Studies of the shape of the free flow surface formed on a concentrated drop
Abstract
The methodology for calculating the fracture of ice fields on a concentrated drop is based on a large database of initial data, including the shape of the free flow surface and the speed of movement of ice floes. The relevance of the topic under consideration is beyond doubt. In this connection, it becomes necessary to conduct a series of laboratory studies, the purpose of which is to describe the free flow surface at the drop. The destruction of ice fields and the provision of successful passage through waterworks is possible with the creation of the threshold-weir system, in which their mutual influence on the formation of velocities and free surface takes place. Currently, there are no reliable ways to plot free surface curves above the threshold and weirs.
The paper sets out the tasks of studying the effect of the presence of a concentrated drop on the position of the free surface of the flow and the dynamics of the movement of ice floes during the spring ice drift. The methods of performing the tasks are based on experimental research. Laboratory studies on the movement of ice floes through a concentrated drop were carried out on a specially created installation. At the same time, the criteria of similarity and scale of modeling were selected. Equations for determining the velocities of ice floes on the approach to the main spillway are obtained. Studies of the free flow surface have made it possible to obtain empirical dependences for their description, which are also necessary when performing calculations on ice breakage. A comparison of laboratory and theoretical research data was performed, which showed sufficient convergence. Practical recommendations on the use of the obtained results are given.
References
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.
