К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ ТРАНСПОРТА НАНОСОВ

Анатолий Павлович Лепихин, Анна Анатольевна Возняк

Аннотация


Обсуждается проблема высокой погрешности расчетных соотношений, предлагаемых для оценки транспорта наносов в естественных водотоках. Многочисленные эмпирические расчетные соотношения, полученные и успешно используемые на одних водотоках, могут давать погрешность в 1000% при их использовании на других реках. Расчетные формулы, отработанные на гидравлических лотках, каналах, оказываются не приемлемыми для конкретных рек, естественных русел. Проблема возникла вследствие сложности геометрии естественных водотоков и неоднородности состава донных отложений. Рассматриваются два подхода, применяемые в настоящее время в оценке транспортирующей способности русловых потоков. Они отражены в речной гидравлике еще во второй половине XVIII в. работами А. Шези и П. Дюбуа. Определены и теоретически доказаны условия и возможности применения того или иного метода. Направление П. Дюбуа отличают детальное изучение влияния отдельных факторов на основе многочисленных экспериментальных моделей, построение на этой основе достаточно строгих физических моделей, усложнение расчетных соотношений, включение в них новых дополнительных параметров. С методом А. Шези связано построение исходной максимально упрощенной физической модели, а калибровочные параметры для конкретных условий устанавливаются на основе натурных наблюдений или качественных оценок, поэтому такие параметры менее точны, но более устойчивы. Показано, что, несмотря на научную привлекательность подхода с построением и использованием более сложных моделей, содержащих новые дополнительные параметры, включение в расчетные модели дополнительных параметров обусловливает включение и дополнительных погрешностей, связанных с оценкой этих параметров. Доказана эффективность обоих подходов, а применение того или иного подхода определяется условиями и характером решаемых задач, объемом и точностью задания исходных данных.

 

doi 10.17072/2079-7877-2020-4-125-136.


Ключевые слова


транспортирующая способность потока; гидравлические характеристики потока; расход наносов; гидравлический режим

Полный текст:

PDF

Литература


Алексюк А.И., Беликов В.В. Моделирование течений мелкой воды с областями обмеления и разрывами дна // Журнал вычислительной математики и математической физики, 2017. Т. 57. № 2. С. 316–338.

Баренблатт Г.И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке // Прикладная математика и механика, 1953. Т.17. №3. С. 261–274.

Горбачев П.Ф. Формулы скорости течения жидкости. М., Л.: ОНТИ. Гл. ред. строительной лит., 1936. 171 с.

Гришанин К.В. Динамика речных потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 428 с.

Католиков В.М. О статье «транспортирующая способность речного потока» // Ученые записки РГГМУ. 2019. №56. С.188–193.

Экспериментальные исследования и гидравлическое моделирование речных потоков и руслового процесса / А.Б. Клавен, З.Д. Копалиани. СПб.: Нестор-История, 2011. 504 с.

Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном законе размеров частиц при дроблении // Доклады АН СССР. 1941. Т. 31. C.99–101.

Колмогоров А.Н. О новом варианте гравитационной теории движения взвешенных наносов // Вестник Моск. ун-та. 1954. № 3. С.41–45.

Королев В.Ю. О распределении размеров частиц при дроблении // Информатика и ее применения, 2009. Т.3. Вып.3. С.60–68.

Крамер Г. Математические методы статистики. М.:. Мир, 1975. 648 с.

Лепихин А.П., Капитанова Е.Н., Казаков А.Г. К методике расчета транспортирующей способности русловых потоков // Вопросы гидрологии и водной экологии Камских водохранилищ и их водосбросов: межвуз. сб. науч. тр.. Пермь, 1985. С.111–118.

Лепихин А.П., Тиунов А.А. Современные гидродинамические модели русловых процессов // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, 2019. №4. С.114–143.

Петровская О.А. Оптимизация методов расчета расхода донных наносов с учетом гидравлических параметров рек: автореф. диссертации канд. техн. наук. СПб.: Изд-во ГГИ, 2018. 26 с.

Россинский К.И., Дебольский В.К. Речные наносы. М.: Наука, 1980. 218 с.

Форхгеймер Ф. Гидравлика. М., Л.: ОНТИ, 1935. 615 с.

Чоу В. Гидравлика открытых каналов. М.: Строиздат, 1969. 462 с.

Шмакова М.В., Кондратьев С.А. Транспортирующая способность речного потока // Ученые записки РГГМУ. 2019. №56. С.171–187.

Berger R.C., Tate J.N., Brown G.L., Savant G. Adaptive Hydraulics (AdH) Version 4.5 // Hydrodynamic User Manual. 2015 (January).

Bogardi J. Sediment transport in alluvial streams // Akadémiai Kiadó, Budapest. 1974. 826 p.

Delft3D-FLOW Simulation of multi-dimensional hydrodynamic flows and transport phenomena, including sediments User Manual January 12, 2011 Delft Deltares. 672 p.

Du Buat P.-L.-G. Principes d’hydraulique et de pyrodynamique / Paris, 1816.

Henderson, F. M. Open channel flow. McMillan. New York, 1966. 273 p.

Hickin, E.J. River Geomorphology: Chapter 4 Sediment Transport, 1995. 106 p.

Lane, E.W “The importance of fluvial geomorphology in hydraulic engineering.” Proc. ASCE, 1955. 81, Paper 745, P. 1–17.

Reference Manual “RiverFlow2D Two-Dimensional River Dynamics Model”, August, 2016, Hydronia LLC.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


 


ISSN: 2079-7877

Адрес издателя и учредителя: 614990, ПГНИУ, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, географический факультет.

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66784 от 08 августа 2016 г.

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2017.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons С указанием авторства 4.0 Всемирная.