Прогнозирование судоходных условий в нижних бьефах гидроузлов: на примере Новосибирской ГЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.17, кандидат технических наук Ахматова, Наталья Петровна

• Ахматова, Наталья Петровна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ахматова, Наталья Петровна

Введение

1 Анализ изменения русловых процессов и их влияние на судоходные условия в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС

1.1 Гидрологический режим реки Обь в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС

1.2 Геоморфологическоероение русла реки Обь на участке Новосибирская ГЭС -Ташара

1.3 Антропогенное воздействие на русло реки Обь на участке Новосибирская ГЭС - Ташара

2 Анализ существующих методов расчета деформаций русловых форм

2.1 Классификация донных гряд

2.2 Определение параметров донных гряд

2.3 Определение расхода влекомых наносов

2.4 Анализ методов прогноза русловых деформаций

3 Исследование влияния изменений гидрологических характеристик на судоходные условия в нижнем бъефе Новосибирской ГЭС

3.1 Оценка посадки уровней воды по гидропосту Новосибирск

3.2 Оценка изменения расхода воды по гидропосту Новосибирск

3.3 Анализ трансформации многорукавности на участке Новосибирская ГЭС - Ташара

4 Движение наносов и оценка твердогоока реки Обь на участке Новосибирская ГЭС - Ташара

4.1 Многолетние изменения макроформ грядового рельефа р. Оби на участке Новосибирская ГЭС - Ташара

4.2 Сезонные изменения макроформ грядового рельефа на приплотин-ном участке Новосибирской ГЭС

Методика прогнозирования судоходных условий в нижних бьефах гидроузлов (на примере Новосибирской ГЭС) 137 Итоги внедрения результатов исследований в практику улучшения судоходных условий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование судоходных условий в нижних бьефах гидроузлов: на примере Новосибирской ГЭС»

Прогнозирование судоходных условий является традиционной темой в теории и практике путевых работ. Особенно большое значение такие разработки приобретают в настоящее время, поскольку Министерством Транспорта Российской Федерации .утверждена Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)», в которой рассматривается совершенствование внутренних водных путей.

Строительство ГЭС на судоходных реках приводит к существенному изменению направленности русловых процессов под воздействием изменившихся гидрологических условий.

Как показывают работы Алтунина С.Т., Великанова М.А., Гришанина К.В., Дегтярева В.В.(мл.), Знаменской Н.С., Караушева A.B., Лапшенкова B.C., Леви И.И., Маккавеева Н.И., Ржаницына H.A., Чалова P.C. и др. на судоходные условия наибольшее влияние оказывает режим регулирования стока,.грунтовые условия и естественные очертания русла и поймы. Однако все рекомендации не имеют жесткой привязки по времени после зарегулирования стока, которое оказывает существенное влияние на русловые деформации и судоходные условия. Анализ выполненных работ показывает, что прогнозирование судоходных условий во многом определяется местными условиями, оказывающими наибольшее влияние на точность определения прогнозируемых величин.

Целью диссертационной работы является разработка методов прогнозирования судоходных условий в. нижнем бьефе гидроузла,на основе оценки положения проектного уровня в зависимости от относительного времени после окончания строительства ГЭС и изменения типа и параметров донных гряд.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- оценить посадку уровней воды и изменение положения проектного уровня и расхода воды в нижнем бьефе;

- провести анализ изменения параметров макроформ в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС;

- оценить влияние параметров потока на изменение характеристик донных гряд в нижнем бьефе;

- прогнозировать судоходные условия в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС в зависимости от прошедшего времени после зарегулирования стока.

Заключение диссертации по теме «Водные пути сообщения и гидрография», Ахматова, Наталья Петровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении нами отмечается, что основными результатами выполненной диссертационной работы является следующее:

1. На основе обработки натурных и теоретических данных выявлены особенности русловых процессов и судоходных условий в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС.

2. Проведен анализ изменения положения проектного уровня и расхода воды в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС за многолетний период наблюдений. На его основе составлен прогноз изменения отметки проектного уровня и величины проектного расхода воды.

3. На основе обработки натурных данных получены гидроморфологические зависимости изменения параметров макроформ в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС. »

4. Определены эмпирические связи между относительным годовым смещением гряд и изменением числа Фруда.

5. Проведен анализ изменения удельного грядового расхода за многолетний период наблюдений в нижнем бьефе Новосибирского гидроузла и получены расчетные зависимости для его определения.

6. Разработана методика прогнозирования судоходных условий в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС в зависимости от прошедшего времени после зарегулирования стока.

Результаты исследований могут быть использованы проектными организациями и управлениями водных путей и судоходства для оценки и поддержания благоприятных судоходных условий в нижних бьефах гидроузлов.

148

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ахматова, Наталья Петровна, 2007 год

1. Алексеевский, Н.И. Движение наносов и русловые процессы / Н.И. Алексеевский, P.C. Чалов. М.: МГУ, 1997. - 166 с.

2. Алексеевский, Н.И. Формирование и движение речных наносов / Н.И. Алексеевский. М.: МГУ, 1998. - 202 с.

3. Алексеевский, Н.И. Гряды и их влияние на условия судоходства / Н.И. Алексеевский // Современное состояние водных путей и проблемы русловых процессов. -М.: МГУ, 1999. С. 61-68.

4. Апполов, Б.А. Учение о реках / Б. А. Апполов. М.: МГУ, 1963. - 422 с.

5. Ахматова, Н.П. Оценка влияния параметров потока на изменения характеристик гряд в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2005. - Вып. 8. - С. 121-124.

6. Ахматова, Н.П. Анализ параметров мезоформ в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2005. - Вып. 8.-С. 129-132.

7. Ахматова, Н.П. Оценка положения проектного уровня и расхода воды в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2005. - Вып. 8. - С. 132-136.

8. Ахматова, Н.П. Методика оценки исследования влияния гидрологических процессов на судоходные условия в нижнем бьефе гидроузла / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2006. - Вып. 9. - С. 166-170.'

9. Ахматова, Н.П. Оценка посадки уровней воды при разных расходах и ее прогноз в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2006. - Вып. 9. - С. 230-238.

10. Ахматова, Н.П. Сезонные изменения характеристик донных гряд в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2007. - Вып. 10. - С. 295-298.

11. Ахматова, Н. П. Прогнозирование судоходных условий в нижних бьефах на примере Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова, В. М. Ботвинков // Реч. трансп. М., 2007. - № 4. - С. 72-73.

12. Ахматова, Н.П. Характер движения грядовых форм в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / Н.П. Ахматова // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока Новосибирск, 2007. - №1. - С. 42-46.

13. Бейром, С.Г. Изменение природных условий в средней Оби после создания Новосибирской ГЭС / С.Г. Бейром, Н.В. Вострякова, В.М. Широков. -Новосибирск: Наука, 1973. 144 с.

14. Беркович, K.M. Русловые процессы, судоходные условия и регулирование русла реки Оби / K.M. Беркович, С.Н. Рулева, P.C. Чалов, В.М. Ботвинков,

15. B.В. Дегтярев (мл.) // Эрозионные и русловые процессы. М., 1996. - Вып. 2.1. C. 201-210.

16. Беркович, K.M. Развитие речных русел и рациональное соотношение антропогенных нагрузок / K.M. Беркович // Гидрология и русловые, процессы. Труды Академии водохозяйственных наук. М., 1998. - Вып. 5. - С. 216-225.

17. Беркович, K.M. Экологическое русловедение / K.M. Беркович, P.C. Чалов, A.B. Чернов. -М.: Геос, 2000. 331 с.

18. Ботвинков, В.М. Проектирование дноуглубительных и выправительных работ на малых реках: дис. . д-ра техн. наук: 05.22.17 Водные пути сообщения и гидрография / Ботвинков Владимир Михайлович. Новосибирск, 1995. -150 с.

19. Ботвинков, В.М. Гидроэкология на внутренних водных путях: учебник для воднотранспортных вузов / В.М. Ботвинков, В.В. Дегтярев, В.А. Седых. -Новосибирск: Сибирское соглашение, 2002. 356 с.

20. Ботвинков, В.М. Гидроэкологические проблемы русла р. Оби в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / В.М. Ботвинков, С.Н. Рулева, В.А. Седых, P.C. Чалов // Эрозионные и русловые процессы. М., 2005. - Вып. 4. - С. 90-103.

21. Виноградова, H.H. Влияние изменений гидрологического режима и хозяйственной деятельности на состояние русла р. Оби в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / H.H. Виноградова, С.Н. Рулева // Вестник МГУ. Сер. географ. -М., 1982. -№ 1.-С. 38-44.

22. Вострякова, Н.В. Преобразование твердого стока в среднем течении р. Оби / Н.В. Вострякова, В.В. Лысенко, В.М. Широков // Труды СибНИИЭ. -1975.-Вып. 27.-С. 3-20.

23. Галков, В.А. Режим русел в нижних бьефах и прогноз русловых переформирований / В.А. Галков // Труды ЛИВТ. Водные пути и гидротехнические сооружения. Л., 1967. - Вып. 112. - С. 28-41.

24. Гаррисон, Л.М. Влияние гидротехнических мероприятий на крупность донных наносов (на примере р. Оби) / Л.М. Гаррисон // Вестник МГУ. Сер. географ. М., 1979. - №4. - С. 47-50.

25. Гончаров, В.Н. Динамика русловых потоков / В.Н. Гончаров. Л.: Гид-рометеоиздат, 1962.-373 с.

26. Гордеев, О.И. Основы научных исследований: учеб. пособие / О.И. Гордеев. Новосибирск: НИИВТ, 1991. - Ч. 1. - 115 с.

27. Гришанин, К.В. Теория руслового процесса / К.В. Гришанин. М.: Транспорт, 1972. - 216 с.

28. Гришанин, К.В. Динамика русловых потоков / К.В. Гришанин. Л.: Гидрометеоизат, 1979. - 312 с.

29. Грушевский, М.С. Неустановившееся движение воды в реках и каналах / М.С. Грушевский. Л.: Гидрометеоизат, 1982. - 288 с.

30. Дегтярев, В.В. Охрана окружающей среды / В.В. Дегтярев. М., 1989. -208 с.

31. Дегтярев, В.В. Улучшение судоходных условий сибирских рек / В.В. Дегтярев. М.: Транспорт, 1987. - 176 с.

32. Дегтярев, В.В. (мл.) Исследование кинематики волны попуска и ее влияние на русловые деформации: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.22.17 Водные пути сообщения и гидрография / Дегтярев Владимир Владимирович (мл.).-Л., 1977.-23 с.

33. Егизаров, И.В. Сопоставление методов расчета расхода наносов с измерениями в натуре / И.В. Егизаров // Методы измерения и использование водных ресурсов. М., 1964. - С. 5-23.

34. Знаменская, Н.С. Грядовое движение наносов / Н.С. Знаменская. JI.: Гидрометеоиздат, 1968. - 190 с.

35. Знаменская, Н.С. Классификация и усовершенствование методики расчета донных гряд / Н.С. Знаменская // Труды ГГИ. Режим, теория, методы расчета и измерения наносов и сточных вод. Л., 1974 - Вып. 210. - С. 113-130.

36. Знаменская, Н.С. Донные наносы и русловые процессы / Н.С. Знаменская. Д.: Гидрометеоиздат, 1976. - 192 с.

37. Знаменская, Н.С. Единые закономерности формирования речных русел / Н.С. Знаменская. СПб.: НИИХ СПбГУ, 2002. - 61 с.

38. Капитонов, Н.М. Изучение движения наносов в нижних бьефах ГЭС / Н.М. Капитонов, A.B. Караушев, К.В. Разумихина // Труды ГТИ. Режим, теория, методы расчета и измерения наносов и сточных вод. JI., 1974. - Вып. 210. -С. 98-113.

39. Карасев, И.Ф. Русловые процессы при переброске стока / И.Ф. Карасев. JL: Гидрометеоиздат, 1970. - 268 с.

40. Караушев, A.B. Речная гидравлика: курс общей и специальной гидравлики для гидрологов / A.B. Караушев. JI: Гидрометеоиздат, 1969. — 416 с.

41. Караушев, A.B. Теория и методы расчета речных наносов / A.B. Караушев. JL: Гидрометеоиздат, 1977. -272 с.

42. Кнороз, B.C. О деформациях дна и о влиянии их на гидравлический режим потока / B.C. Кнороз // Труды 3 Всесоюзного гидрологического съезда. -Д., 1960. -Т.5. С. 166-176.

43. Кондратьев, Н.Е. Русловой процесс / Н.Е. Кондратьев, А.Н. Ляпин, И.В. Попов, С.И. Пиньяковский, H.H. Федоров, И.И. Якунин. Л.: Гидрометеоиздат, 1959.-372 с.

44. Копалиани, З.Д. Лабораторные исследования грядового движения крупных наносов / З.Д. Копалиани // Труды ГГИ. Л., 1972. - Вып. 204. - С. 6175.

45. Корчоха, Ю.М. Исследование грядового движения наносов на р. Поло-мети / Ю.М. Корчоха // Труды ГГИ. Л., 1968. - Вып. 161. - С. 98-121.

46. Лапшенков, B.C. Прогнозирование русловых деформаций в бьефах речных гидроузлов / B.C. Лапшенков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 240 с.

47. Леви, И.И. Движение речных потоков в нижних бьефах гидротехнических сооружений / И.И. Леви. Л.: Госэнергоиздат, 1955. - 256 с.

48. Лысенко, В.В. Предварительные соображения о ходе руслЬвого процесса р. Оби в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / В.В. Лысенко, И.С. Серге-енков // Труды ЗапСибРНГМИ. Вопросы гидрологии Сибири. Л., 1972. - Вып. 8.-С. 105-112.

49. Маккавеев, Н.И. Русловые процессы и путевые работы в нижних бьефах гидроузлов / Н.И. Маккавеев // Труды ЦНИИЭВТ. Вопросы волнового и руслового режимов на зарегулированных реках и водохранилищах. М., 1957. -Вып. 12.-С. 5-87.

50. Маккавеев, Н.И. О морфологических признаках современной аккумуляции в речной долине / Н.И. Маккавеев, P.C. Чалов // Изв. АН СССР. Сер. географ.- 1963.-№3.-С. 84-89.

51. Маккавеев, Н.И. Русловые процессы / Н.И. Маккавеев, P.C. Чалов М. -М.: МГУ, 1986.-264 с.

52. Маккавеев, Н.И. Эрозионно-аккумулятивные процессы и рельеф русла реки / Н.И. Маккавеев. М.: МГУ, - 1998. - 285 с.

53. Мальцев, B.C. Использование водных ресурсов Новосибирского водохранилища / B.C. Мальцев, С.П. Бавский // Водное хозяйство России (проблемы, технологии, управление). 2000. - Т.2. - №4. - С. 347-356.

54. Михайлова, H.A. Перенос твердых частиц турбулентными потоками воды / H.A. Михайлова. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 234 с.

55. Павленко, В.Г. Математические методы обработки экспериментальных данных: пособие для инженеров, аспирантов и научных работников / В.Г. Павленко, О.И. Гордеев. Новосибирск: НИИВТ, 1972. - 137 с.

56. Попов, И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство (гидролого-морфологическая теория руслового процесса и ее применение) / И.В. Попов. JL: Гидрометеоиздат, 1965. - 328 с.

57. Пушкарев, В.Ф. Движение влекомых наносов / В.Ф. Пушкарев // Труды ГГИ. Л., 1948. - Вып. 8 (62). - С. 93-110.

58. Ржаницын, H.A. Морфометрический метод расчета понижения уровней в нижнем бьефе гидроузла / H.A. Ржаницын, Е.К. Рабкова // Труды ЦНИИЭВТ. Прогноз режима русла и условия пропуска судов при эксплуатации гидросооружений. М., 1961.-Вып. 18.-С. 5-41.

59. Ржаницын, H.A. Руслоформирующие процессы рек / H.A. Ржаницын. -JL: Гидрометеоиздат, 1985. 264 с.

60. Россинский, К.И. Балансовый метод расчета деформаций дна потока / К.И. Россинский, И.А. Кузьмин // Труды Гидропроекта. JL, 1964. - Сб. 12. - С. 265-271.

61. Россинский, К.И. Движение донных наносов / К.И. Россинский // Труды ГГИ.-Л., 1968.-Вып. 160.-С. 102-139.

62. Русловые процессы и водные пути на реках Обского бассейна. Новосибирск: РИПЭЛ плюс, 2001. - 300 с.

63. Савкин, В.М. Эколого-географические изменения в бассейнах рек Западной Сибири: (при крупномасштабных мероприятиях) / В.М. Савкин Новосибирск: Наука, 2000. - 152 с.

64. Седых, В.А. Путевые работы на судоходных реках / В.А. Седых, Ф.М. Чернышов, A.B. Кабанов М.: Транспорт, 1978. - 328 с.

65. Серебряков, A.B. Русловые процессы на судоходных реках с зарегулированным стоком / A.B. Серебряков-М.: Транспорт, 1970. 128 с.

66. Фролов, Р.Д. Русловой режим нижних бьефов ГЭС / Р.Д. Фролов // Современное состояние водных путей и проблемы русловых процессов. М., 1999.-С. 56-60.

67. Черномордик, Б. Особенности судоходства на Оби ниже Новосибирской ГЭС / Б. Черномордик // Реч. трансп. М., 1961. - № 1. - С. 35-37.

68. Чернышов, Ф.М. Определение расхода влекомых наносов через параллельные песчаные гряды / Ф М. Чернышев, Ю.Г. Борщевский // Труды НИИВТ. Вопросы гидротехники. Новосибирск, 1968. - Вып. 38. - С. 3-12.

69. Чернышов, Ф.М. Сопоставление формул для расчета расхода влекомых наносов / Ф.М. Чернышов, Ю.Ф. Моисеев // Труды НИИВТ. Вопросы гидротехники. Новосибирск, 1968. - Вып. 38. - С. 12-27.

70. Чернышов, Ф.М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек / Ф.М. Чернышов. Новосибирск, 1973 -327 с.

71. Чугаев, P.P. Гидравлика (техническая механика жидкости) / P.P. Чуга-ев. JL: Энергоизат, 1982. - 672 с.

72. Шамов, Г.И. Речные наносы. Режим, расчеты и методы измерений / Г.И. Шамов- JL: Гидрометеоиздат, 1954. -348 с.

73. Шуляк, Б.А. Физика волн на поверхности сыпучей среды и жидкости / Б.А. Шуляк-М.: Наука, 1971.-400 с.

74. Шумкова, М.Н. К вопросу оценки гидравлических сопротивлений естественных русел / М.Н. Шумкова // Труды НГАСУ. Новосибирск, 2005. - Т.8, №3(33).-С. 15-19.

75. Allen, G.R. On geometry and current ripples in relation to stability of fluid flow / G.R. Allen // Georafiska Annaler. 1969. - No. 1-2. - P. 61-68.

76. Gill, M.A. Height of sand dunes in open channel flows / M. A. Gill // J. of the Hydraul. Div. Proc. of the ASCE 1971. - vol. 97, HYZ 12.

77. Hayashi, T. Formation of dunes and antidunes in open channels / T. Hayashi // Proc. ASCE. Jour. Hydraul. Div. 1970. - vol. 96, NHY 2. - P. 357-366.

78. Kennedy, J.F. The formation of sediment ripples, dunes and antidunes / J.F. Kennedy // Annual review of fluid mechanics. Palo alto Calif., 1969. - vol. 1. - P. 147-168.

79. Mercer, A.G. Ripple profiles modeled mathematically / A.G. Mercer, M.J. Haque // J.of the Hydraul. Div. Proc. of ASCE. 1973. - vol. 99, NHY 3 - P. 441460.

80. Tanaka, J. Study on the flow over sand waves / Tanaka J. // Rep. DPRJ. -1968.-No. 1113.-P. 281-289.

81. Tsuchiya, A. The mechanics of dune formation in erodible bed channels / A. Tsuchiya, K. Ishizaki // Proc. XII Congr. of IAHR. Colorado, USA, 1967. - vol. 1.

82. Yalin, S. Mechanics of Sediment Transport / S. Yalin // Pergamon Pres. -Oxford, New York, Toronto, Sydney, Braunschweig, 1972. 290 p.