Рассмотрение существующих методов расчета транспорта наносов в открытых потоках без наличия взвешенных, с большим их содержанием и дефицитом наносов. Характеристика формирования транспорта наносов в зимний период. Разработка моделей для их расчета.
Аннотация к работе
Институт водных проблем РАН Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в Институте водных проблем РАН Защита состоится «23» июня 2008г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул.Важную часть этих загрязнений составляют сбросы в водостоки, наносы, смываемые с городских территорий всех видов. Имеется ввиду то обстоятельство, что водный поток кроме наносов в своем составе имеет значительное количество снеговой массы или шуги. В настоящее время имеется значительное количество работ, в которых рассмотрены проблемы транспорта наносов как потоком без наличия в нем взвешенных наносов, так и потоком с большим их содержанием. Поскольку транспорт наносов водными потоками на урбанизированных территориях осуществляется посредством переноса частиц, как в городских реках, так и в сооружениях водостока (причем часто городские реки по существу являются объектом водостока в закрытом коллекторе, как, например, реки Неглинка, Каховка, Хохловка и др. в городе Москве), то необходимо отдельное рассмотрение следующих процессов: 1. Учитывая различные условия поступления наносов в водотоки, в сезоны: конец осени - начало зимы, зима, конец зимы - начало весны, необходимо рассмотреть эти особенности в отношении характера транспорта наносов.Перемещение воды на урбанизированных территория в реках и каналах подо льдом в зимний период можно рассмотреть как поток с изменяющейся в разной степени шероховатостью стенок. Хардена, показано, что для потока имеющего ледяное покрытие профиль скорости имеет следующий вид: при Z <Z1, (1) при Z? Z1, (2) где: - постоянная Кармана; - средняя по вертикали скорость потока с открытой поверхностью; - динамическая скорость, обусловленная донной шероховатостью; - напряжение трения на дне; , ; - уровень, на котором t = 0; - параметр, характеризующий относительную шероховатость ледяного покрова и дна; и - отметки льда и дна соответственно. Янгом было сделано обобщение практически всех зарубежных исследований транспорта наносов, включая грядовый режим движения наносов. С целью получения натурных данных, описывающих динамику течений и позволяющих рассчитывать транспорт наносов на городских реках в январе-феврале 2005 г., на полигоне в нижнем бьефе Чикинского гидроузла проводились измерения скоростей течения, уровня водной поверхности, структуры, состава и динамики ледового покрова при различных попусках в нижний бьеф гидроузла. Отсюда следует важный вывод: при реализации расчетов по математической модели распространения примесей в водном потоке покрытом льдом или перед кромкой ледяного покрова следует рассматривать изменение коэффициента обмена во времени при подъеме и спаде уровней воды с различной дискретностью счета по пространственным координатам и по времени.Показаны существенные различия в формирование стока наносов на урбанизированных территориях в зимний период по сравнению с таковыми на речных бассейнах вне урбанизированных территорий. Выделены подпериоды зимнего периода, условиям в которых должны адекватно отвечать модели для расчета транспорта наносов водными потоками на урбанизированных территориях. Впервые выявлены закономерности переноса наносов водными потоками в зимний период, которые учитывают как особенности изменения в этот период физических характеристик водного потока и частиц наносов, так и формы транспорта наносов. Полученные новые экспериментальные и натурные данные по динамике течений и транспорту наносов в открытом и покрытом льдом (имитацией ледяного покрова при проведении экспериментов в лабораторных условиях) водных потоках дают возможность существенно скорректировать известные ранее соотношения, предложенные для расчета расхода наносов переносимых водным потоком при различных условиях поступления воды и наносов в водные объекты (коллекторы водостока, городские реки) в зимний период. Предложены новые расчетные модели для различных потоков, включая стеснение потока, полунапорный и напорный потоки, а также потоки при наличии ледяного покрова.