Plane sections method in determining characteristic velocities of water flow in construction and operation of underwater crossings

Abstract

При строительстве и эксплуатации подводных переходов магистральных трубопроводов через реки необходимо иметь достоверные сведения о скоростях речного потока и их распределении в поперечном сечении русла в заданный момент времени. Применяемые в действующих нормативных документах понятия «скорость», «средняя скорость», «максимальная скорость» течения (потока) не дают понимания особенностей распределения частных скоростей течения и расходов воды по поперечному сечению водотока, что в ряде случаев принципиально важно при решении задач строительства и эксплуатации подводных переходов. В настоящей статье представлен подход, позволяющий на основании результатов полевых гидрометрических работ получить с достаточной точностью данные по скоростной структуре водного потока и общую пространственную картину скоростной неоднородности потока по сечению русла реки. Основой данного подхода является разработанный выдающимся российским и советским ученым-гидрологом М. А. Великановым метод плоских сечений, который построен на очевидных аналитических зависимостях гидравлики и использовании стандартных гидрологических исходных данных. Приведенный авторами опыт практического применения метода плоских сечений для решения прикладных гидрологических задач позволяет рекомендовать его для использования при разработке проектных и технических решений по строительству и эксплуатации подводных переходов. During the construction and operation of undewater crossings for main pipelines across rivers, we need to have reliable information about the river flow velocities and their distribution in the riverbed cross section at a given point in time. The concepts of ‘‘velocity’’, ‘‘average velocity’’ and ‘‘maximum velocity’’ of the flux (flow), as used in current regulatory documents, do not provide a clear understanding of the distribution specifics for particular flow velocities and water flow rates in the watercourse cross section which, in some cases, is fundamentally important for solving problems related to the construction and operation of underwater cros-sings. This paper presents an approach that allows for obtaining fairly accurate data on the velocity structure of water flow and a general spatial pattern for the flow velocity heterogeneity in the riverbed cross section based on the results of field hydrometric survey. The basis of this approach is the plane section method developed by the outstanding Russian and Soviet hydrologist M. A. Velikanov, which is based on obvious analytical dependencies in hydraulics and the use of standard hydrological input data. The authors’ experience in the practical application of the plane section method for solving applied hydrological problems allows us to recommend it for use in the development of design and engineering solutions for construction and operation of underwater crossings.