2.2. Определение глубинной зоны водоема.

В основе расчета лежит сравнение средней глубины водоема у подножия насыпи с половиной длинны волны. При это можно выделить 4 зоны вблизи насыпи в которых формирование прибойных волн будет происходить по разному:

I − глубоководная зона, если d_l > λ/2;

II − мелководная зона, если λ/2 < d_l > 2h_i

III − зона прибойных волн;

IV − приурезная зона.

В каждом водоеме выделяют минимально 3 зоны. Количество зон для конкретного водоема выполняется специальным расчетом:

где g=9.81 м/с² − ускорение свободного падения;

L=0,65 км − разгон волны;

V₁=20,1 м/с − скорость ветра на высоте 10 над поверхностью воды.

По полученному в выражении (2.1) значению определим с помощью графика 5.2 приведенному в пособии следующие выражения:

Выразив из данных выражений средние высоту и период волн получим:

Длина волны определится как:

Сравнивая глубину водоема у подножия насыпи в период половодья с половиной средней длины волны делаем вывод о глубинной зоне водоема:

Следовательно зона у подножия насыпи является глубоководной.

2.3. Определение вероятностных характеристик волны для глубоководной зоны.

Определение вероятностных характеристик волны производят для ее высоты по формуле:

Для расчета высоты укрепления принимается вероятность превышения средней высоты 1% (1 раз в 100 лет), а для толщины крепления откоса 2% (1 раз в 50 лет). При этом значения коэффициентов принимаются по графику 5.3 для глубоководной зоны, следующими:

Тогда по формуле:

2.4. Определение высоты наката волны.

При ударе волны о крепление откоса вода за счет кинетической энергии которую она приобрела при разгоне волны поднимается по откосу. При этом кинетическая энергия расходуется на удар волны об откос, преодоление сил трения по поверхности откоса и на преодоление потенциальной энергии на поднятие по откосу.

В общем виде, высоту наката воды можно выразить как:

где k_r=0,95 и k_p=0.85 − коэффициенты определенные по табл. 5.5. в зависимости от , которые характеризуют материал и шероховатость поверхности откоса.

k_sp=1,403 − коэффициент зависящий от скорости ветра и крутизны откоса насыпи, определяется по табл. 5.6 интерполяцией для скорости ветра 20,1 м/с.

k_run1%=2.498 − коэффициент учитывающий пологость волны и крутизну откоса определяется по табл. 5.7 интерполяцией при:

k_β − коэффициент учитывающий изменение высоты наката в зависимости от угла подхода фронта волны к сооружению. При угле подхода в 50⁰:

Подставив эти величины в выражение имеем:

2.5. Определение высоты ветрового нагона воды.

Высота ветрового нагона воды, как правило, принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии, без учета конфигурации береговой линии и при постоянной глубине воды по направлению ветрового нагона, определяется методом последовательных приближений по формуле:

где L=650 м – расчетный разгон волны;

d_l=4,8 м – средняя глубина водоема;

– предыдущее значение;

α=40⁰ – угол между направлением ветра и потоком воды.

k_b=3.0·10^-6 − коэффициент учитывающий параметры ветрового потока, принимается по таблице 5.4. для ветра со скоростью 20.1 м/с;

В первом приближении принимаем =0:

Во-втором, приближении принимаем =0.0128:

Т.к. в результате итераций полученные значения различаются менее чем на 5% считаем, что расчет ветрового нагона волн выполнен правильно.