Определение параметров волн. РГР — копия. 1Описание района строительства, выбор волноопасных направлений 3
![]()
|
ОглавлениеВведение 2 1Описание района строительства, выбор волноопасных направлений 3 2Определение скорости ветра расчетного шторма для трех волноопасных направлений 5 3Определение элементов волн в глубоководной зоне для волноопасных направлений 6 4Определение элементов трансформированных волн в трех заданных сечениях оградительного сооружения для волнопасных направлений 8 4.1Определение коэффициента перехода ki 9 4.2Определение коэффициентов потерь kп и трансформации kт 11 4.3Определение коэффициента рефракции kр 12 5Определение критической глубины для волноопасных направлений 15 Заключение 17 Список литературы 18 Приложение А 19 Приложение Б 21 ВведениеЦелью расчетно-графической работы является определение элементов волн на акватории. Для успешного достижения цели перед студентом поставлены следующие задачи: определить скорости ветра расчетного шторма для волноопасных направлений; определить элементы волн в глубоководной зоне для волноопасных направлений; определить элементы трансформированных волн в трех заданных сечениях оградительного сооружения для волнопасных направлений; определить критическую глубину. Расчет, произведенный в расчетно-графической работе, позволяет закрепить полученные теоретические знания и получить новые навыки, связанные с расчетом элементов волн на акватории. Материалы, на основании которых выполняется работа – это учебные материалы, а также своды правил и норм. Описание района строительства, выбор волноопасных направленийВолноопасные направления определяем исходя из плана местности (приложение А). Для этого совмещаем направление С-Ю на плане акватории с розой ветров и выбираем наиболее неблагоприятные направления ветра по частоте направления и по скорости. Таким образом, волноопасные направления: З, ЮЗ, СЗ. Характеристики ветра в графической форме представлены в виде розы ветров. Определим масштаб розы ветров. Длины лучей по направлениям: Ю = 42 мм; С = 11 мм; В = 31 мм; З = 48 мм; СВ = 63 мм; ЮВ = 42 мм; ЮЗ = 30 мм; СЗ = 37 мм. Сумма длин лучей Σ = 304 мм. Таким образом, ![]() Определим повторяемость и вероятность повторения ветра в данном направлении. Данные о повторяемости и вероятности появления указаны в таблицах 1–3. Повторяемость ветра по диапазонам и направлениям снимается с розы ветров. Повторяемость ветра в данном направлении определяется по таблице 1. Вероятность появления ветра в данном направлении – по таблице 2. Таблица 1 – Повторяемость ветра по диапазонам и направлениям, %
Таблица 2 – Повторяемость ветра в данном направлении, %
Таблица 3 – Вероятность появления ветра в данном направлении, %
Определение скорости ветра расчетного шторма для трех волноопасных направленийРасчётный шторм – шторм, при котором наблюдается интенсивное ветровое волнение один раз в течение заданного числа лет nt. Интенсивность волнения оценивается средней высотой волн ![]() Скорость ветра расчетного шторма W определяется с использованием клетчатки вероятностей. Клетчатка вероятностей – графическая зависимость ![]() Интегральная повторяемость скоростей ветра по данному румбу определяется по формуле: ![]() где t – время действия расчётного шторма, ч., принимаем t = 12 ч.; N - число дней наблюдений в году за безлёдный период; nt – заданное число лет, для сооружений I, II классов заданное число лет nt= 50 лет; р – повторяемость данного волноопасного направления ветра среди других направлений, выраженная в долях единицы. Принимаем лёдный период с 21.12 по 13.03 – 82 дня, следовательно число дней наблюдений в году за безлёдный период N = 365 – 82 = 283 дня. Для западного направления p = 0,141 (см. табл. 1): ![]() Для юго-западного направления p = 0,0858 (см. табл. 1): ![]() Для северо-западного направления p = 0,106 (см. табл. 1): ![]() По данным таблицы 3 строим графики на клетчатке вероятностей, по оси ординат отмечаем значения ![]() ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() ![]() Принимаем ![]() ![]() Определение элементов волн в глубоководной зоне для волноопасных направленийПри предварительном определении элементов волн среднее значение разгона (м) для заданной расчётной скорости ветра W, м/с допускается определять по формуле: ![]() где k – коэффициент принимаемый равным 5*1011; ![]() Таким образом, для волноопасных направлений величина разгона D: ![]() ![]() ![]() Средние высота ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 1 - Средняя длина волны ![]() ![]() Для западного направления:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для юго-западного направления:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для северо-западного направления:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определение элементов трансформированных волн в трех заданных сечениях оградительного сооружения для волнопасных направленийПри распространении ветровых волн из глубоководной зоны в мелководную, т. е. к берегу, в условиях уменьшающихся глубин происходят явления трансформации и рефракции, сопровождающиеся потерями энергии. Высоты и длины волн изменяются, а периоды практически остаются постоянными. Трансформация волны – это явление переформирования профиля и изменения элементов волн на мелководье вследствие действия дна. Рефракция волн – это явление разворота фронта волн параллельно изобатам вследствие зависимости скорости распространения волн от глубины. Влияние трансформации и рефракции на изменение элементов волн учитывается раздельно введением соответствующих коэффициентов. Высота трансформированной волны i-го процента обеспеченности в мелководной зоне с уклонами дна 0,002 и более определяются по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() На оградительном сооружении задаемся тремя точками: на голове мола (1), посередине мола (2) и соединения мола с берегом (3). Глубины этих точек ![]() ![]() ![]() Определение коэффициента перехода kiЗначение коэффициентов ![]() ![]() ![]() Для точки 1: Западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() Юго-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() Северо-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() Для точки 2: Западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() Юго-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() Северо-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() Для точки 3: Западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() Юго-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() Северо-западное направление: ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() Рисунок 2 – Графики значений коэффициентов ki Определение коэффициентов потерь kп и трансформации kтОбобщенный коэффициент потерь kп принимается по таблице 4 в зависимости от уклона дна i и величины отношения ![]() Уклон дна определяется по формуле: ![]() где ![]() Коэффициент трансформации в формуле (2.4) определяется по кривой на рис.2.5 как ордината (на левой оси) точки этой кривой с абсциссой (здесь Н – глубина воды в рассматриваемом створе). Таблица 4 – Обобщенный коэффициент потерь и зависимости от уклона дна
![]() Рисунок 3 – Графики для определения значений: коэффициента kт (1) и параметра ![]() Для западного направления: Т.1: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.2: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.3: ![]() ![]() ![]() ![]() Для юго-западного направления: Т.1: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.2: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.3: ![]() ![]() ![]() ![]() Для северо-западного направления: Т.1: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.2: ![]() ![]() ![]() ![]() Т.3: ![]() ![]() ![]() ![]() Определение коэффициента рефракции kрРефракция – явление разворота фронта волны параллельно изобатам вследствие влияния дна. Коэффициент рефракции kр находится с использованием плана рефракции, который показан в приложении Б. Коэффициент рефракции kр определяется по формуле: ![]() где ![]() Для западного направления: Т.1: ![]() Т.2: ![]() Т.3: ![]() Для юго-западного направления: Т.1: ![]() Т.2: ![]() Т.3: ![]() Для северо-западного направления: Т.1: ![]() Т.2: ![]() Т.3: ![]() Для удобства все найденные коэффициенты представлены в таблице 5. Таблица 5 – Значения коэффициентов для точек на оградительном сооружении по волноопасным направлениям
Определение критической глубины для волноопасных направленийКритическая глубина dкр – глубина, при которой происходит обрушение волн. Критическая глубина при первом обрушении определяется для заданных уклонов дна по графикам 2 на рисунке 3 для каждого значения методом последовательного приближения. Определим критическую глубину 1% и 2% для всех волноопасных направлений. определяем высоту трансформированной волны 1% и 2% обеспеченности для всех направлений; задаемся начальным значением критической глубины ![]() для высот волны определяем отношение ![]() по графикам (2) на рисунке 3 определяем значение отношения ![]() ![]() сравниваем полученное значение с изначально заданным, погрешность не должна превышать 5%. Расчет критической глубины представлен в табличном виде (таблица 6). Таблица 6 – Расчет критической глубины
ЗаключениеВ результате выполнения расчетно-графической работы были выполнены следующие задачи: определены скорости ветра расчетного шторма для волноопасных направлений; определены элементы волн в глубоководной зоне для волноопасных направлений – средний период волны, высота и длина волны по волноопасным направлениям; определены элементы трансформированных волн в трех заданных сечениях оградительного сооружения для волнопасных направлений – ![]() ![]() ![]() ![]() определена критическая глубина 1% и 2% обеспеченности. Список литературыСабодаш О. А., Селиверстов В. И. Определение элементов волн на акватории. Методические указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию для специальностей 270104 «Гидротехническое строительство» и 270105 «Городское строительство и хозяйство» - Владивосток: Издательство ДВГТУ, 2008 - 44с; СП 38.13330.2012 нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*. – Введ. 2013-01-01. – М.: Минрегион России, 2011. – 116 с. Приложение АПриложение Б |