ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Гидравлика. Геотехника. Гидротехническое строительство

Возбуждение искусственной поперечной циркуляции в открытом русле косонаправленными донными циркуляционными порогами

  • Кловский Алексей Викторович - Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева (РГАУ — МСХА им. К.А. Тимирязева)
  • Козлов Дмитрий Вячеславович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.9.1158-1166
Страницы: 1158-1166
Введение. Рассмотрен способ борьбы с наносами на бесплотинных водозаборных гидроузлах в виде искусственной поперечной циркуляции (ИПЦ), возбуждаемой в потоке перераспределением удельных расходов воды по ширине подводящего русла. Одним из наиболее простых и эффективных наносозащитных элементов, работающих по данному принципу, является косонаправленный донный циркуляционный порог (КДЦП). Интенсивность формируемой в потоке ИПЦ зависит от режима водотока и планово-геометрических характеристик донной преграды. Имеющиеся рекомендации по выбору рациональных характеристик КДЦП для условий бесплотинного забора воды из рек носят противоречивый характер и требуют уточнения. Цель исследования — изучение характера взаимодействия КДЦП с модельным потоком без водоотделения при различных планово-геометрических характеристиках порога и экспериментальных гидравлических режимах его работы на физической модели с неразмываемым руслом, а также оценка степени влияния определяющих параметров на интенсивность возбуждаемой в потоке ИПЦ. Материалы и методы. Использованы физические модельные гидравлические исследования, теоретические расчеты. Изучены пять гидравлических режимов работы донных преград с различными планово-геометрическими характеристиками на физической модели с неразмываемым руслом. Проведен множественный регрессионный анализ полученных экспериментальных данных. Результаты. Представлены результаты лабораторных гидравлических исследований условий работы КДЦП. Разработаны экспериментальные графические зависимости, характеризующие интенсивность возбуждаемой в потоке ИПЦ. Составлено уравнение множественной регрессии в объеме полученных материалов. Выводы. Установлено определяющее влияние на интенсивность возбуждаемой ИПЦ относительной высоты порога и угла установки преграды к борту лотка (береговой линии). Экспериментально доказана неэффективность работы КДЦП в условиях высоких горизонтов воды с точки зрения возбуждения в потоке ИПЦ, что не нашло отражения в работах предшествующих исследователей.
  • водозаборные гидроузлы;
  • русловые наносы;
  • искусственная поперечная циркуляция;
  • косонаправленный донный циркуляционный порог;
  • регрессионный анализ;
Литература
  1. Филончиков А.В. Водозаборные гидроузлы. Фрунзе : Кыргызстан, 1990. 371 с.
  2. Абидов М.М. Регулирование наносного режима при водозаборе на горно-предгорных участках рек : дис. ... канд. техн. наук. М., 2006. 199 с.
  3. Nakato T., Ogden F.L. Sediment control at water intakes along sand-bed rivers // Journal of Hydraulic Engineering. 1998. Vol. 124. Issue 6. Pp. 589–596. DOI: 10.1061/(asce)0733-9429(1998)124:6(589)
  4. Bettes R. Sediment transport & alluvial resistance in rivers // R&D Technical Report W5i 609. 2008. 178 p.
  5. Wilcock P.R., Pitlick J., Cui Y. Sediment transport primer estimating bed-material transport in gravel-bed rivers // USDA Forest Service RMRS-GTR-226. 2009. 78 p.
  6. Alomari N.K., Yusuf B., Ali T.A.M., Ghazali A.H. Flow in a branching open channel: a review // Pertanika Journal of Scholarly Research Reviews. 2016. Vol. 2. Issue 2. Pp. 40–56.
  7. Youguo M., Suzhen Z. Sediment control for irrigation intakes // Journal of Hydrodinamics, Ser. B 1. 2001. Pp. 122–126.
  8. Румянцев И.С., Кловский А.В. Научный обзор изученности вопросов проектирования и безнаносной эксплуатации бесплотинных водозаборных гидроузлов // Международный технико-экономический журнал. 2014. № 2. С. 101–106.
  9. Moghadam M.K., Bajestan M S., Sedghi H. Sediment entry investigation at the 30 degree water intake installed at a trapezoidal channel // World Applied Sciences Journal. 2010. Vol. 11. Issue 1. Pp. 82–88.
  10. Жулаев Р.Ж. Поперечная циркуляция в открытом русле, возбуждаемая перераспределением расхода // Известия АН КазССР. Сер. : Энергетическая. 1959. Вып. 2 (16). С. 15–29.
  11. Жулаев Р.Ж., Соболин Г.В. Возбуждение поперечной циркуляции в открытом русле при помощи порога переменной высоты. Ташкент : Изд-во УзИНТИ, 1967. 19 с.
  12. Соболин Г.В. Защита сооружений на реках и каналах от наносов. Фрунзе : Кыргызстан, 1968. 199 с.
  13. Соболин Г.В. Борьба с наносами при водозаборе в каналы оросительных систем горно-предгорной зоны : дис. … д-ра техн. наук. М. : МГМИ, 1987. 425 с.
  14. Karami H., Farzin S., Sadrabadi M.T., Moazeni H. Simulation of flow pattern at rectangular lateral intake with different dike and submerged vane scenarios // Water Science and Engineering. 2017. Vol. 10. Issue 3. Pp. 246–255. DOI: 10.1016/j.wse.2017.10.001
  15. Ouyang H.-T. Investigation on the dimensions and shape of a submerged vane for sediment management in alluvial channels // Journal of Hydraulic Engineering. 2009. Vol. 135. Issue 3. Pp. 209–217. DOI: 10.1061/(asce)0733-9429(2009)135:3(209)
  16. Kalathil S.T., Wuppukondur A., Balakrishnan R.K., Chandra V. Control of sediment inflow into a trapezoidal intake canal using submerged vanes // Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering. 2018. Vol. 144. Issue 6. P. 04018020. DOI: 10.1061/(asce)ww.1943-5460.0000474
  17. Bejestan M.S., Azizi R., Ghomeshi M. Scour depth at the edge of different submerged vanes shapes // Journal of Applied Sciences. 2012. Vol. 12. Issue 4. Pp. 362–368. DOI: 10.3923/jas.2012.362.368
  18. Beygipoor G., Bajestan M., Kaskuli H.A., Nazari S. The effects of submerged vane angle on sediment entry to an intake from a 90 degree converged bend // Advances in Environmental Biology. 2013. Vol. 7. Issue 9. Pp. 2283–2292.
  19. Бондаренко В.С. Разработка и исследования бесплотинного водозабора для рек с тяжелыми гидрологическими и наносными режимами : дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск : НИМИ, 1975. 212 с.
  20. Снежко В.Л. Гидродинамическое регулирование расхода низконапорных водопропускных гидротехнических сооружений : дис. … д-ра техн. наук. М. : МГУП, 2012. 365 с.
СКАЧАТЬ (ENG)