ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТЫ ВОДЯНОГО ПОТОКУ В РАЙОНІ ЗОНИ ЗАТОПЛЕННЯ

Розглянувши побудований профіль можна чітко побачити, що правобережна зона профілю має тенденцію до різкого падіння висотних відміток, тобто ця частина берега підмита, постійно обвалюється, що й приводить майже до стрімкого, у деяких місцях, берега й підводної його частини.

Лівобережна частина берега, навпаки, носить плавний характер, прорізана численними протоками, заболочена, і за межами існуючого русла берег переходить у територію, що піднімається над рівнем води в річці на кілька метрів, тільки в деяких місцях сягаючи 6-7 метрових відміток.

Лівобережна частина ділянки ріки, розташованого нижче Каховської ГЕС, складається з потужних, сягаючих 25 метрів, відкладень дрібнозернистого піску й мулу, які при затопленні й збільшенні швидкості води, яка перевищить критичні величини, здатні спливати й переноситись у бік моря на великі відстані, наносячи збиток флорі, фауні й населенню, створюючи надзвичайні ситуації, зв'язані зі змивом рослинного покриву й насаджень, затопленням великої території, руйнуванням будинків, підтопленням і навіть утворенням нового русла Дніпра і його рукавів.

Таким чином, у побудований профіль ріки, з деякими умовностями, можна вписати прямий кут (див. мал.1), оскільки для такої форми напрацьовані методи розрахунку. Ця побудова необхідна для того, щоб по існуючих рівняннях визначити витрату паводкових вод у розрахунковому створі. (Можливість визначення розходу існує й для криволінійного профілю, але для визначення площі поперечного перерізу, як необхідного компонента, буде потрібно або використання спеціальних приладів або скористатися площадочним методом, розбивши площу на прямокутники й трикутники, що не вирішить проблеми тому що точно не визначена верхня відмітка водного потоку в динаміці розвитку паводку.)

Найбільш підходящим варіантом рішення даної проблеми є використання рівняння Бернуллі для трикутних профілів.

Позначимо витрату паводкових вод у розрахунковому створі через тоді

(2)

де: m₀ - коефіцієнт закладення укосів;

Н – висота водяного потоку в розрахунковому створі, м;
g – прискорення сили тяжкості;

m₁ - те ж, що й у рівнянні (1).

За законами гідродинаміки повинна бути забезпечена безперервність потоку води, тобто витрати води в місці руйнування греблі може дорівнювати витратам в розрахунковому створі,тобто

(3)

Реально, на ділянці ріки від греблі до розрахункового створу, а ця відстань близько 60 км, відбуваються втрати води на випарювання і фільтрацію в підземні водоносні горизонти. Але ці втрати в порівнянні з об'ємом паводка незначні й ними в розрахунку можна зневажити.

Тоді, оскільки, рівні ліві частини рівнянь, то рівні й їхні праві частини.

Склавши в такий спосіб рівняння й зробивши необхідні скорочення, визначимо з нього висоту водного потоку Н в метрах.

(4 )

У складеному рівнянні, крім висоти водного потоку Н, невідомий коефіцієнт закладення укосів mം . Його визначаємо графічним шляхом (див. мал.1), вписавши в побудований профіль ріки його трикутну подобу.

Для цього в побудований профіль вписуємо прямий кут таким чином, щоб вершина прямого кута розміщалася на рівні поверхні води у звичайний, без паводковий період. Потім повертаючи кут, переміщаючи його уздовж лінії рівня води (вершина прямого кута повинна безупинно сковзати уздовж лінії рівня води), установлюємо його на профілі таким чином, щоб одночасно лінії сторін кута, які проходять по правому й лівому берегах профілю, усереднювали таким чином можливі об’єми землерийних робіт при приведенні русла із природного стану (дивися профіль) до штучного трикутного профілю.

Установивши новий профіль ріки, з вершини прямого кута,(позначимо через точку А), горизонтально, в напрямку лівого берега, відкладають відомий (10-20 см) відрізок і через його крайню точку(позначимо через B) піднімають перпендикуляр до перетинання з новим трикутним профілем (точка C). Із трикутника, що утворився, з вершинами в точках А,В,С визначаємо mം,позначивши кут між катетом АВ та гіпотенузою АС через (a).

Для цього катети АВ і ВC трикутника приводять до натуральних розмірів, використовуючи значення вертикального Мв і горизонтального Мг масштабів.

У підсумку (5)

Після цього побудований новий профіль більше не потрібний і ним можна знехтувати.