WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В весенне-зимний подпериод возможны осадки в виде снега, снега с дождем. Кроме этого происходит частичное таяние снега на не убираемых от снега территориях. В связи с этим водный сток поступает как в коллекторы, так и в городские реки.

Тоже происходит в весенний подпериод, когда водный сток формируется за счет дождя и таяния снега.

На рис.4 представлена качественная иллюстрация изменения расхода воды, удельного расхода наносов и средней концентрации взвешенных наносов по месяцам для одного из коллекторов водостока.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1

Рис. 4. Характерные изменения расходов воды Q, донных gT и взвешенных S наносов в водостоке по месяцам

За начальные значения Q0 и S0 приняты соответственно измеренные минимальные значения расходов воды и измеренные значения концентрации взвешенных наносов в октябре. Все остальные величины определялись по результатам расчетов. Измеренные величины были любезно предоставлены Мосводостоком.

Как можно видеть из этого графика, действительно имеет место разделение условий формирования транспорта наносов по подпериодам зимнего сезона.

При этом транспорт преимущественно во взвеси характерен для февраля, движение наносов в грядовом режиме имеет место в апреле, сплошное влечение наносов в виде монослоя отмечается в сентябре, дефицитные донные формы скорее всего образуются в октябре-ноябре, а перенос наносов в форме гряд, сплошного влечения монослоем уже по грядам и во взвешенном состоянии происходит в декабре и марте месяцах.

Именно это и является главной особенностью транспорта наносов водными потоками на урбанизированных территориях.

Для каждого подпериода, характеризуемого определенными условиями формирования транспорта наносов необходимо применять для расчета их расхода следующие соотношения, соответствующие модели процесса.

I. Движение наносов во взвешенном состоянии.

Общая концентрация взвешенных наносов

, (20)

где: – средняя по величине скорость потока, либо открытого, либо покрытого льдом, которая определяется в соответствии с принятыми формулами распределения скоростей течения по глубине потока; – гидравлическая крупность наносов определяется в соответствии с размерами частиц по формулам.

, (21)

где: – относительная плотность частицы; объем частицы; коэффициент сопротивления частицы (В.К. Дебольский, В. Граф); площадь частицы, нормальная к направлению ее перемещения.

Общий расход наносов:

(22)

II. Транспорт наносов в виде монослоя определяется по формуле (17), а и могут быть определены по формулам (18) и (19) соответственно. Стандарт вертикальной составляющей пульсации скоростей течения в зимний период уменьшается примерно на половину по сравнению с летними температурами воды. В условиях наличия ледяного покрова наоборот эта величина увеличивается в два раза по отношению к обычно принятым значениям.

, (23)

где: – вертикальная координата отсчитываемая от дна потока; – глубина потока.

III. Транспорт наносов в виде гряд определяется по формуле (24), а высота и – скорость смещения гряды могут быть определены по апробированным зависимостям (В.К. Дебольский, З.Д. Копалиани).

(24)

IV. Транспорт наносов в виде дефицитных форм определяется по формуле (14), а и могут быть определены по формулам (15) и (16) соответственно. – определяется по формуле (12). и – высота и скорость перемещения гряд и определяются по формулам для условий сплошного грядового движения наносов.

V. Транспорт наносов в виде гряд, движения монослоем по верховому склону гряды и перемещение наносов во взвеси рассчитывается суммированием результатов расчета по формулам (20-22).

При этом нужно учитывать, что гидравлическая крупность частиц и количество переносимых наносов в придонной области, рассчитывается для зимних условий, т.е. принимается во внимание температура воды близкая к нулю градусов, а концентрация в придонной области вычисляется по (12) так же с учетом зимних условий водного потока, как открытого, так и покрытого льдом.

Для каждого подпериода, характеризуемого определенными условиями формирования транспорта наносов необходимо применять для расчета их расхода следующие соотношения, соответствующие модели процесса представленные в работе.

Важно отметить, что размыв дна приводит к увеличению, а аккумуляция наносов к уменьшению величины критического расхода воды.

Динамика стесненного ГТС русла под ледяным покровом определяется величиной расхода воды не превышающего критическое значение, то есть то, которое приводит к разрушению ледяного покрова, определяемого выражением:

, (25)

где: – равномерно-распределенная нагрузка (кг/м); – ширина опор; – ширина пролета;

Разрушение ледяного покрова в створе ГТС происходит в середине створа, чему соответствует схема разрушения плиты с заделкой и опорами.

Далее для расчета расхода наносов используется выражение критической скорости потока в его придонной области.

Скорость течения в его придонной области подледного потока можно определить из следующего соотношения:

, (26)

где: – есть функция отношения толщины ледяного покрова к глубине потока и размеров частиц, слагающих дно русла :

(27)

Тогда расход наносов, перемещающихся по дну сплошным слоем определится согласно (12) и общий размыв определится введением времени прохождения расхода воды до того, как его величина превысила критическое значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты настоящих исследований сводятся к следующему:

  1. Показаны существенные различия в формирование стока наносов на урбанизированных территориях в зимний период по сравнению с таковыми на речных бассейнах вне урбанизированных территорий.
  2. Выделены подпериоды зимнего периода, условиям в которых должны адекватно отвечать модели для расчета транспорта наносов водными потоками на урбанизированных территориях.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Впервые установлено, что для городских рек использование соотношений для расчета гидравлических сопротивлений на основе Шези-Маннинга приводит к значительным погрешностям. В связи с этим предложен метод расчета гидравлических сопротивлений по параметрам скоростей течения.
  6. Предложены новые расчетные модели для различных потоков, включая стеснение потока, полунапорный и напорный потоки, а также потоки при наличии ледяного покрова.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Грицук, И.И. Транспорт наносов на урбанизированных территориях [Текст] / И.И. Грицук // VI Конференция «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей». – Москва, 2004. – С. 335-336.
  1. Griсuk, I.I. The especial hydraulic conditions of sediment transport at urban territories are under cold climate (snow-sediment mixture, ice, frazil etc.) [Text] / I.I. Griсuk // UNESCO IHP VI Workshop «Integrated urban water management in cold climate». – Trondheim, Norway, 2005. – Р. 67-68.
  1. Котляков, А.В. Натурные исследования динамики речного потока в нижнем бьефе гидроузла [Текст] / А.В. Котляков, И.И. Грицук, М.В. Дербенев, Н.К. Пономарев, С.А. Артемьев, М.Н. Авсяников, И.В. Лафи // Водные ресурсы. – 2007. – №4, Т.34. – С. 432-438.
  1. Котляков, А.В. Натурные исследования частично покрытого льдом потока в нижнем бьефе гидроузла во время прохождения волн попусков [Текст] / А.В. Котляков, М.А. Мордасов, Д.И. Исаев, В.А. Иванов, И.И. Грицук, Д.В. Шилов // Водные ресурсы. – 2007. – №5, Т.34. – С. 554-559.
  1. Грицук, И.И. Исследования динамики речного потока в нижнем бьефе гидроузла [Текст] / И.И. Грицук, В.К.Дебольский // Маккавеевские чтения. –Москва, 2007. – С. 21-25.
  1. Грицук, И.И. Динамика стесненного ГТС русла под ледяным покровом [Текст] / И.И. Грицук, В.К. Дебольский, Н.К. Пономарев // Всероссийская конференция «Ледовые и термические процессы на водных объектах России». – Москва, 2007. – С. 11-12.
  1. Gricuk, I.I. Transformation of sediment transport parameters by non-uniform stream at parts of the cross-sections contraction of alluvial stream [Text] / I.I. Gricuk, V.K. Debolsky, N.K. Ponomarev // Proceedings of the tenth international symposium on river sedimentation «Effect of river sediments and channel processes on social, economic and environmental safety». – Moscow, 2007. – Р. 131-136.
Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»