Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Водные пути и порты
Год издания: 2004
Кол-во страниц: 52
Дополнительно
Учебное пособие включает рассмотрение теоретических основ и методов расчета гидрофизических параметров, а также их вероятностных характеристик, используемых при разработке плана порта. Приведены задания для выполнения практических работ.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА Кафедра « Водные пути, порты и электрооборудование » Г.И.Литвиненко - к.г.н.; В.А.Цыкало - к.т.н. Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта Учебное пособие Москва 2004
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА Кафедра « Водные пути, порты и электрооборудование » Г.ИЛитвиненко - к.г.н.; В.А.Цыкало - к.т.н. Теоретические основы и расчет при разработке плана порта Учебное пособие Москва 2004
УДК 627.21:656.615 Литвиненко Г.И., Цыкало В.А. "Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта” Учебное пособие. М. МГАВТ, 2004 г., с.52, ил. 22 Учебное пособие включает рассмотрение теоретических основ и методов расчета гидрофизических параметров, а также их вероятностных характеристик, используемых при разработке плана порта. Приведены задания для выполнения практических работ. Рассмотрено на заседании кафедры 27.05.99 г., протокол № 10 Рассмотрено на заседании УМС 22.05.2001 г., протокол № 5 Рекомендовать для использования в учебном процессе при подготовке специалистов воднотранспортных специализаций специальности 290400. Протокол УМК по специальности 290400 «Гидротехническое строительство» от 21.11.2001г. С.-Петербург. Московская Государственная Академия Водного Транспорта 2004
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.......................................................А 1. Режимные характеристики ветра............................. 5 2. Отсчетные уровни морских и речных портов..................11 3. Глубины на подходах к порту и у причалов. Отметки территории причалов морских и речных портов.........14 4. Элементы волн в глубоководной зоне при простых условиях волнообразования............................................ 20 5. Трансформация глубоководных элементов волн в прибрежной мелководной зоне................................. 23 6. Элементы волн в мелководном море или водохранилище при простых условиях волнообразования............................28 7. Элементы волн в мелководном море или водохранилище при сложном контуре береговой черты...........................27 8. Элементы волн на акватории, огражденной одиночным молом............................................ 28 9. Элементы волн на акватории, огражденной двумя сходящимися молами...........................................30 10.Оценка защищенности акватории порта от волнения.......... 33 Приложения.................................... 39 Практическая работа № 1......................................39 Практическая работа № 2......................................40 Практическая работа № 3......................................42 Практическая работа № 4......................................43 Практическая работа № 5......................................44 Практическая работа № 6......................................45 ' Практическая работа № 7......................................46 Практическая работа № 8......................................47 Практическая работа № 9......................................48 Практическая работа № 10.....................................51 Литература...................................................52
ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие «Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта» составлены в соответствии с рабочей программой Московской государственной академии водного транспорта по дисциплине «Порты и портовые сооружения (часть I)», на основе действующих нормативных документов [1-4]. Цель учебного пособия - закрепить теоретические знания, полученные студентами на лекциях, а также привить практические навыки, необходимые для разработки курсового проекта. В результате выполнения цикла практических работ, представленных в приложении, студент должен овладеть методами расчета основных гидрофизических параметров, а также их режимных характеристик, используемых в качестве исходных данных при разработке плана морского или речного порта: - вероятностных характеристик и отсчетных значений уровня; - вероятностных характеристик ветра и ветрового волнения; - параметров вероятностных характеристик ветровых волн при различных условиях волнообразования; - параметров дифрагированных волн на акватории порта; - параметров волн, допустимых для безопасной швартовки, стоянки и обработки судов у причалов; - степени защищенности акватории порта от волнения.
1. Режимные характеристики ветра Как метеорологическое явление ветер характеризуется направлением, скоростью, пространственным распределением (разгоном) и продолжительностью действия. Направление ветра для целей портостроения и судоходства обычно рассматривают по 8 основным румбам. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду или узлах (knots, 1 узел=1 ми-ля/час=0.514 м/с). Под разгоном понимают расстояние, в пределах которого направление ветра изменялось не более чем на 30°. Продолжительность действия ветра - период времени, в течение которого направление и скорость ветра находились в пределах определенного интервала. Величина продолжительности прямо пропорциональна разгону и обратно пропорциональна скорости ветра. Произведение скорости ветра (V) на длину разгона (L) является постоянной величиной, т.е. VL = const = 5*10⁶ м. Основными вероятностными (режимными) характеристиками ветрового потока, используемыми при проектировании морских и речных портов являются: 1) повторяемость направлений и градаций скоростей ветра; 2) обеспеченность скоростей ветра волноопасных направлений; 3) расчетные скорости ветра волноопасных направлений, соответствующие заданным периодам повторяемости (1 раз в год, 10 25, 50-100 лет). Повторяемость является дифференциальной характеристикой, представляющей вероятность возникновения какого-либо
значения скорости ветра (или градации скорости ветра) определенного направления в исследуемом районе. Если представить изменение величины скорости ветра некоторого направления V в виде непрерывного графика (рис.1), то вероятность появления значения V в интервале от Vₓ до Vₓ +А/можно рассчитать по формуле: ,₊г₊₊/ Ж+ДП= '■ ---■ (1) где: ti, t? и т.д. - промежутки времени, в течение которых значения скорости ветра V находилось в интервале от V\ до К;+АК ; ДИ - величина градации скорости ветра; Т - общее время наблюдений. Рис.1. График изменения скорости ветра определенного направления во времени Обеспеченность представляет собой интегральную величину, характеризующую вероятность превышения скорости ветра V некоторого фиксированного значения Vₓ: t W * ?.) F (V > У,) = (2) где: t} ,t₂ и т.д. - промежутки времени, в течение которых значение скорости ветра V было равно или превышало значение Vₜ.
Повторяемость направлений и градаций скоростей ветра рассчитывают по формуле (1) на основе данных наблюдений за длительный (не менее 25 лет) период. При этом исходные данные группируют по 8-ми направлениям и градациям скоростей ветра (обычно через 5 м/с). К одному типу относят все наблюдения над ветром, при которых направление совпадает с каким-либо из основных румбов или отличается от него не более чем на 22.5° . Результаты расчетов сводят в таблицы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра (табл.1), дополненные данными о максимальных скоростях ветра и повторяемости штилевых ситуаций. Полученные данные являются основой для построения полярной диаграммы - розы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра (рис.2). Построение розы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра выполняют следующим образом. По каждому направлению от центра откладывают векторы повторяемости наименьшей из градаций скоростей ветра. Концы векторов данной градации соединяют линиями, а затем откладывают векторы следующей градации скорости ветра, также соединяя их концы линиями и т.д. В случае отсутствия значения повторяемости в какой-либо из градаций, концы векторов соседних направлений соединяют с последним значением повторяемости данного направления. Таблица 1 Повторяемость, P(V! + ДИ) %, направлений и градаций скоростей ветра Напр. V, С СВ В юв Ю ЮЗ 3 сз Штиль Сумма м./с >20 - - 0.04 0.10 - - - 0.04 - 0.19 14-19 0.21 0.04 1.25 2.23 0.15 0.03 0.01 0.49 - 4.41 9-13 1.81 0.52 6.65 6.84 0.55 0.07 0.26 2.21 - 18.91 4-8 5.86 4.56 12.88 9.32 3.13 3.24 1.50 5.56 - 46.05 1-3 3.89 2.32 3.21 3.31 1.92 2.25 1.55 2.23 - 20.68 Штиль - - - - - - - - 9.76 9.76 Сумма 11.77 7.44 24.03 21.80 5.75 5.59 3.32 10.54 9.76 100.00 Макс. 20 16 28 28 20 20 16 28 - -
с Рис. 2. Роза повторяемости направлений и градаций скоростей ветра и максимальных скоростей По всей совокупности данных наблюдений над ветром также можно определить количество л(К>^) и среднюю непрерывную продолжительность /(К>Г,) ситуаций, в течение которых скорость ветра была равна или превышала некоторое фиксированное значение (напр. > 5; > 10; > 15 м/с и т.д.). На основе полученных данных обеспеченность скоростей ветра вычисляют по формуле: Ж>К) = 4.17/(Г >p;.)-n(K>Ff) Т-р^ (3) где р(&) - суммарная повторяемость рассматриваемого направления ветра (в долях единицы); t(V - среднее значение периода времени в течение которого скорост ветра была равна или превышала значение V, час;
> F) - количество ситуаций в течение которых скорость ветра была рае на или превышала значение V; Т - общая продолжительность периода наблюдений, лет Функция обеспеченности скоростей ветра также может быть рассчитана следующим образом. Суммарное значение повторяемости рассматриваемого направления (с учетом 1/8 повторяемости штилей) необходимо привести к 100%, а затем пересчитать соответствующие значения по каждой из градаций, p\vₜ + дг), %: Р' (V, +AF) = *^—100%, (4) 2 ЛИ +дю >=1 Обеспеченность скоростей ветра наивысшей градации принимают равной ее повторяемости. Обеспеченность F{v >v^ скоростей ветра других градаций рассчитывают путем последовательного суммирования значений повторяемостей p'(f+af) каждой из градаций в убывающем порядке, (табл.2). Таблица 2. Расчет обеспеченности, F(V > Vₜ), % , скоростей ветра юго-восточного направления Напр., румбы юв Г радации скор, ветра, Р(Г,+АГ), % Р' (J? +AF), % F(V >F;),% м/с >20 0.10 0,43 0,43 14-19 2.23 9,69 10,12 9-13 6.84 29,72 39,84 4-8 9.32 40,48 80,32 1-3 3.31 14,38 94,70 Штиль 1.22 5,30 100,00 Сумма 23.02 Функция обеспеченности скоростей ветра подчиняется закону Вейбулла и может быть представлена на соответствующей клетчатке вероятностей в виде прямой линии (рис.З).