Б. Определение параметров волн и высоты наката для

Б. Определение параметров волн и высоты наката
для назначения отметки бровки насыпи
Исходя из топографии района подтопления и азимута оси насыпи  = 187° установлено, что
наибольшие длины разгонов волн, подходящих практически фронтально к оси насыпи со стороны р.
Волги (западное направление) и со стороны ее поймы (восточное направление), составляют
соответственно 3200 м и 1200 м.
По этим направлениям прогнозируемые скорости ветра практически будут наибольшими (см.
таблицу П.3), т.е. направления являются волноопасными и для них определяются расчетные
параметры волн.
В случаях сложной конфигурации береговой линии волноопасное направление определяется
по результатам расчета высоты волны с использованием спектрального метода, а при отклонении
главного луча волны от нормали к оси насыпи более 20°, должна учитываться рефракция волны в
соответствии с пп. 14 - 17 Приложения 1 СНиП 2.06.04-82*.
Бровка насыпи назначается исходя из уровня на пике паводка повторяемостью 1 раз в 300 лет
(обеспеченность 0,33%) и высота наката на этот откос при шторме повторяемостью 1 раз в 2 года
(обеспеченность 50%).
Для одной из характерных точек трассы железной дороги (а их на проектируемом участке
может быть несколько) по волноопасному направлению "запад" на луче протяженностью L = 3200 м
средняя глубина воды на акватории определена с плана с горизонталями в масштабе 1:25000,
значением d ср = 3,45 м, а по волноопасному направлению "восток" на луче протяженностью L =
1200 - d ср = 2,30 м.
При сложном рельефе дна на акватории должно учитываться изменение глубины воды по
лучу волны (п. 3.5 ВСН 206-87), или в итоге расчетная высота волны, как правило, будет меньше.
При расчетном ветре западного направления V50% = 15 м/с и восточного V50% = 15 м/с
gd
gL
определяются относительные характеристики разгона волны 2 и средней глубины воды 2 . По
V
V
ним
с
графика
рисунка
1,
приложение
1,
СНиП
2.06.04-82*
gh
характеристики параметров волны: средней высоты
V2
определяются средняя высота волны h, ее период Т и длина
и периода
.
Высота наката волны на откос рассчитывается по волне
снимаются
относительные
g T
, по которым
V
h1% обеспеченностью 1% (в системе
шторма).
h1%  2,07h ; (П.4)

gT 2
. (П.5)
2
Результаты расчетов приведены в таблице П.6.
Таблица П.6
┌────────────┬─────┬──────┬──────┬─────┬─────┬────┬──────┬───────┐
│Волноопасное│
2│
2 │
2 │gT/V ││
│h , м│лямбда,│
│ направление│gL/V │gd/V │gh/V │
│h, м │Т, с│ 1%
│ м
│
├────────────┼─────┼──────┼──────┼─────┼─────┼────┼──────┼───────┤
│Запад
│140 │0,15 │0,016 │1,47 │0,36 │2,25│0,75 │7,9
│
│Восток
│52
│0,10 │0,011 │1,19 │0,26 │1,82│0,54 │5,2
│
└────────────┴─────┴──────┴──────┴─────┴─────┴────┴──────┴───────┘
У основания откоса насыпи глубина воды d = 1,45 м и волна, выходя на мелководную зону,
трансформируется. Ее высота hi определяется по п. 17, формуле (153) и графику рисунка 5
приложения 1 СНиП 2.06.04-82*:
hi  kt kr kl ki hd , (П.6)
где
kt , kr , kl - коэффициенты соответственно трансформации, рефракции и потерь;
k i , hd - высота волны до трансформации.
d
Коэффициент трансформации определяется в функции от
. При угле подхода луча волны к

откосу  = 7° рефракция волны не возникает и kr = 1, а при уклонах дна более 0,03 потери
отсутствуют ( kl = 1).
Волна начинает разрушаться с глубины меньшей критической
d cr , определяемой в функции
h
и при глубине у откоса d = 1,45 м > d cr разрушается и переходит в накат непосредственно на
gT 2
откосе. Расчет параметров волны для определения высоты наката дан в таблице П.7.
Таблица П.7
┌───────┬──────┬─────┬─────────┬─────┬────────┬─────┬─────┬─────┬───────┬────┐
│Волно- │h , м│Т, с │лямбда, м│d, м │d/лямбда│k
│h
,│
2│d /
│d ,│
│опасное│ 1%
│
│
│
│
│ t
│ т1% │h/gT │ cr
│ cr │
│напра- │
│
│
│
│
│
│м
│
│/лямбда│м
│
│вление │
│
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├───────┼──────┼─────┼─────────┼─────┼────────┼─────┼─────┼─────┼───────┼────┤
│Запад │0,75 │2,25 │7,9
│1,45 │0,18
│0,91 │0,68 │0,014│0,10
│0,79│
│Восток │0,54 │1,82 │5,2
│1,45 │0,28
│0,95 │0,51 │0,016│0,11
│0,57│
└───────┴──────┴─────┴─────────┴─────┴────────┴─────┴─────┴─────┴───────┴────┘
Высоту наката волны hrun1%
фронтально подходящей волны
(обеспеченность по накату 1%) на откос заложением m
h1% определяют по формуле (25), графику рисунка 10 и таблицам 6
- 9 п. 1.14 СНиП 2.06.04-82*.
hrun1%  kr k p ksp krun h1% , (П.7)
где
kr и k p - коэффициенты шероховатости и проницаемости защитного покрытия;
k sp - коэффициент, зависящий от скорости ветра и заложения откоса;
krun - коэффициент, зависящий от пологости волны  / h и заложения откоса m. При угле 
луча волны к нормали оси насыпи высота наката уменьшается на коэффициент k .
В нашем примере для откоса заложением m = 2 в предположении укрепления его
железобетонными плитами и угле  = 7° результаты расчета высоты наката волны на откосы
насыпи с западного и восточного направлений сведены в таблицу П.8.
Таблица П.8
┌────────┬──────┬─────────┬───┬────┬─────┬─────┬───────┬───────┬───────┐
│Волно- │h
, │лямбда, м│k │k
│k
│k
│h
,│k
│h
,│
│опасное │ т1% │
│ r │ p │ sp │ run │ run1% │ альфа │ run1% │
│напра- │м
│
│
│
│
│
│м
│
│м
│
│вление │
│
│
│
│
│
│
│
│
│
├────────┼──────┼─────────┼───┼────┼─────┼─────┼───────┼───────┼───────┤
│Запад
│0,68 │7,9
│1 │0,9 │1,25 │2,0 │1,53
│0,985 │1,51
│
│Восток │0,51 │5,2
│1 │0,9 │1,25 │1,85 │1,06
│0,985 │1,05
│
└────────┴──────┴─────────┴───┴────┴─────┴─────┴───────┴───────┴───────┘
Таким образом, бровка земляного полотна должна возвышаться над уровнем воды,
соответствующем паводковому расходу повторяемостью один раз в 300 лет на величину наката hrun
= 1,51 м с запасом а = 0,5 м.
Бровка насыпи также должна быть поднята на высоту нагона и подпора (у мостовых
переходов), если эти явления прогнозируются в районе проектируемого объекта.
В. Определение параметров волны для расчета
мощности крепления
Обычно расчеты проводятся для тех же характерных точек трассы насыпи и принимаются за
расчетные те же волноопасные направления, что и в случае расчетов, проводимых для назначения
бровки насыпи.
При расчете мощности креплений откоса за исходные принимаются расчетный расход
повторяемостью один раз в 100 лет (обеспеченность - 1%) и шторм повторяемостью один раз в 25
лет (обеспеченность - 4%).
В системе шторма расчетной принимается волна обеспеченностью 5%. Уровень воды при
расчетном расходе в нашем примере на 0,4 м ниже уровня наибольшего расхода. Уменьшатся
соответственно средние глубины и длины разгонов по западному волноопасному направлению до
значений d = 3,05 м и L = 2900 м и восточному - d = 1,90 м и L = 900 м.
Расчетные скорости ветра обеспеченностью 4% для западного направления V4% = 19,5 м/с и
восточного
V4% = 17,6 м/с взяты из таблицы П.5.
Относительные характеристики разгона волны, глубины воды, соответствующие им,
приведены на графике рисунка 1 приложения 1 СНиП 2.06.04-82*, относительные характеристики
параметров волны и соответственно параметры волны приведены в таблице П.9, при этом
h5%  1,76h .
Таблица П.9
┌─────────┬──────┬──────┬──────┬─────┬──────┬──────┬─────┬───────┐
│Волно│
2 │
2 │ _ 2 │
│_
│
│
│лямбда,│
│опасное │gL/V │gd/V │gh/V │gT/V │h, м │Т, с │h , │ м
│
│напра│
│
│
│
│
│
│ 5% │
│
│вление
│
│
│
│
│
│
│м
│
│
├─────────┼──────┼──────┼──────┼─────┼──────┼──────┼─────┼───────┤
│Запад
│74,8 │0,08 │0,011 │1,15 │0,43 │2,29 │0,75 │8,2
│
│Восток
│28,5 │0,06 │0,0078│0,92 │0,25 │1,65 │0,44 │4,25
│
└─────────┴──────┴──────┴──────┴─────┴──────┴──────┴─────┴───────┘
Полученные параметры волн могут быть откорректированы в связи с трансформацией волны
аналогично методу, изложенному при расчете наката волны на откос.