Введение 3
Глава 1. Общие понятия о селевых потоках 4
Глава 2. Описание методов расчета 10
2.1.1. Селевой эксперимент в бассейне реки Чемолган 10
2.1.2. Данные по экспериментам 12
2.2.1 Модель транспортно-сдвигового процесса 13
2.2.2. Результаты расчетов с применением модели Ю.Б. Виноградова 16
2.3.1. Модель неустановившегося движения воды 20
2.3.2. Разбивка объекта на расчетные участки 23
2.3.3. Выбор расчетных интервалов времени и шагов по длине 24
2.3.4. Боковой приток и оттток 25
2.3.5. Характеристики гидравлических сопротивлений русла 25
2.3.6. Начальные и граничные условия. Условия сопряжения 26
2.3.7. Алгоритм решения разностных уравнений 28
Глава 3. Физико-географическое описание объектов 32
3.1. Рельеф 34
3.2. Климат 35
3.3. Почвы и растительность 37
3.4. Селевые потоки в русле ручья Чат-Баш 38
3.5. Селевые потоки в русле реки Баддон 39
Глава 4. Результаты моделирования 42
4.1. Моделирование неустановившегося движения воды для участка реки Ардон 42
4.2. Расчет скоростей движения наносоводного селевого потока по формулам В.В. Голубцова и И.И. Херхеулидзе 48
4.3. Моделирование неустановившегося движения воды для участка реки Ардон с изменением коэффициента шероховатости 50
4.4. Моделирование неустановившегося движения воды на руч. Чат-Баш 53
4.5. Расчет скоростей движения наносоводного селевого потока по формулам В.В. Голубцова и И.И. Херхеулидзе 56
4.6. Моделирование неустановившегося движения воды для участка ручья Чат-Баш с изменением коэффициента шероховатости 57
Заключение 60
Список литературы 62
Селевые потоки — это катастрофическое явление природы, поражающее своими масштабами и последствиями. Всего с 1990 по 2013 год было зафиксировано 1420 чрезвычайных ситуаций, связанных с селевыми потоками и паводками, что составляет 30 процентов от общего числа чрезвычайных ситуаций. В России до 20 % территории находится в селеопасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Еще в 1966 г. на территории СССР было зарегистрировано более 5 тысяч селевых бассейнов, и их число неизменно растет. Само слово сель берет свои корни из арабского языка, где J^ переводится как «бурный поток». По словам Ю.Б. Виноградова сель- это горный поток, состоящий из смеси воды и рыхлообломочной породы.
Целью данной курсовой работы являлся расчет транспортно-сдвигового процесса движения селевого потока. При этом выполнялись следующие задачи:
1. Анализ методов исследования селевых потоков, включая экспериментальные.
2. Приводится модель транспортно-сдвиговых селевых потоков и анализ основных характеристик селя.
3. Расчет наносоводных селей при задании различных параметров
4. Анализ полученных результатов исследования.
В ходе данной работы были рассмотрены основные типы селевых потоков и соответствующие им процессы формирования, такие как сдвиговый и транспортно-сдвиговый. Также был проведен анализ существующих методов исследования селевых потоков, к ним относятся уникальный Чемолганский эксперимент, проведенный в 1972-1978 годах (под руководством Ю, Б, Виноградова). Мною рассмотрена транспортно-сдвиговая модель формирования селей, разработанная Виноградовым Ю. Б., которая ориентирована на потоки высокой плотности. Также анализировалось влияние различных факторов на величину расхода, например, воздействие угла наклона на величину критического расхода, расход селевого потока в зависимости от уклона и влажности ПСМ, изменение расхода селевого потока в зависимости от расхода воды и длины участка. Рассчитанная по модели функция приращения твёрдого материала по длине тальвега при малом увлажнении ПСМ была подтверждена данными по Чемолганскому эксперименту.
Расчет наносоводных селевых потоков проводился на 2 объектах с использование модели неустановившегося движения воды, а именно на участке р. Ардон и для руч. Чат-Баш. Моделирование р. Ардон проводилось по данным 2014 года по заданию ОАО «Севкавгипроводхозом» в целях защиты территории в долине р. Баддон для строящейся Зарамагской ГЭС-1. Расчет по гидродинамической модели увязывает данные расходов, уровней и гидравлических характеристик на всем протяжении прохождения селевого потока, и в заданных нескольких сценариях, исходные данные были уточнены, так как число Фруда, которое отражает меру кинетичности, было превышено. Моделирование производилось для 5 вариантов расчета ливневых паводков и наносоводных селей различной обеспенности с изменением коэффициента шероховатости (от 0,075 до 00,095).В ходе расчетов были получены значения скоростей и расходов воды , когда начинается подтопление территории. Кроме того, проводилось сравнение результатов, полученных по модели с аналитическими формулам И. И. Херхеулидзе и В.В. Голубцова. Так как данные формулы учитывают лишь глубину и уклон потока, полученные значения скоростей селевого потока существенно различались.
На ручье Чат-Баш расчеты проводились по заданию ОАО «Севкавгипроводхозом» для защиты города Тырныауз. Также была проведена увязка гидравлико- морфометрических характеристик, расходов, уровней. В результате были получены значения основных характеристик селя, таких как скорость, уровень и расход. Производились эксперименты с изменением коэффициента шероховатости (0,075-0,095). Подтопление отвалов горно-обогатительного комбината г. Тырныауз начиналось при расходе в 167 м3/с, по расчетам модели минимальный расход составил 175,8 м3/с при n=0,075, наибольший расход получился 185,9 м3/с при n=0,09. Амплитуда колебания скорости, полученной по аналитическим формулам и по модели на ручье Чат-Баш составила 1,4. Несмотря на то, что модель неустановившегося движения воды не учитывает гранулометрический состав и плотность селевого потока она является увязанной системой. Что приводит нас к существующим проблемам в селеведении, а именно недостаточное количество гидрологических постов и селевых станций.
Таким образом, в ходе данной работы был широко рассмотрен транспортно-сдвиговый процесс формирования селя, проанализированы методы его расчета, а также промоделированы селевые потоки, возникающие под действием данного процесса в различных условиях формирования.
