного уровня Zпр отметок глубин h. Согласно шкалы вертикального масштаба отметки дна Zд. и отметки дна h изобат совпадают. Полученные отметки со шкалы вертикального масштаба вписаны в таблицу под продольным профилем в графу Отметка дна Zд.

• Подсчитаны и записаны во вспомогательную таблицу под профилем уклоны свободной поверхности при рабочем уровне воды (I=Δ Z/Δ l, где Δ Z=Z₁-Z_l+1 – падение свободной поверхности воды на участке между точками однодневной связки; Δ l – расстояние между ними по оси продольного профиля).

Расстояние между ТОС1 и ТОС2 = 315 м.

Согласно данных:

ТОС1=10, 697 м.

ТОС2=10, 674 м.

Разница отметок составляет:

10, 697 – 10, 674 = 0, 023 м.

С учетом расстояния между ТОС1 и ТОС2 уклон участка реки составляет:

0, 023м. : 315м. = 0, 000073

Расстояние между ТОС2 и ТОС3 = 320 м.

Согласно данных:

ТОС2=10, 674 м.

ТОС3=10, 652 м.

Разница отметок составляет:

10, 674 – 10, 652 = 0, 022 м.

С учетом расстояния между ТОС2 и ТОС3 уклон участка реки составляет:

0, 022: 320 = 0, 000069

Расстояние между ТОС3 и ТОС4 = 275 м.

Согласно данных:

ТОС3=10, 652 м.

ТОС4=10, 634 м.

Разница отметок составляет:

10, 652 – 10, 634 = 0, 018 м.

С учетом расстояния между ТОС3 и ТОС4 уклон участка составляет:

0, 018: 275 = 0, 000065

Расстояние между ТОС4 и ТОС5 = 255 м.

Согласно данных:

ТОС4=10, 634 м.

ТОС5=10, 621 м.

Разница отметок составляет:

10, 634 – 10, 621 = 0, 013 м.

С учетом расстояния между ТОС 4 и ТОС5 уклон участка реки составляет:

0, 013: 255 = 0, 000051

• Построение профиля поперечного сечения русла реки.

• По указанию преподавателя на плане участка реки намечено поперечное сечение (I-I) и, используя изобаты, построен его профиль при проектном уровне воды, т. е. с учетом срезки Δ H(-20 см. )

Поперечный профиль построен с искажением масштабов:

- Горизонтальный масштаб 1: 2000

- Вертикальный масштаб 1: 50

• При вычерчивании профиля поперечного сечения, при рабочем уровне воды, в первую строку вспомогательной таблицы под профилем вписаны расстояния между вертикалями, проходящими через точки перелома профиля дна (это расстояние между точками пересечения профильной линии с изобатами на плане участка реки).

• На поперечный профиль нанесено положение проектного уровня воды. С учетом срезки (Δ H = -20см. ).

• Во вспомогательную таблицу под профилем вписаны рабочие глубины, т. е. глубины, отсчитанные от проектного уровня воды с учетом срезки на -20 см.

• Площадь поперечного сечения русла реки W определена, как сумма площадей элементарных геометрических фигур, образующих профиль русла реки. Площадь элементарных фигур вписана в нижнюю строку вспомогательной таблицы под профилем.

• По профилю поперечного сечения русла реки найдена ширина реки по зеркалу воды B при рабочем уровне.

• Вычислена средняя глубина поперечного сечения русла:

h=W/B=496м²/314м=1. 58 м.,

где W – площадь поперечного сечения русла м²; B – ширина русла при рабочем уровне воды м.

Полученные значения площади поперченного сечения, ширины реки и средней глубины сечения вписаны во вспомогательную таблицу, расположенную справа от поперечного профиля русла реки.

• Вычисление средней скорости течения, расхода воды, эксплуатационной скорости течения и скорости движения судна относительно берегов.

• Средняя скорость течения в поперечном сечении реки определена по формуле Шези Uср. = C√ hI = 59, 9*√ 1. 58*0, 000065 = 59. 9*√ 0, 0003488 = 59. 9*0, 0101 = 0, 6 м/с, где I – уклон свободной поверхности, который при выполнении курсовой работы находится по продольному профилю участка реки в зависимости от места расположения поперечного сечения, заданного преподавателем = 0, 000065 м. C – коэффициент Шези, определяемый по формуле Маннинга; n – коэффициент шероховатости русла = 0, 018 с/м^1/3

С=h^1/6/n=1. 58^1/6/0, 018=1, 079/0, 018=59. 9 м^1/2/с

• Вычисление расхода воды проходящей через поперечное сечение русла

Q=Uср. *W=0, 6*496=298 м³/с

Полученные значения средней скорости течения и расхода воды вписываются во вспомогательную таблицу справа от поперечного профиля русла.

• Подсчет эксплуатационной скорости течения воды ( в пределах судового хода)

Vэ=4/3*Vср. =4/3*0, 6=0, 8 м/с

• Нахождение скорости движения судов относительно берега:

- при движении вниз по течению Vвн. =Vс. +Vэ. =4, 17+0, 8=4, 87 м/с

- при движении вверх против течения Vвв. =Vс. -Vэ. =4, 17-0, 8=3, 37 м/с,

где Vс. – скорость судна в спокойной воде, м/с, = 15км/ч = 4, 17с