Описание расчетных методов.

ТАБЛИЦА 1

Исходными данными для расчета служат:

· объем перемещаемого грунта при разработке и засыпке траншеи;

· производительность землеройной техники при разработке и засыпке траншеи;

· характеристика механического состава грунта;

· процент взмучивания грунта;

· морфометрические характеристики реки (ширина и глубина);

· скорость течения.

Данные по пунктам 1, 2 и 4-6 были получены из таблицы 2 документа 5600-Y-90-04-T-7235-00 «Исходные данные для моделирования распространения взвешенных наносов при строительстве переходов через реки», разработанного компанией «Экмос» и входящего в состав технических разделов ТЭО проекта. При отсутствии в таблице данных о скорости течения и коэффициенте взмучивания грунта, эти значения назначались экспертным путем.

Данные по пункту 3 принимались по разработанной в ГГИ типизации грунтов по ландшафтным зонам.

Продолжительность рабочей смены в соответствии с документом 5600-Y-90-04-T-7235-00 принималась равной 10 часам. Производительность землеройной техники при разработке траншеи в расчетах принималась по данным Экмоса “по мокрому грунту” (таблица 2 указанного выше документа); производительность землеройной техники при засыпке траншеи определена из указания в документе Y-90-04-T-7235-00 о соотношении продолжительности периода разработки и засыпки траншеи 3:1. Объем перемещаемого грунта, указанный в источнике, делился пополам между этапами разработки и засыпки траншеи.

В соответствие с имеющейся характеристикой механического состава грунта в русле определялась его объемная масса в естественном состоянии r₁ по таблицам, составленным Г.А. Петуховой (А.В.Караушев. Речная гидравлика. Гидрометеоиздат, Л., 1969). Для учета изменения объемной массы грунта в результате его разрыхления землеройной техникой определялся «коэффициент разрыхления» k_{разрыхл} по гранулометрическому составу грунта на основании таблиц, помещенных в «Методике расчета дополнительной мутности и вторичного загрязнения воды при производстве дноуглубительных работ и добыче НСМ на реках и водоемах» Ленгипроречтранса 1990 г. Объемная масса грунта на этапе засыпки траншеи определялась r₂= r₁/k_{разрыхл}.

Расчетный расход воды в реке рассчитывался по формуле:

,

где q – расход воды, b – ширина реки, h – глубина реки, v – скорость течения.

Средняя дополнительная мутность в створе перехода определялась по формуле

где D P – средняя дополнительная мутность в створе работ, g – производительность землеройной техники, z – процент взмучивания грунта, r и q – соответственно, объемная масса грунта и расход воды.

Время воздействия дополнительной мутности на водоток определялось по формуле

где  – часть объема перемещаемого грунта на этапе разработки или засыпки траншеи, g – производительность землеройной техники.

ТАБЛИЦА 2

Исходными данными для расчета служат:

· гранулометрический состав грунта в % массы по фракциям;

· стандартная гидравлическая крупность частиц расчетного диаметра;

· температура воды;

· температурный поправочный коэффициент к значению гидравлической крупности;

· морфометрические характеристики реки (ширина и глубина);

· скорость течения.

Данные по пункту 1 взяты из разработанной в ГГИ ландшафтной типизации грунтов. Данные по пункту 2 и 4 взяты на основании исследований В.В. Романовского (А.В. Караушев «Теория и методы расчета речных наносов», Гидрометеоиздат, Л., 1977). Температура воды принималась по всем водотокам равной 15ºС, т.к. расчет велся на условия летней межени. Данные по пунктам 5 и 6 взяты из предыдущей таблицы.

Разделение грунта на фракции выполнено в соответствие ВСН 01-73 «Указания по расчету стока наносов». В качестве расчетного принимался нижний (меньший) диаметр частиц выделенной фракции. Границами расчетных зон приняты створы, до которых происходит полное оседание на дно выделенных фракций грунта.

Гидравлическая крупность частиц рассчитывалась по формуле

,

где u – гидравлическая крупность частиц в расчетных условиях, u ₀ - гидравлическая крупность частиц в стандартных условиях, k_T – поправочный температурный коэффициент.

Нижние по течению границы расчетных зон определялись по формуле

ТАБЛИЦЫ 3 и 4

Исходными данными служат результаты расчета в таблицах 1 и 2.

Масса грунта, поступающая в поток при разработке траншеи, рассчитывается по формуле

G=(W/2)r₁z/100

Время разработки траншеи, рассчитывается по формуле

Значение символов приведено выше.

Для каждой зоны рассчитывается масса грунта каждой фракции, осевшая в этой зоне

G_il'=Gi(Li/L)- Σ G_i(l-n)'

где G_il' – масса грунта i-той фракции, осевшая в l-той зоне, G_i – масса грунта, поступившая в поток i-той фракции, Σ G_i(l-n)' – масса грунта данной фракции, осевшая в предыдущих расчетных зонах выше по течению, L_i – длина расчетной зоны, L – расстояние от створа работ до створа полного оседания расчетной фракции.

Суммированием Σ G_il' получаем массу грунта, осевшую в каждой зоне.

Далее суммированием рассчитывается масса осевшего грунта в русле от створа перехода до расчетного створа (интегрально).

Разность между всей массой грунта, поступившей в поток, и массой грунта, осевшей к расчетному створу, дает нам массу транзитного грунта в створе G_{L(транзит).}

Полная дополнительная мутность по расчетным створам при разработке траншеи получается из формулы

m'=t(10²G_{L(транзит)}/3,6)/q

где t -  время разработки траншеи, q – расход воды, 10² и 3,6 – множители для согласования размерности времени в значениях производительности техники, продолжительности работ и расхода воды, и для перехода к размерности г/м³ (мг/л).

ТАБЛИЦЫ 5 и 6

Расчет ведется аналогично предыдущим таблицам. Подставляются данные объема и плотности грунта, производительности техники, соответствующие этапу засыпки траншеи.

ТАБЛИЦА 7

Исходными данными служат рассчитанные значения массы отложившегося грунта по зонам при строительстве нефте- и газопровода при разработке и засыпке траншей.

С учетом гранулометрического состава отложившихся фракций определяется по таблице объемная масса отложений (для естественного уплотненного состояния).

 

Принимая во внимание то, что отложения являются свежими, вносится поправка на неуплотненность отложений r₂= r₁/k_{разрыхл}.

Далее определяется объем отложений в расчетной зоне

W=G/r₂

Площадь дна реки в пределах расчетной зоны определяется по формуле

F=L*b,

где F – площадь, L – длина зоны, b – ширина реки.

Средний слой наилка в зоне определяем по формуле

d=W _i /F*1000

1000 – множитель для перехода к размерности мм.

Удельная плотность заиления дна в зоне определяется по формуле

z= G _i /F

Значения толщины слоя наилка и удельной плотности заиления рассчитаны как средние в зоне. Поэтому эти значения необходимо относить к створу реки в середине зоны.

В предположении, что оседание частиц происходит равномерно по длине реки, график зависимости изменения величин толщины наилка и плотности заиления с расстоянием от створа работ позволяет получить эти значения в любом створе в пределах участка воздействия.

Результаты расчетов параметров зон заиления русел рек-аналогов, пресекаемых трассой трубопроводов проекта «Сахалин-2» приведены в Приложении 2.