Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 622359.01.99
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.
Литвиненко, Г. И. Теоретические основы и расчет гидрофизических параметров при разработке плана порта : учебное пособие / Г. И. Литвиненко, В. А. Цыкало. - Москва : МГАВТ, 2004. - 52 c. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/516829 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
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).