Проект затона для зимнего отстоя судов.
Вариант безопасного отстоя с отводом русла р. Мокуя выше по течению

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

  • Введение
  • 1. Исходные и основные данные
  • 1.1 Исходные данные
  • 1.1.1 Краткая характеристика участка работ
  • 1.1.2 Краткая геологическая характеристика участка работ
  • 1.1.3 Расходы и режим уровней воды
  • 1.1.4 Ледовые условия
  • 1.1.5 Осадки и туманы
  • 1.1.6 Ветер
  • 1.2 Основные данные
  • 1.2.1 Месторасположение и компоновка затона
  • 1.2.2 Планово-высотная привязка затона
  • 1.2.3 Гидравлический режим затона
  • 1.2.4 Заносимость акватории затона и подходов к ней
  • 2. Акватория затона
  • 2.1 Расчет глубины акватории
  • 2.2 Площадь акватории затона
  • 3. Защитная дамба
  • 3.1 Определение класса
  • 3.2 Расчет высоты
  • 3.3 Заложение откосов
  • 3.4 Укрепление откосов
  • 3.5 Расчет крупности камня и объём каменной наброски
  • 3.6 Воздействие текущей воды
  • 3.7 Ледовые нагрузки
  • 3.8 Нагрузки от судовых волн
  • 3.9 Расчет коэффициента надежности
  • 4. Отвод русла реки Мокуя

Введение

Затон для зимнего отстоя судов проектируется по заданию Алданского района водных путей и судоходства на месте существующего затона, не обеспечивающего безопасный отстой.

Проектом рассчитывается вариант безопасного отстоя судов с отводом русла речки Мокуя выше по течению.

Действующий затон для зимнего отстоя судов Алданского района водных путей и судоходства находится в устье речки Мокуя, являющейся левобережным притоком реки Алдан и впадающей в него на 852 км. Затон ограждает дамба протяженностью 820 м. Дамба проходит по правому берегу реки Мокуя, защищая затон от весеннего ледохода реки Алдан. Весенний ледоход речки Мокуя проходит через затон. Высокие уровни реки Алдан, а также алданский ледоход, проходящий при высоких уровнях, попадают в затон через низкую пойменную часть левого берега и через русло реки Мокуя, представляя угрозу безопасности для судов стоящих в затоне.

Проектом предусматривается отвод русла реки Мокуя на 1,6 км от устья. Для этого проектируются два канала — один протяженностью 100 м на реке Мокуя для спрямления русла, другой протяженностью 300 м через пойменную часть берега соединяет реку Мокуя с рекой Алдан. Продолжением канала является прорезь, разрабатываемая на глубину 2 м.

Дамбу, ограждающую затон, планируется увеличить по длине и высоте, чтобы она защищала затон не только от весеннего ледохода, но и от высоких уровней воды реки Алдан.

затон отстой судно дамба

1. Исходные и основные данные

1.1 Исходные данные

1.1.1 Краткая характеристика участка работ

Река Алдан является одним из главных притоков реки Лена и впадает в нее на 1455 км от мыса Быков. Площадь водосбора 729 000 кмІ, средний годовой сток в устье 5 110 мі/сек или 161 кмі.

По морфологическим признакам место расположения затона относится к среднему участку реки Алдан. До впадения реки Мая русло реки слабо разветвленное, средняя ширина его 500 — 700 м. Ложе реки устойчивое. Берега крутые, местами скалистые.

Ниже впадения реки Мая, река Алдан становится мощной рекой, долина реки сильно расширяется. Оба берега долины представляют собой обширные низины.

Климат резко-континентальный; для него характерны длительная и холодная зима, короткое и теплое лето, быстрые переходы от холодного времени года к теплому и наоборот. Абсолютный минимум температуры воздуха минус 62єС, максимум плюс 37єС.

Район затона имеет сейсмичность 6 баллов (СНиП II-7−81).

Вечная мерзлота носит островной характер. В долине реки мерзлоты нет.

1.1.2 Краткая геологическая характеристика участка работ

В районе п. Усть-Мая грунт русла — галечник разной крупности с примесью булыжника. Заполнитель — ил, песок.

Согласно СНиП IV-2−82 все грунты могут разрабатываться многочерпаковыми земснарядами без применения буро-взрывных работ.

1.1.3 Расходы и режим уровней воды

Большая часть стока реки Алдан приходится на теплую часть года, преимущественно на период весеннего половодья.

В районе п. Усть-Мая водность реки Алдан увеличивается за счет впадения правобережного притока реки Мая.

Характерные средние расходы воды

Река

Пункт наблюдения

Расстояние

от устья,

км

Характерные расходы воды, мі/ч

Наибольший

Наименьший

зимний

Наименьший открытого русла

Алдан

Усть-Миль

971

24 700

115

1080

Алдан

Охотский Перевоз

566

37 700

130

1720

Мая

Чабда

92

9 420

23,3

330

Весеннее половодье выражено отчетливо, наивысшие уровни воды в этот период в большинстве случаев являются наивысшими уровнями в году. Максимум половодья приходится обычно на конец мая — начало июня Характерной особенностью хода уровней в период навигации является наступление низких меженных уровней в конце июня — начале июля.

В течение почти каждой навигации низкие меженные уровни прерываются в июне, августе и сентябре тремя кратковременными дождевыми паводками продолжительностью от 4 до 30 дней.

Сведения об уровнях воды

Уровень воды

Дата наступления уровня

Отметка уровня относительно нуля графика водомерного поста, см

ранняя

средняя

поздняя

наименьшая

средняя

наибольшая

Водомерный пост Чаран

Максимальный весенний

6. V

23. V

31. V

+595

+836

+1391

Минимальный навигационный

6. VЙЙ

10. ЙX

24. X

+142

+237

+331

Максимальный

летне-осенний

6. VЙЙ

12. VЙЙЙ

2. X

+394

+686

+1031

Низший

зимнего периода

26. X

27. ЙЙЙ

(83%)

5. V

? 35

+ 68

+ 101

Водомерный пост Эльдикан

Максимальный весенний

1. V

20. V

2. VЙ

+905

+1186

+1695

Минимальный навигационный

9. VЙЙ

25. VЙЙ

19. X

+172

+296

+436

Максимальный

летне-осенний

7. VЙЙ

29. VЙЙ

31. VЙЙЙ

+710

+962

+1322

Низший

зимнего периода

1. ЙЙЙ

22. ЙЙЙ

28. ЙV

11

48

84

Ход уровней воды за характерные и последние годы представлен на графиках по водпостам Чаран и Эльдикан (приложение 1 и 2).

Гарантированные габариты судового хода содержатся в «Программе гарантированных габаритов судовых ходов, категорийности и сроков действия судоходной обстановки по ФГУ „Ленское ГБУВПиС“ на 2007 год», утвержденной Руководителем Федерального агентства морского и речного транспорта А. А. Давыденко (приложение № 3).

1.1.4 Ледовые условия

По многолетним данным очищение реки ото льда на участке от устья реки Учур до поселка Эльдикан происходит в среднем с 23 по 26 мая.

Самая поздняя дата очищения реки ото льда в районе водомерного поста Усть-Миль 3 июня, в районе водомерного поста Чаран 1 июня, в районе водомерного поста Эльдикан 3 июня. Продолжительность физической навигации на участке от реки Учур до устья составляет в среднем 135 — 140 дней, а в отдельные годы от 120 до 60 дней.

Установлению прочного покрова предшествует осенний ледоход, который начинается в среднем 13 — 17 октября.

Сведения о ледовых явлениях

Водомерные

посты

Дата начала весеннего ледохода

Дата окончания весеннего ледохода

Дата появления ледовых образований

Дата начала ледостава

ранняя

средняя

поздняя

ранняя

средняя

поздняя

ранняя

средняя

поздняя

ранняя

средняя

поздняя

Чаран

29. ЙV

16. V

27. V

11. V

26. V

1. ЙV

9. X

16. X

25. X

12. X

22. X

4. XЙ

Эльдикан

29. ЙV

16. V

26. V

10. V

24. V

3. ЙV

8. X

14. X

24. X

19. X

27. X

4. XЙ

Продолжительность ледостава в среднем составляет 206 дней.

Ледостав на рассматриваемом участке сплошной, устойчивый. Поверхность ледяного покрова реки Лена, как правило, торосистая.

Данные о толщине льда, см

Характеристика

октябрь

ноябрь

декабрь

январь

февраль

март

апрель

Наибольшая за год

дата

Водомерный пост Чаран

Средняя

14

28

47

61

72

78

79

105

1963

Наибольшая

27

53

73

87

99

101

101

Наименьшая

0

14

33

47

51

65

45

1.1.5 Осадки и туманы

Среднегодовое количество осадков 250−290 мм. В летний период выпадает около 180 мм осадков.

Туманы на участке реки Алдан от устья реки Учур до устья наблюдаются в течение всей навигации. Появляется туман обычно в полночь и продолжается до 10−11 часов дня. В июне и июле наблюдается от3 до 5 дней с туманами, в августе и сентябре от 6 до 8 дней.

1.1.6 Ветер

Средняя скорость ветра за навигационный период на реке Алдан не превышает 3,2 м/сек. Максимальная скорость ветра в районе поселка Усть-Мая — 19 м/сек, один раз в год может наблюдаться ветер со скоростью 13 м/сек, раз в 5 лет — 16 м/сек, раз в 10 лет — 17 м/сек.

1.2 Основные данные

1.2.1 Месторасположение и компоновка затона

Затон Мокуя для зимнего отстоя флота проектируется у левого берега реки Алдан на участке 853 — 851 км.

Затон включает акваторию для зимнего отстоя судов, оградительную защитную дамбу и подходной канал.

Акватория затона разрабатывается на глубину 5,3 м.

Затон проектируется на месте существующего затона в устье речки Мокуя. Местоположение затона на конец навигации 2007 года не является безопасным зимним отстоем судов. В период весеннего ледохода и весеннего половодья лед и вода с реки Алдан, попадая в затон через русло речки Мокуя, являются факторами, угрожающими безопасности отстаивающемуся в затоне флоту. Для гарантированной безопасности отстоя судов в зимний и весенний периоды проектом предусматривается отвод русла речки Мокуя на 1,6 км от устья и строительство защитной дамбы через русло речки Мокуя с поднятием высотной отметки дамбы до 165 м БС.

Высота дамбы 11,74 м от проектного уровня воды (проектный уровень — плюс 245 см над «0» графика водомерного поста Чаран). Проектируемая дамба является защитным сооружением, не затапливаемым при высших годовых уровнях.

Подходной канал, ведущий от судового хода к акватории затона, имеет габариты: ширина не менее 50 м, глубина со стороны реки 200 см, при сопряжении с акваторией — 530 см (лист 20).

1.2.2 Планово-высотная привязка затона

Топографо-геодезические и гидрологические работы заключаются в производстве топографической съемки территории и русловой съемки участка реки Алдан в масштабе 1: 2000, привязке затона в плановом и высотном отношении.

Топографо-геодезические работы на участке начинаются с создания планово-высотной съемочной сети. На левом берегу реки Мокуя на незатопляемом участке устанавливается пункт постоянного планового обоснования — металлический грунтовый репер, который должен быть привязан к государственной сети, и иметь отметку над проектным уровнем воды.

1.2.3 Гидравлический режим затона

Существующий затон относится к естественным затонам, расположенным в устье притока.

Проектируемый затон относится к искусственным затонам с русловым ковшом, образуемым дамбой, выступающей в реку. Для затонов, образованных русловыми оградительными дамбами, характерным является возникновение обширных зон вторичных течений ниже дамбы, которые являются областями аккумуляции наносов.

Защитная дамба является безнапорным сооружением, уровень воды в затоне и в основном русле одинаковый. Дамба является защитным сооружением и при наивысших уровнях не затапливается.

1.2.4 Заносимость акватории затона и подходов к ней

Важным фактором, влияющим на интенсивность заносимости, является место расположения проектируемого затона. При расположении затона у вогнутого берега заносимость значительно ниже, чем в случае расположения у выпуклого берега. На повороте русла у вогнутого берега возникает область повышенного давления, в результате чего донные токи, несущие большую часть наносов, имеют направление от вогнутого берега к стержню реки. Затон для зимнего отстоя флота расположен у левого вогнутого берега реки, что является фактором снижения заносимости подходного канала и акватории затона (приложение № 4).

2. Акватория затона

2.1 Расчет глубины акватории

Расчетная глубина разработки затона для зимнего отстоя флота [3]:

Нразр. = Нзим. ур. + Н1

где Нзим. ур. — глубина акватории затона от минимального зимнего уровня;

Н1 — разница между проектным и минимальным зимним уровнем.

Глубина акватории затона от минимального зимнего уровня:

Нзим. ур. = Т + Z1 + Z2 + Z3

где Т — расчетная осадка судна порожнем, м;

Z1 — запас глубины под днищем, принимаемый равным 0,2 м;

Z2 — запас глубины на заносимость, принимаемый равным 0,2 м;

Z3 — запас глубины на образование ледяной чаши, м.

Запас глубины на образование ледяной чаши учитывают только при толщине льда более 0,4 м. В этом случае из расчета исключаются запас глубины под днищем и запас глубины на заносимость. Толщину ледяной чаши определяют на основе натурных наблюдений, а при их отсутствии принимают равной 0,5 — 0,8 наибольшей расчетной толщины льда.

По данным «Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши»:

1. минимальный зимний уровень по водпосту Чаран — 48 см.

2. максимальная толщина льда по водпосту Чаран — 105 см.

Глубина акватории затона от минимального зимнего уровня:

Нзим. ур. = Т + Z3 = 2,8 + 0,53 = 3,33 см

где Т =2,8 м осадка судна проекта 447 порожнем;

Z1 и Z2 — запас глубины под днищем и запас глубины на заносимость из расчета исключаются, т.к. при толщине льда более 0,4 м учитывается только Z3 — запас глубины на образование ледяной чаши, который принимается 0,5 наибольшей расчетной толщины льда.

Z3 = 0,5×105 = 52,5 см

Глубина разработки акватории от проектного уровня по водпосту Чаран определяется

Нразр. = Нзим. ур. + Н1 = 3,33 + 1,97 = 5,3 м

2.2 Площадь акватории затона

Площадь акватории затона, разработанная земснарядом — 62 398 мІ. При разработке этой площади объем вынутого грунта составит 181 346 мі.

Коэффициент заложения откосов принимается mо = 2 по таблице 9 «Руководства по проектированию, строительству и эксплуатации выправительных сооружений из грунта». Принятый откос уменьшит площадь акватории по дну на 20 580 мІ. Площадь акватории затона, используемая для зимнего отстоя судов — 41 818 мІ.

Список судов Алданского района водных путей и судоходства, планируемых для зимнего отстоя в затонеМокуя

№ п/п

Тип судна

№ проекта

Осадка

порожнем м

Длина

м

Ширина м

Чистая

грузо

подъемность

Количество судов

Нефтеналивные суда

Танкер-3

414 В

1,23

65,28

10,36

1

Танкер-5

414В

1,23

65,28

10,36

1

Танкер

«И. Алексеев»

414В

1,23

65,28

10,36

1

Танкер «Рельеф»

414А

1,2

65,2

10,36

1

ОС-14

354-К

1,05

43,0

7,24

1

ББ-10

БР-40

0,5

23,5

7,25

1

Итого нефтеналивных судов

6

Сухогрузные суда

Алдан

Р-33ЛТ

1,29

33,84

8,4

-

1

Усть-Кутский пионер

Р-33Л

1,29

33,84

8,4

1

ПМ-420

447

2,8

52

12

1

Пойма

Р-14-А

1,0

31,55

6,96

1

Водопад

911-БМ

1,05

26,3

6,9

1

Приверх

911-Б

1,0

26,3

6,9

1

Фазан

178

0,45

33,95

11,8

1

Л-235

Р-010

1,08

49,68

12

1

Л-213

Р-010

1,08

49,68

12

1

ДК-5

Р-99

1,1

28,6

12,3

1

ДК-10

Р-99

1,1

28,6

12,3

1

Т-920

Р-99

1,1

28,6

12,3

1

СМД-19

Р-39

1,4

25,5

21

1

Т-24

Р-85

0,47

88,1

14,06

1

Т-29

308

0,31

65,56

14,03

1

Т-15

942

0,38

66,25

14,25

1

Т-5

81 210

0,4

38,3

8,08

1

Т-2

С-50

0,2

19,3

6,1

1

Т-21

С-50

0,2

19,3

6,1

1

Т-17

С-50

0,2

19,3

6,1

1

Т-28

С-50

0,2

19,3

6,1

1

Т-20

С-50

0,2

19,3

6,1

1

Т-27

9750

0,2

19,3

6,1

1

Ш-1

1051

0,37

34,8

8,67

1

Ш-17

1051

0,37

34,8

8,67

1

Ш-8

1051

0,37

34,8

8,67

1

Ш-19

1051

0,37

34,8

8,67

1

СПЖ-110

СП-40А

0,6

23,62

7,1

1

Б-5

283-Б

0,51

30,3

7,8

1

Б-16

283-Б

0,51

30,3

7,8

1

ДМ-23

47-Б

0,2

17,9

7,2

1

П-115

391

0,82

25,4

3,77

1

Колонок

1606

0,78

17,3

3,7

1

Баклан

1606

0,78

17,3

3,7

1

Аргус

1606

0,78

17,3

3,7

1

МП-200

183-В

0,35

35,81

7,54

1

Ш-29

1051

0,2

35,81

7,54

1

МП-206

81 212

0,3

39,8

8,22

1

Перепел

391

0,82

25,4

3,77

1

П-117

391

0,82

25,4

3,77

1

П-141

391

0,82

25,4

3,77

1

П-138

391

0,82

25,4

3,77

1

П-123

391

0,82

25,4

3,77

1

П-122

391

0,82

25,4

3,77

1

Ястреб

Р-376-У

1,1

21,0

4,0

1

П-130

Р-376-У

1,1

21,0

4,0

1

Заря

Р-83

0,41

23,9

3,93

3

Полесье

17 091

0,68

21,2

5,0

2

Ю. Слепцов

КС110−32А

0,41

17,1

3,22

1

СП-805

Р-40

0,9

68,42

14,4

1

МЗ-40

946 Б

0,48

15,3

3,93

1

МЗ-18

946 Б

0,48

15,3

3,93

1

МЗ-35

946 Б

0,48

15,3

3,93

1

МЗ-38

946 Б

0,48

15,3

3,93

1

Энске

Р-376-У

1,35

21,0

4,0

1

Меридиан

16 601

0,8

26,8

3,7

1

Итого сухогрузных судов

59

Всего судов в затоне

65

3. Защитная дамба

3.1 Определение класса

Класс гидротехнических сооружений определяется СНиП 2. 06. 01−86 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования»

Проектируемая защитная дамба является сооружением защищающим затон от льда и высоких уровней воды реки Алдан. Ледозащитные сооружения относятся к второстепенным гидротехническим сооружениям.

Класс гидротехнического сооружения назначается по обязательному приложению № 2 СНиП 2. 06. 01−86 по таблице № 1 — оградительные сооружения, имеющие глубину у сооружения более 5 м, относятся ко II классу, по таблице № 2 — плотины из грунтовых материалов высотой от 15 до 25 м относятся к III классу.

Защитная дамба является безнапорным сооружением, разрушение дамбы не приведет к последствиям катастрофического характера, поэтому принимается III класс.

3.2 Расчет высоты

Для защиты акватории затона ото льда и высоких вод рассматривается грунтовая дамба обвалования. Нижняя часть проектируемой дамбы от левого берега реки Мокуя вниз по течению проектируется по оси существующей дамбы.

Для незатопляемых дамб обвалования за расчетный горизонт высоких вод по СНиП 2. 07. 01−89 следует принимать отметку наивысшего уровня воды повторяемостью один раз в 100 лет.

Отметку бровки принимают не менее чем на 0,5 м выше расчетного горизонта высоких вод с учетом высоты волны при ветровом нагоне.

По водомерному посту Чаран (Усть-Мая) максимальный уровень воды 1391 см над нулем графика, максимальный уровень весеннего ледохода — 1166 см.

Высота дамбы от проектного уровня воды по водомерному посту Чаран составит:

Нд = Нм? Нпр + 0,5 м

где Нпр — 245 см проектный уровень воды по вод. посту Чаран;

Нм — 1391 см максимальный уровень воды по вод. посту Чаран;

0,5м — запас уровня по СНиП 2. 07. 01−89.

Нд = 1391 — 245 + 50 = 1196 см = 11,96 м

Отметка верха дамбы при высоте 11,96 м будет 165,22 м БС, но т.к. отметка левого берега реки Мокуя, к которому будет примыкать корень проектируемой дамбы, 165,0 м БС отметка верха дамбы принимается 165,0 м БС, что соответствует высоте дамбы 11,74 м от проектного уровня водпоста Чаран.

Дамба будет работать как защитное сооружение, защищающее затон от весеннего ледохода и высоких уровней алданской воды.

3.3 Заложение откосов

Ледозащитная дамба — сооружение безнапорное. Заложение откосов со стороны реки и со стороны затона приняты по аналогу с существующей устоявшейся дамбой ограждения: речной откос — 1: 2, откос со стороны затона — 1: 1,5.

Корень дамбы выводится на отметку берега 165,0 м БС. Основание дамбы по линии проектного уровня водпоста Чаран 123,4 м, заложение откосов корня дамбы 1: 5.

Ширина гребня дамбы — 6 м по всей длине.

Речной откос и верх дамбы рекомендуется укрепить каменной наброской. Для крепления каменной наброской следует применять несортированный камень (горную массу).

Планировку каменной наброски для придания откосу требуемого профиля следует производить после ее осадки.

3.4 Укрепление откосов

Для укрепления откосов применяются разные способы. Наиболее эффективный — укрепление откосов каменной наброской. На защитной дамбе каменной наброской укрепляется речной склон и гребень дамбы. Общая площадь, которую необходимо укрепить каменной наброской

Sразм. п = Sгр + Sреч. скл. = (6 * 1426) + (17,6 *1426) = 34 081,4 мІ

Согласно СНиП 2. 06. 05−84, толщину каменной наброски следует принимать с учетом возможности частичного выноса мелких частиц из наброски при волновом и ледовом воздействиях, подвижки крупных камней, уплотнении материала крепления, а также опыта эксплуатации аналогичных креплений, но не менее 3 D 85%, где D 85% - диаметр камня, масса которого вместе с массой более мелких фракций составляет 85% массы всей каменной наброски крепления. Сливной склон (склон со стороны затона) рекомендуется укрепить посевом трав и посадкой кустарника. Этот вид крепления сравнительно дешев и применяется для незатопляемых откосов с целью защиты их от ветровой и ливневой эрозии. Посев трав осуществляется сразу же после планировки откосов. Для образования прочной дерновины используют посев травосмеси, включающей не менее 3-х видов многолетних трав.

3.5 Расчет крупности камня и объём каменной наброски

В расчете используется формула Избаша С. В., связывающая размеры камня со скоростями течения.

При скорости V камень, устойчивый против сдвига, должен иметь диаметр:

где: — диаметр камня при заданных значениях потока, м;

— скорость потока, м/с;

— коэффициент устойчивости камня на сдвиг (0,86 — 0,9);

— объемный вес камня (2,5 — 3,0 т/мі);

— объемный вес воды (1,0 т/мі).

Коэффициент устойчивости камня на сдвиг принимаем — 0,86.

Объемный вес камня принимаем 2,5 т/мі.

В районе затона Мокуя скорость потока 8−9 км/ч (2,2 — 2,5 м/с).

Скорость потока

м/с

2,2

2,5

Диаметрсм

23

29

Соответствующая диаметру сторона куба, см

16

21

Камень для крепления речного откоса ледозащитной дамбы должен быть не менее 21 см в диаметре. Такого камня в общем объеме должно быть не менее 85%. Толщина каменной наброски

3 D 85% = 3×21= 63 см

Каменная наброска, которую надо уложить с речной стороны дамбы, должна быть слоем не менее 63 см.

Объём каменной наброски

Vкам = Sразм. п. х 0,63 = 34,1 тыс. мІ х 0,63 м = 21,5 тыс. мі

Эксплуатация сооружения, укрепленного каменной наброской, требует своевременного ремонта, особенно после прохождения весеннего ледохода. Несвоевременно произведенный ремонт каменной наброски может привести к размыву сооружения, поэтому всегда должен быть запас камня для необходимого ремонта не менее 20% от общего объема — 4300 мі.

3.6 Воздействие текущей воды

При течении воды вдоль откоса может произойти размыв сооружения, путем смыва частиц с неукрепленной поверхности.

Устойчивость против размыва частиц грунта на поверхности сооружения (гребне или откосах) будет обеспечена, если соблюдается условие

V < Vнр

где V — предполагаемая скорость обтекающего потока;

Vнр — допускаемая (неразмывающая) скорость для данного

гранулометрического состава грунта.

Для практических расчетов можно воспользоваться таблицей 13 [1] допускаемых (неразмывающих) скоростей, вычисленных для грунтов различного гранулометрического состава, а также для некоторых видов защитных покрытий (приложение № 5).

Для камней диаметром 21 см допускаемая (неразмывающая) скорость при глубине 0,4 м Vнр = 3,0 — 3,5 м/с, при глубине 3,0 м Vнр = 4,1 — 4,65 м/с.

Предполагаемая максимальная скорость обтекающего потока V=2,5 м/с.

Из вышеизложенного следует, что каменная наброска будет надежным защитным покрытием для речного откоса и гребня ледозащитной дамбы.

3.7 Ледовые нагрузки

При проектировании нагрузки ото льда на гидротехнические сооружения определяются на основе исходных данных по ледовой обстановке в районе сооружения для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями и принимаются по предельным разрушающим усилиям для льда.

Нагрузка от ледяных полей (п. 5, 4 СНиП 2. 06. 04−82). Силу от воздействия ледяного поля на сооружения откосного профиля определяем:

а) горизонтальную составляющую силы Fh (МН)

Fh =0,1 Rf b hd tg= 0,1*2,5*15*1,26*0,5 = 2,36 МПа мІ = 2,36 МН

Rf - нормативное сопротивление льда изгибу;

b = 15 м — ширина по фронту на уровне действия льда;

hd - расчетная толщина льда, принимаемая 0,8

максимальной толщины льда обеспеченностью 1%;

— угол наклона передней грани сооружения откосного

профиля к горизонту.

1. рассчитываем

Rf = 0,4 (Cb + Db) = 0,4*6,25 = 2,5 МПа

Cb и Db - среднее (арифметическое) значение максимального

предела прочности льда при одноосном сжатии, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре tb и доверительная граница случайной погрешности определений Cb МПа, определяемые также как Ci и Di.

При отсутствии опытных данных допускается принимать значения (Ci +Di) по таблицам 27 и 28.

Ci + Di. = (6,5 + 6,0): 2 = 6,25

2. рассчитываем tg, т.к. заложение откоса равно 1: 2

tg=1/2= 0,5

3. рассчитываем hd:

— согласно п. 5.3 СНиП 2. 06. 04−82 расчетная толщина ровного льда hd для пресноводного льда Европейской части России и в районах Сибири, расположенных южнее 65° северной широты принимается 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда 1% обеспеченности;

— в зимний период в случае смерзания сооружения с ледяным полем за трое суток и более до момента наибольшего воздействия льда на сооружение расчетная толщина льда на границе «сооружение — лед» принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается толщину примерзшего к сооружению льда считать равной 1,5 hd.

hd = 105 см * 0,8*1,5 = 126 см =1,26 м

б) вертикальную составляющую силы Fv (МН) — по формуле

Fv = Fh ctg =2,36 *2 =4,72 МН

Нагрузки от ледового поля, действующие на откос ледозащитной дамбы. Отметка 162,47 м БС — уровень весеннего ледохода, Fv - вертикальная составляющая силы Fv (МН) ледяного поля, воздействующей на сооружения откосного профиля, Fh — горизонтальная составляющая силы Fv (МН) ледяного поля, воздействующей на сооружения откосного профиля

Нагрузка на сооружение от заторных масс льда (п.5. 15 СНиП 2. 06. 04−82). Силу F (МН), от прорезания опорной массы льда необходимо определять по формуле

F=0,5m R b h

R=0,45 МПа - нормативное сопротивление льда смятию, принимаемое по опытным данным, а при их отсутствии — 0,45 МПа;

h - расчетная толщина заторных масс (м), принимаемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать h = aH, где a — коэффициент, принимаемый по таблице 34а СНиП 2. 06. 04−82;

H - средняя глубина реки выше затора при максимальном расходе воды заторного периода;

а=0,45, h =5,0* 0,45=2,25 м

m - коэффициент формы опоры в плане, принимается 1 для опор с передней гранью в виде прямоугольника. b - ширина сооружения (опоры или секции сооружения) по фронту на уровне действия льда, м;

F = 0,5* 1* 0,45* 9*2,25= 4,56 МПамІ= 4,56 МН

3.8 Нагрузки от судовых волн

Высота судовой волны определяется по формуле

Для расчетов использованы габариты сухогрузного теплохода проекта 292.

где ds = 3,0 м - осадка судна

lu = 128,3 м — длина судна

vadm — скорость судна, допускаемая по эксплуатационным

требованиям, м/с

= 0,85 — коэффициент полноты водоизмещения судна

g = 9,8 — ускорение свободного падения

Скорость судна, допускаемая по эксплуатационным требованиям при проектном уровне воды 3,5 м/с.

Большую часть навигационного периода на дамбу будут действовать волны высотой 0,35 м.

Высоту судовой волны при скорости судов 3,5 м/с — 0,35 м.

Максимальная скорость судов при высоких уровнях на этом участке реки 5,5 м/с.

Высота судовой волны при максимальной скорости судов 5,5 м/с — 0,9 м.

Высота наката судовой волны на откос — 0,86 м.

Максимальное значение линейной нагрузки от судовой волны на крепление берегов дамбы Р, кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления, при этом значение р, кПа, определяется в зависимости от z по формулам:

а) при накате волны на откос:

z= z1= - hrsh p1= 0

z= z2= 0 p2=1. 34ghsh=1. 34*102*9,8*0,9 = 1 205,5 кг с/мІ

z= z3 = 1. 5hsh= 1,5*0,9*3,24= 4,37 м

p3= 0. 5g hsh = 0,5*102*9,8*0,9=449,82 кг с/мІ

где - плотность воды;

hsh = 0,9 м — высота судовой волны;

— угол наклона откоса к горизонту

= 9,47

б) при откате волны с откоса

z= z1= zѓ p1= 0

z= z2= 0,5 hsh = 0,5*0,9 = 0,45

p2= - g (0,5hsh - zѓ) = - 102*9,8*0,45 = - 449,82 кг с/мІ

z= z3 = dinf p3 = p2

где zѓ - понижение уровня воды вследствие фильтрации;

zѓ= 0 — т.к. защитная дамба безнапорное сооружение,

dinf — глубина низа крепления откоса

3.9 Расчет коэффициента надежности

Основными расчетами по проектированию гидросооружений являются расчеты прочности и устойчивости сооружений. Сооружения рассчитывают по методу предельных состояний, при которых сооружения теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые повреждения или деформации, т. е. перестают удовлетворять нормативным требованиям.

Коэффициент надежности сооружения по нагрузке оцениваем согласно условию прочности на сдвиг Кулона

,

где — коэффициент надежности сооружения по нагрузке;

R - удерживающие силы;

N - сдвигающие силы;

Р - сумма сил собственного веса и пригрузки воды;

- угол внутреннего трения;

с - удельное сцепление грунта;

А — площадь подошвы дамбы;

m - коэффициент условий работы;

— ледовые нагрузки;

— коэффициент сочетания нагрузок.

Расчет нагрузок ведем на 1 погонный метр дамбы.

Вес складывается — вес дамбы, каменной наброски и воды, пригружающей откосы.

4 886 515,2 + 1 454 000 + 215 000 = 6 555 515,2Н

По СНиП [9] находим значения , с

Площадь 1 п. м подошвы дамбы

А = 47,1 мІ

Коэффициент условий работы m = 1,0 (таблица 5,2 [10]).

Коэффициент сочетания нагрузок = 0,9 [10].

Ледовые нагрузки на дамбу = 4,56 МН берем максимальные — от заторных масс.

Чем выше коэффициент пористости, тем грунт менее устойчив. Определяем коэффициент надежности сооружения по нагрузке при коэффициенте пористости е = 0,65

= 1,2

Нормативный коэффициент надежности сооружения по нагрузке определяем по таблице 5,1 [10]. Для ледовых нагрузок он равен 1,1.

Спроектированная защитная дамба выдержит любые нагрузки весеннего ледохода.

4. Отвод русла реки Мокуя

Речка Мокуя — левый приток реки Алдан, длина от истока до устья? 100 км. Берет начало и течет по восточной окраине Приленского плато. Замерзает во второй половине октября, с декабря по май — перемерзает. Вскрывается во второй половине мая.

Действующий в настоящее время затон Алданского района водных путей и судоходства находится в устье речки Мокуя, занимая 300 м нижнего течения. Местоположение затона не гарантирует безопасный отстой флота в весенний паводок. Река Алдан в период весеннего половодья затапливает пойму левого берега и практически соединяется с руслом речки Мокуя. Ледовые массы, поступающие с реки Алдан через русло речки Мокуя, проникают в затон, следом за льдом с большой скоростью течения идет вода весеннего паводка, которая, так же как и лед, сносит все на своем пути.

В проекте рассматривается вариант — отвод русла речки Мокуя на 1,6 км от устья через канал и прорезь, перекрытие речки дамбой на 1,6 км, спрямление русла через правый побочень на участке 1,8 — 1,7 км. Для создания безопасного зимнего отстоя судов создается дамба, перекрывающая русло речки Мокуя на 0,5 км от устья.

Верхний растительный слой в объеме 3,2 тыс. мі снимаем и укладываем в резерв (лист 61).

Старое русло на участке спрямления засыпаем грунтом в объеме 20 тыс. мі, извлекаемым из каналов.

Грунт в объеме 8 640 мі укладываем в тело дамбы перекрытия.

Грунт в объеме 46 357 мі укладываем в старое русло ниже дамбы перекрытия.

Грунт, извлеченный из прорези в объеме 24 150 мі, укладываем в 100 м от левой кромки прорези.

Такой вариант отвода русла должен гарантировать безопасный отстой флота, улучшить экологическую чистоту вод речки Мокуя, предотвратить размыв левого берега речки Мокуя на 0,7 — 0,3 км от устья, на котором находится кладбище туберкулезной больницы.

Расчет объема грунта

Длина, м

100

100

100

100

100

130

Ширина, м

30

30

30

30

30

30

Площадь, мІ

3 000

3 000

3 000

3 000

3 000

3 900

Толщина снимаемого слоя, м

6,55

8,9

9,0

5,0

1,1

1,5

Объем вынутого грунта, мі

22 597

26 700

27 000

15 000

3 300

5 850

Общий объем вынутого грунта, мі

100 447

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой