ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОЦЕНКА СРОКОВ ПОЛНОГО РАЗВИТИЯ СПРЯМЛЯЮЩЕГО ПРОТОКА ПРИ НЕЗАВЕРШЕННОМ МЕАНДРИРОВАНИИ
Незавершенное меандрирование отличается от свободного тем, что спрямление излучины происходит в результате возникновения и постепенного развития спрямляющего пойменного протока вместо мгновенного прорыва перешейка, характеризующего свободное меандрирование. С практической точки зрения, в частности, при проектировании ЛЭП важно знать следующее:
а) условия, при которых возможно образование спрямляющего протока;
б) ход развития уже существующего протока и время обращения его в основное русло;
в) плановые деформации основного русла и спрямляемого протоком.
Возникновение и развитие нового протока и отмирание существующего русла имеют черты, свойственные необратимым русловым деформациям, т. е. процессам, представляющим наибольшую трудность для их расчета и прогноза. Приведенные ниже приемы оценки этих деформаций носят приближенный характер и имеют назначение ориентировать проектировщиков и строителей в возможных изменениях топографии в местах переходов ЛЭП.
VII 1.1. Условия возникновения спрямляющего протока
Общие предпосылки к возникновению спрямляющих протоков определяются типом реки. Конкретное же прогнозирование для определенной излучины затруднено тем, что на возникновение протока в каждом частном случае оказывают влияние случайные трудно учитываемые обстоятельства, такие как естественное или искусственное образование местных понижений в береговых валах, изменение в состоянии поверхности поймы (распашка, вырубка кустарника и т. п.). О наличии преимущественной тенденции к образованию протока можно судить путем расчета возможных скоростей течения в пойме при прохождении паводка. Такой расчет может быть произведен по следующей схеме (рис. 8-1).
На плане излучины в ее верховой части намечается точка начала предполагаемого спрямления (на рис. VIII-1 точка А). Из этой точки проводится ряд лучей, выражающих предполагаемую ось спрямляющего протока. Каждое такое направление характеризуется длиной спрямления, величиной перепада уровня воды между началом и концом спрямления, вычисленной по уклону водной поверхности в русле реки, и средней глубиной воды в ее пределах. Эти данные позволяют рассчитать скорость течения v в данном направлении. Наибольшая скорость из всех рассмотренных направлений может характеризовать вероятность образования протока в рассматриваемой излучине и направление спрямляющего протока. Если наибольшая скорость, полученная расчетом, меньше размывающей для отложений поверхности поймы, то появление протока весьма маловероятно. Если эта скорость лежит между величиной размывающей скорости и средней скоростью в русле, то появление спрямления следует признать вероятным. Если же расчетная скорость окажется больше размывающей и больше, чем скорость в русле, то с появлением протока следует считаться как с реальностью.
Рис. VIII-1. К расчету вероятности образования спрямляющего протока.
В качестве примера приведем расчет, соответствующий схеме, изображенной на рис. VIII.I. Скорости рассчитаны по формуле равномерного движения
Значения показателя шероховатости п для поймы даны в приложении XII. В рассматриваемом примере принято д = 0,03. Глубина Н есть глубина затопления пойменного массива. В расчете она принята как возвышение уровня воды в реке, осредненного по длине излучины, над средней отметкой поверхности поймы по линии намеченного спрямления. При прохождении паводка положение уровня воды в реке меняется и оценку размываемости поймы целесообразно проводить применительно к ряду характерных уровней. В табл. VIII-1 дан расчет, соответствующий одному уровню.
Скорости, полученные в наиболее опасных направлениях, следует сопоставить с величиной размывающих скоростей. Размывающие скорости различно оцениваются разными авторами и нормированы для условий, отличных от рассматриваемых нами. Учитывая необходимость иметь некоторый запас, гарантирующий от недооценки размывающей способности потока, в настоящем расчете, как и в дальнейших расчетах размыва спрямляющего канала, принята зависимость размывающей (предельно допустимой) скорости от глубины Н и крупности донных отложений (рис. VIII-2).
Рис. VIII-2. Размывающие скорости течения, по В. Н. Гончарову и В. С. Кнорозу.
Таблица VIII-1
Эта зависимость построена с использованием опытов В. Н. Гончарова и В. С. Кнороза.
Сопоставляя полученные расчетные скорости v по наиболее опасным относительно размыва направлениям, убеждаемся, что эти скорости по направлениям 4—7 весьма близки к размывающим скоростям. Возникновение протока в этом случае не исключено.
Расчет может дать несколько иные результаты, если изменить положение начальной точки А (рис. VIII-1). Естественно выбирать эту точку в верховой части излучины, в местных понижениях береговых валов, или в местах, где по тем или иным соображениям можно ожидать со временем появление местного понижения.
Приведенные расчеты имеют весьма приближенный характер. Более детальное определение скоростей течения в пойме может
быть получено по схеме, изложенной ниже, применительно к пойменному массиву при свободном меандрировании (см. приложение IX).
При проектировании линий электропередач в подобных условиях следует учитывать, что если нет возможности уверенно рассчитать скорости течения и прогнозировать развитие спрямляющего протока, то имеются вполне доступные средства предотвратить образование протока или приостановить его развитие путем перекрытия прорвы или путем местного повышения и укрепления берегового вала. Существует п другая возможность — форсировать развитие спрямления путем углубления образовавшегося протока, если такая форсировка оказывается целесообразной по инженерным соображениям (например, с целью ослабить плановые деформации основного русла).
