Введение 3
Глава 1. Физико-географическое описание объектов исследования. 5
1.1. Физико-географическое описание бассейна реки Паша, ее гидрологические особенности. 5
1.2. Физико-географическое описание бассейна канала Широкого, его гидрологические особенности. 7
1.3. Физико-географическое описания бассейнов рек выбранных для определения коэффициента сопротивления 8
Глава 2. Методы расчёта давления воды на плотины и плоские затворы, а также методы расчета равномерного, неравномерного и неустановившегося движения воды. 14
2.1. Определение параметров сопротивления, 17
2.2. Методы расчёта неустановившегося движения воды. 23
Глава 3. Расчёты давления воды на плотины и плоские затворы, а также расчеты равномерного, неравномерного и неустановившегося движения воды. 30
3.1. Определение силы гидростатического давления на поверхности (плотины, затворы, плотинные подъемные устройства). 30
3.2. Расчет установившегося движения воды в трубах и каналах. 36
3.3. Определение и расчёт коэффициента сопротивления. 45
3.4. Расчёт неустановившегося движения воды. 55
3.4.1. Гидравлико-морфометрические характеристики русел рек. 55
3.4.2. Выбор расчетного участка. 57
3.4.3. Г идравлико-морфометрические характеристики участков реки. 58.
3.5. Расчет неустановившегося движения на участках реки Паша и канала Широкий. 60
3.6. Порядок задания исходной информации. Выдача результатов на печать. 61
3.7. Проведения расчета неустановившегося движения воды на выбранных объектах и анализ полученных результатов. 64
Выводы 70
Заключение 71
Список литературы 72
Приложение 73
Целью дипломной работы был расчет равномерного, неравномерного движения воды при проектных изысканиях и неустановившегося движения воды в руслах и каналах. Неустановившееся движение исследовалось для природных объектов. Определялся интервал изменения коэффициента сопротивления для различных объектов, находящихся в разных зонах формирования стока.
Расчет неустановившегося движения при помощи численного моделирования позволяет в выбранной расчетной области с любым расчетным шагом получить характеристики потока, измененные во времени и в пространстве, которые сложно определяются в натурных условиях: уровень и расход воды, скорость течения. В этом заключается перспективность рассмотренного метода при решении многих практических вопросов. Но необходимо помнить о "подводных камнях" и связаны они в основном с коэффициентом сопротивления, задаваемым в модели, по этой причине в работе отведены отдельные главы по его расчёту и анализу.
Таким образом, можно определить задачи работы:
• Сбор, анализ и определение параметра сопротивления, описание объектов для которых определялись коэффициенты
• Проведение расчётов равномерного и неравномерного движения воды при проектных изысканиях
• Создание информационной базы для моделирования неустановившегося движения воды: сбор, анализ и систематизация данных по уровням, расходам воды, гидравлико-морфометрическим характеристикам выбранных створов, реки Паша и канала Широкий.
• Систематизация исходной информации, занесение ее в оболочку модели.
• Проведение расчетов по неустановившемуся движению воды, и анализ полученных результатов.
Работа состоит из 3-х глав, введения и заключения. В конце работы приведён список использованной литературы и приложения.
В 1-й главе приведена физико-географическая и гидрологическая характеристика объектов исследования: бассейнов реки Паша и канала Широкий. А так же физико-географическая и гидрологическая характеристика рек Териберка, Кица, Ура, Кола, Лотта, Дон, Енисей, Сосна, выбранных для более детального определения интервала изменения коэффициента сопротивления в различных условиях формирования стока.
Вторая глава состоит из трех частей: в первой части рассмотрены некоторые теоретические аспекты связанные с методиками расчета гидравлических задач для проектных организаций. Во второй части рассмотрены наиболее часто используемые методы определения коэффициента сопротивления. В третей части рассмотрены некоторые теоретические аспекты неустановившегося движения воды в реках; здесь приведены основные определения и уравнения, описываются задачи и основные методы расчёта неустановившегося движения.
Третья глава целиком посвящена расчётам и содержит в себе всю информационную базу для моделирования.
В работе была получена большая изменчивость коэффициента шероховатости для разных водных объектов. Проведено осреднение данных коэффициентов за летний, зимний период и за три года для каждой реки при разной водности и сравнение их с таблицами Срибного. Также были рассчитаны коэффициенты шероховатости по формулам Агроскина и Павловского сравнены с коэффициентами шероховатости, рассчитанными по формуле Шези-Маннинга.
Была выявлена зависимость коэффициента шероховатости от глубины наполнения русла реки, скорости течения и расхода воды, что подтверждает функциональную природу параметра.
Получено, что коэффициент шероховатости и показатель степени, определяемые по формуле Шези-Маннинга, не соответствуют тем величинам, которые закладываются в расчеты. Коэффициент сопротивления можно определять двумя способами: используя постоянный коэффициент шероховатости или задать коэффициент сопротивления как функцию от модуля расхода. Второй способ будет более достоверным, что свидетельствуют различные графики зависимости модуля расхода от глубины при различной водности рек.
Для успешного проведения расчета были рассмотрены методами расчета неустановившегося движения и со спецификой работы с моделью Gidrl, численная схема которой, была разработана институтом гидродинамики.
Была собрана исходная информация об измеренных уровнях и расходах по выбранным годам с разной водностью и систематизирована информация о гиравлико - морфометрических характеристиках выбранных участков при помощи расчетов и аппроксимаций. После чего он был откорректирован.
После сбора информации был проведен расчет неустановившегося движения: занесение информации в модель, устранение останов программы и анализ полученных результатов при помощи сравнения с измеренными данными о расходах воды. Для получения удовлетворительного результата расчетов были проведены многократные численные эксперименты, при которых уточнялись морфометрические характеристики и коэффициенты шероховатости.
Наилучшее совпадение рассчитанного и измеренного гидрографов приходится на многоводный год и год со средней водностью для равнинной реки. Это связанно с тем, что при увеличении начального расхода воды уменьшается необходимость уточнения морфометрии и коэффициентов шероховатости.
