Влияние фильтрации через дно русла на кинематику потока и статистические характеристики рельефа дна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.09, кандидат технических наук Землянникова, Марина Владимировна
- Специальность ВАК РФ05.14.09
- Количество страниц 141
Оглавление диссертации кандидат технических наук Землянникова, Марина Владимировна
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА.
1.1. Влияние фильтрационных потоков на систему поток - размываемое русло"
1.2. Статистические характеристики рельефа дна и кинематическая структура руслового потока над грядовым рельефом.
1.3. Постановка задач экспериментальных исследований
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов в лаборатории кафедры гидравлики МГШ.
2.2. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов в ЦНИИКИВРе.
2.3. Оценка погрешностей измерений
ГЛАВА 3. МЕТОДОМ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
3.1. Обработка данных об осредненных и пульсационных характеристиках руслового потока.
3.2. Зависимости для определения статистических характеристик донных форм
3.3. Спектральный анализ параметров рельефа дна.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ
ПОТОК-РАЗМЫВАЕМОЕ РУСЛО" С ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ
ПОТОКАМИ .*
4.1. Структура руслового потока при наличии фильтрации
4.2. Статистические характеристики донных форм и их связь с гидравлическими параметрами руслового потока при наличии фильтрации.
4.3. Предложения по учету величины и направленности фильтрации через дно при расчетах допускаемых (неразмывающих) скоростей и коэффициентов Шези С в размываемых руслах
ВЫВОД!.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Гидравлика и инженерная гидрология», 05.14.09 шифр ВАК
Прогноз эрозионных процессов и транспорта наносов1982 год, доктор технических наук Магомедова, Алла Витальевна
Расчетные гидравлические характеристики потоков и параметров песчано-гравийных гряд с учетом состава наносов1984 год, кандидат технических наук Мажидов, Тахир Шадманович
Взаимодействие потока и русла на начальной стадии формирования донного рельефа2005 год, кандидат технических наук Остякова, Александра Витальевна
Кинематическая структура устойчивых русел каналов с частичным укреплением откосов1984 год, кандидат технических наук Селяметов, Марк Мусаевич
Научное обоснование повышения устойчивости каналов осушительно-оросительной системы в связных и несвязных грунтах2000 год, кандидат технических наук Егорова, Клавдия Григорьевна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние фильтрации через дно русла на кинематику потока и статистические характеристики рельефа дна»
Задачи, поставленные ШТ съездом КПСС, требуют повышения эффективности мелиорации и комплексного использования водных ресурсов. Для решения проблемы дефицита воды в засушливых областях намечается переброска части стока рек Севера и Сибири в южные районы с созданием в перспективе Единой водохозяйственной системы страны. Осуществление таких задач связано с проблемой регулирования рек, освоением новых орошаемых и осушаемых земель и строительством крупных каналов. Анализ натурных наблюдений показывает, что большинство каналов в процессе эксплуатации претерпевает значительные деформации и поэтому их проектирование нуждается в более точных рекомендациях.
Решить эти проблемы можно только при глубоком и всестороннем изучении руслового процесса, сущностью которого, как указывал М. А .Великанов, является взаимодействие потока и русла. В результате такого взаимодействия формируется кинематическая структура потока и создается определенный донной рельеф. В натурных условиях на русловой процесс оказывают влияние многие факторы, такие как уклон и шероховатость русла, состав донных отложений, турбулентность и мутность потока и др. Более полный учет их является важной задачей.
Одним из таких малоизученных, но важных факторов, влияющих в целом на систему "поток-размываемое русло", является фильтрация в естественных руслах (реках), имеющая почти повсеместное распространение. Фильтрация в искусственных руслах (каналах) также на данном этапе - явление неизбежное и способствующее деформациям, так как большинство каналов необлицованы и проходят в легко размываемых грунтах. Направление фильтрации из русла или в русло зависит от положения уровней в реке и в водоносных горизонтах. Все указанные обстоятельства обуславливают актуальность задач, связанных с изучением влияния фильтрации на русловой процесс.
Цель работы заключается в определении характерных особенностей взаимодействия руслового потока с несвязным грунтом с различной крупностью частиц при наличии "п о л о ж и т е л ь-н о й" (в русло) и "отрицательной" (из русла) фильтрации через дно; в разработке предложений по учету величины и направления фильтрации при расчете допускаемых (неразмывавдих) скоростей и коэффициентов Шези С.
Основным методом исследования в работе является лабораторный эксперимент. Полученные данные о кинематике потока и сформировавшемся рельефе, рассматриваемом как реализации случайных функций, обрабатывались с помощью ЭВМ ЕС-Ю22и CM-I803.
Научная новизна работы. На основании проведенных экспериментальных исследований определена степень влияния фильтрации различного направления и величины на кинематическую структуру руслового потока при грядовом рельефе. Дана количественная оценка влияния фильтрационного потока на параметры турбулентности, что в итоге приводит к изменению значений допускаемой (неразмы-вающей) скорости.
Экспериментально установлены количественные характеристики влияния фильтрации на статистические параметры донных форм. Предложены зависимости, связывающие статистические параметры рельефа дна с относительными фильтрационными расходами ( Q<P ).
U.p
Найдены зависимости, учитывающие относительные изменения коэффициента Шези С при различных относительных фильтрационных расходах (при прочих практически равных условиях).
Практическое значение и реализация работы. В результате проведенных экспериментальных исследований получены количественные оценки влияния фильтрации на кинематику потока и, в частности, на параметры турбулентности, которые учтены при расчетах допускаемых (неразмывающих) скоростей. Также получены зависимости, связывающие статистические характеристики донных форм с относительным фильтрационным расходом, влияющим на коэффициент Шези С.
Результаты исследований использованы институтом "Союзгипро-водхоз" им. Е.Е.Алексеевского при проектировании земляных каналов.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, написан один научно-технический отчет. Основные положения диссертации докладывались на конференции молодых ученых Института водных проблем АН СССР (1979 г.) и на научно-технических конференциях МГМИ (1979-1983 г.г.).
В первой главе диссертации приводится обзор литературы, рассматривающей вопрос о влиянии фильтрационных потоков на систему "поток-размываемое русло". Также дан краткий обзор литературных источников, посвященных статистическим характеристикам донного рельефа и кинематической структуре потока над грядовым рельефом. В конце главы сформулированы основные задачи исследований.
Вторая глава диссертации посвящена экспериментальным установкам и методике проведения исследований. В этой главе дана оценка погрешностей проведенных измерений.
В третьей главе рассмотрена методика обработки экспериментальных данных.
В четвертой главе рассмотрены полученные результаты экспериментальных исследований, даются предложения по учету величины и направленности фильтрации при расчете допускаемых (неразмыва-ющих) скоростей штока и коэффициентов Шези С. В конце главы сформулированы задачи и вопросы, подлежащие выяснению и уточнению в дальнейших исследованиях.
В заключении работы излагаются основные выводы, полученные в результате исследований, приводится список использованной литературы и приложения.
Похожие диссертационные работы по специальности «Гидравлика и инженерная гидрология», 05.14.09 шифр ВАК
Защита размываемых участков трубопроводов на подводных переходах через малые водные преграды с помощью гибких конструкций на основе геосинтетиков1998 год, кандидат технических наук Пережогин, Юрий Дмитриевич
Исследование влияния фильтрации на интенсивность водной эрозии1984 год, кандидат технических наук Круашвили, Ираклий Георгиевич
Экспериментальные исследования закономерностей формирования песчаных русел каналов и разработка рекомендаций к их гидравлическому расчету1984 год, кандидат технических наук Ишанов, Хаким Хамидович
Разработка и применение новых методов исследования кинематической структуры водного потока1999 год, кандидат технических наук Кушер, Анатолий Михайлович
Математическое моделирование транспорта придонных наносов в речных руслах2005 год, кандидат технических наук Гусейнова, Милада Руслановна
Заключение диссертации по теме «Гидравлика и инженерная гидрология», Землянникова, Марина Владимировна
ВЫВОДЫ
В результате проведенных исследований и использования лабораторных данных других авторов можно сделать следующие выводы:
1. Проведенный анализ литературы, посвященной изучаемой проблеме позволил установить, что вопросы влияния фильтрации "отрицательного" и "положительного" направления через дно русла на систему "поток-размываемое русло" весьма важны, но изучены мало.
2. Экспериментально подтверждена правомерность статистического подхода к описанию шероховатости дна, определяемого числовыми характеристиками закона распределения глубин с использованием статистического корреляционного и спектрального анализов.
3. Экспериментально установлено влияние фильтрации, различной величины и направления, на вертикальную, продольную и поперечную пульсационные составляющие скорости. Фильтрация из русла снижает их значения, а фильтрация в .русло - повышает.
4. Получены графические зависимости, определяющие связь параметров турбулентности с относительным фильтрационным расходом, его направлением и диаметром частиц.
5. Установлено, что изменение значений коэффициента перегрузки ( h ), входящего в формулу Ц.Е.Мирцхулавы для допускаемых (неразмывающих) скоростей, существенным образом связано со значениями и направлением относительного фильтрационного расхода и диаметром частиц. Увеличение или уменьшение "/7 " при фильтрации в русло или из русла ведет к уменьшению или увеличению значений допускаемых (неразмывающих) скоростей.
6. Выявлено, что изменение значений допускаемой скорости для разных направлений фильтрационного потока неодинаково (снижение происходит примерно в полтора раза интенсивнее, чем нарастание).
7. Предложены графические и аналитические зависимости из 6he (She 6ht менения статистических параметров рельефа дна ( , , — ,
Ги 6ка ч ГС he С bjnL , * -jr' > различных диаметров частиц от значений относительного фильтрационного расхода ( ) с учетом
Цр его направления.
8. Установлена связь коэффициента Шези С со статистическими параметрами рельефа дна для различных диаметров грунтов при наличии фильтрации из русла и в русло. Получены зависимости, учитывающие относительные изменения коэффициента Шези С при различных значениях и направлениях относительного фильтрационного расхода.
Полученные в работе количественные результаты справедливы для плоского потока и приведенных выше диапазонов изменения основных его параметров.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Землянникова, Марина Владимировна, 1984 год
1. Абальянц С.Х. О предельной скорости потока в песчаном русле.- Гидротехника и мелиорация, 1982, № 10, с.25-27.
2. Аверьянов С.Ф. Фильтрация из каналов и её влияние на режим грунтовых вод.- М.: Колос, 1982.- 236 с.
3. Аветикян Ю.Л. 0 влиянии направленного движения воды на результаты лабораторного изучения фильтрационных свойств грунтов.- Изв.АН Арм.ССР, Сер.техн.наук,1961, т.14, № 2,с.50-56.
4. Агроскин И.И., Штеренлихт Д.В. Уточненная формула для коэффициента Шези С.- Гидротехника и мелиорация, 1965, И 9,с. 32-35.
5. Айвазян О.М. Сравнительная оценка современных формул по расчету коэффициента Шези.- Гидротехника м мелиорация,1979, № II, с.25-31.
6. Алтунин B.C. Мелиоративные каналы в земляных руслах.- М.: Колос, 1979.- 255 с.
7. Анцыферов С.М. О механизме образования песчаных форм.- Метеорология и гидрология, 1969, № 3, с.79-86.
8. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ. Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.- 488 с.
9. Балакаев Б.К. Каракумский канал.- Ашхабад.: Ылым, 1979,194 с.
10. Бендат Дни, Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.- М.: Мир, 1971.- 408 с.
11. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа.: Пер. с англ.- М.: Мир, 1983.- 312 с.
12. Васильченко Г.В., Нелипович Н.Б. Прибор для измерения скоростей течения жидкости электрохимическим способом.- Труды координационных совещаний по гидротехнике, Л.: Энергия,13
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.