Исследования формы свободной поверхности потока, образующейся на сосредоточенном перепаде
Аннотация
Методика расчета разлома ледяных полей на сосредоточенном перепаде основывается на большой базе исходных данных, включая форму свободной поверхности потока и скорости перемещения льдин. Актуальность рассматриваемой темы не вызывает сомнений. В связи с чем возникает необходимость проведения серии лабораторных исследований, целью которых является описание свободной поверхности потока на перепаде. Разрушение ледяных полей и обеспечение успешного пропуска через гидроузлы возможно при создании системы «порог-водослив», в которой имеет место их взаимное влияние на формирование скоростей и свободной поверхности. В настоящее время нет надежных способов построения кривых свободной поверхности над порогом и водосливами.
В работе поставлены задачи по изучению влияния наличия сосредоточенного перепада на положение свободной поверхности потока и динамику движения льдин во время весеннего ледохода. Методы выполнения поставленных задач основываются на экспериментальных исследованиях. Лабораторные исследования по изучению движения льдин через сосредоточенный перепад проводились на специально созданной установке. При этом был выполнен подбор критериев подобия и масштаба моделирования. Получены уравнения для определения скоростей движения льдин на подходе к основному водосбросному сооружению. Исследования свободной поверхности потока позволили получить для их описания эмпирические зависимости, которые также необходимы при выполнении расчетов по разлому льдин. Выполнено сопоставление данных лабораторных и теоретических исследований, которое показало достаточную их сходимость. Приведены практические рекомендации по использованию полученных результатов.
Литература
Козлов Д. В., Бузин В. А., Фролова H. Л. и др. Опасные ледовые явления на реках и водохранилищах России: Монография / Д.В. Козлов, В.А. Бузин, H.Л. Фролова, С.А. Агафонова, B.Л. Бабурин, Л.С. Банщикова, Горошкова Н.И., А.С. Завадский, И.Н. Кры-ленко, К.Л. Савельев, К.Д. Козлов, Л.Ф. Бузина. Под общей ред. проф., д.т.н. Козлов Д.В. – М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2015. – 348 с.
Атавин А.А., Зиновьев А.Т., Кудишин А.В. Планирование попусков в нижний бьеф Новосибирского гидроузла в условиях экстремальных гидрологических ситуаций. – Барнаул, Ползуновский вестник, №4, 2005, с. 95-100.
Фомичева Н. Н., Кофеева В. Н. Беззаторный пропуск льда через гидроузлы в эксплуатационный период. Журнал: Научные проблемы водного транспорта / Водные пути, порты и гидротехнические сооружения № 72(3) (2022): DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi72.296
Бузин В. А., Зиновьев А. Т. Ледовые процессы и явления на реках и водохранили-щах. Методы математического моделирования и опыт их реализации для практических целей (обзор современного состояния проблемы): Монография / В.А. Бузин, А.Т. Зиновь-ев. Барнаул: Изд-во ООО «Пять плюс». – 2009. – 168 с.
Савичев О. Г. Расчет заторных уровней речных вод на юге Западной Сибири / О.Г. Савичев. - Известия Томского политехнического университета, Т. 320, №1: Науки о Земле, 2012, с. 152-155.
Болгов Н. В., Борщ С. В., Хазиахметов Р. М. Опасные гидрологические явления: методы анализа, расчета и прогнозирования, смягчение негативных последствий / Н.В. Болгов, С.В. Борщ, Р.М. Хазиахметов // Тезисы докладов. VII Всероссийский гидрологи-ческий съезд (Санкт–Петербург). – СПб., 2013 – С.6–12.
Панфилов Д. Ф. Разрушение ледяных полей под влиянием местных изменений уровня воды // Гидротехническое строительство. 1965. № 12. С. 21–25.
Коржавин К. Н. Пропуск льда при строительстве и эксплуатации гидроузлов. М.: Энергия. 1973. 160 с.
N. Fomicheva, D. Panov, A. Kalashnikov. Studies of the movement of ice through low-pressure waterworks. Journal of Physics: Conference Series 2131 (2021) 032072. DOI:10.1088/1742-6596/2131/3/032072
Устинов Г. Н. Ледовые затруднения на гидроэлектростанциях Карелии. – Тру-ды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 3. – Л.: Энергия, 1976, с. 97-100.
Сокольников Н. М. Пропуск льда в строительный период через частично возве-денные сооружения на реках Сибири. – Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 10. – М.: Энергия, 1964, с. 6-10.
Плотников В. М., Бруссе А. Г. Пропуск паводковых расходов р. Хантайки во время строительства через гребень каменнонабросной плотины Усть-Хатайской ГЭС. – Гидротехническое строительство, 1971, «11, с.5-7.
Кореньков В. А. Пропуск льда при строительстве Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство. – 1979, №8. – С. 25–28.
Фомичев Б. С., Кротов С. А. Натурные исследования прочности льда Новоси-бирского водохранилища и р. Онега / Б. С. Фомичев, С. А. Кротов. – Изв. Вузов, Строи-тельство и архитектура, 1984, №9, с. 83-87.
Панфилов Д. Ф. Определение минимальной ширины пролетов плотины из условий пропуска льда. - Гидротехническое строительство, 1971, № 8.
Панфилов Д. Ф. Расчет гребенки плотины на пропуск льда // Гидротехническое строительство. 1958, №7. С.32–36.
Fomicheva N. N. The constructions, which provide passing of ice through low-pressure waterworks in spring period / Scince. Education. Practice: materials of the Intarnational University Science Forum (Canada, Toronto). May 27. 2020. Infinity Publishing. pp. 225-231. Doi: 10.34660/INF.2020.23.42.001.
Fomicheva N. N., Heckert E. V., Modina M. A., Beryoza I. G. Calculation of the frac-ture of ice fields at a concentrated drop. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 867 (2021) 012005. DOI 10.1088/1755-1315/867/1/012005
Чугаев Р. Р. Гидравлика. – Л.: Энергоиздат, 1982. – 672 с.
Готлиб Я. Л. Пропуск льда при строительстве и эксплуатации гидроузлов / Я. Л. Готлиб, В. А. Кореньков , К. Н. Коржавин и др. – М.: Энергия, 1973. – 160 с.
Циликин В. Ф. Моделирование пропуска льда при проведении лабораторных гидравлических исследований // Исследования и расчёты заторов льда, вопросы ледотер-мики и гидродинамики. Л.: Гидрометеоиздат. Вып.192. 1972. С.30-36.
Готлиб Я. Л. Пропуск льда через гидротехнические сооружения / Готлиб Я. Л., К.Н. Коржавин, В.А. Кореньков, И.Н. Соколов. – М.: Энергоатомиздат, 1990, 184 с.
