Ветровое волнение на озере - Расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год

Расчет элементов ветровых волн фильтрационным способом производится по данным опорной метеостанции за безледоставный период 1968 года по заданному направлению. В основу метода положены уравнения, аппроксимирующие эмпирические связи, основанные на совместном анализе большого количества натурных и лабораторных измерений. При наличии плана озера в изобатах можно построить профиль водоема по заданному направлению, определить длину разгона, уклоны дна и глубины.

Расчет элементов волн необходимо производить с учетом деления водоема по установленному профилю в зависимости от глубины на следующие зоны:

Глубоководная - с глубиной Н>0,5лгл, где дно не влияет на основные характеристики волн (лгл - длина волны в глубоководной зоне);

Мелководная - с глубиной 0,5лгл > Н > 1 м, где дно оказывает влияние на развитие волн и на основные их характеристики;

Прибойная - с глубиной от Нкр до 1 м, в пределах которой начинается и завершается разрушение волн;

Расчетная скорость ветра принимается на высоте 10 м над уровнем воды и определяется по формуле

Uр = kz kф Uмакс

Где kz - коэффициент перехода от скорости ветра, измеренной на высоте z, к скорости ветра на высоте 10 м над уровнем воды; kф - коэффициент перехода от скорости ветра, измеренной по флюгеру, к анемометрическим показаниям; Uмакс - скорость ветра максимально наблюденная за безледоставный период на опорной метеостанции.

Uр =1,0-1,0-5,8 = 5,8 м/с

Расчетная обеспеченность р = 5 %

Из неравенства Н>0,5лгл делаем вывод, что весь водоем можно отнести к мелководному (Нср = 8,35 м; 0,5лгл = 20,9 м). В этом случае развитие волн происходит на мелководье с уклоном дна I = 0,0002 и средней глубиной Нср = 8,35 м. Среднюю высоту волны и средний период следует определять из соотношений и, полученных по графику с учетом влияния дна по безразмерным параметрам и.

Безразмерные параметры равны: = 9690 = 2,4

С помощью графика получены соотношения расчетных значений:

= 0,095 = 4,2

= 0,33 м = 2,48 с

Для перехода от среднего значения к по графику с помощью вышеуказанных безразмерных параметров определены два значения k5% (1.95 и 1,80). В качестве расчетного принимаем меньшее k5% = 1,8.

= 0,33 ? 1,8 = 0,59 м

Средняя длина волны равна:

= 9,81*2,48І/6,28 = 9,6 м

Для определения превышения волны над расчетным уровнем рассчитываются безразмерные параметры:

= 0,87 и = 0,0098

С помощью полученных параметров по графику находим соотношение

= 0,45 откуда находим = 0,27 м

Элементы волн в прибойной зоне: уклон J = 0.001, Н = 1 м, рефракция отсутствует. Кроме элементов волн, требуется установить критическую глубину при первом их обрушении. Для определения рассчитан безразмерный параметр:

= 0,104

По графику с учетом заданного уклона определена безразмерная величина

= 0,012 отсюда находим = 0,72 м

Искомая величина определена с помощью переходного коэффициента k5% = 0,94 , = 0,94 ? 0,72 = 0,68 м

Длина волны определена по графику с использованием вышерассчитанного безразмерного параметра. При этом получено отношение

= 0,84 , откуда = 8,06 м

Для определения превышения вершины волны над расчетным уровнем использованы значения безразмерных величин:

= 0,0113 , = 0,104

По графику определено соотношение:

= 0,77 откуда = 0,52 м

Для определения критической глубины, соответствующей створу первого обрушения волн, и при отсутствии рефракции получено соотношение

= 0,09 , Нкр = 0,09 ? 9,6 = 0,864 м

Глубина, соответствующая последнему обрушению волн, определена по формуле:

Где km - коэффициент потери высоты волн в откосе, зависящий от угла его уклона; n - число обрушений.

В данном случае km = 0.75, n = 4.

Нкп = 0,753 ? 0,864 = 0,34 м

Определение ветрового волнения нагона производится по формуле:

?h = 2?10-6 ?UІL/(g?Hср) ?соsб,

Направление ветра и продольная ось совпадают (б=0°)

?h = 2?10-6 ?5,8І?33230?1,0/(9,81?8,35) = 0,027м ? 3см.

Похожие статьи




Ветровое волнение на озере - Расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год

Предыдущая | Следующая