ВВЕДЕНИЕ 3
1 Проблема взаимодействия руслового и пойменного потоков 5
2 Анализ методов построения кривых на реках с поймами 18
3 Анализ исходных данных и оценка полученных результатов 36
3.1 Анализ и оценка исходных данных 36
3.2 Расчет коэффициентов Шези и шероховатости и их анализ 45
3.3 Расчет коэффициентов Буссинеска и Кориолиса и анализ 48 зависимостей аБ = f(H), а = f(H)
3.4 Анализ трансформации полей скоростей 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Поймы рек с древнейших времен являлись предметом интенсивного хозяйственного использования человеком. В настоящее время в связи с все большим размахом гидротехнического строительства и хозяйственного использования пойменных земель требования к расчетам пропускной особенности пойменных русел постоянно возрастают.
Однако точность этих расчетов является ниже современных требований. В основных руководствах по инженерной гидравлике и СНиПах господствует простейший подход к расчету пропускной особенности пойменного русла. Поперечное сечение расчленяется на отсеки-главное русло и поймы, потоки в которых рассматриваются как не связанные между собой, разделенные условными, лишенными сопротивления вертикальными плоскостями. После этого для расчета пропускной способности отсеков применяются обычные уравнения гидравлики в зависимости от режима движения, свойственного всему потоку. Гидравлическое сопротивление при этом учитывается обычным способом.
Кроме того, измерение расходов воды в условиях затопления поймы представляют значительно трудности, чем измерение в беспойменном русле. Эти трудности приводят к тому, что в ряде случаев при выходе воды на пойму расходы вовсе не измеряются. К тому же очень часто паводочные работы в пунктах учета стока сети УГМС проводятся не ежегодно. Поймы в свою очередь затопляются не ежегодно.
Цель работы: улучшить точность расчета максимального расхода воды на реках с поймами.
Задачи:
1. По данным УГМС построить профили сечения по гидростворам и определить отметки затопления пойм
2. Выделить фазы затопления пойм
3. Построить и проанализировать кривые зависимости
4. Вычислить коэффициенты шероховатости при различных уровнях воды и сравнить их с табличными
5. Исследовать коэффициенты Буссинеска и Кориолиса с изменением уровня воды
Расходы воды, измеряемые на поймах при малых их наполнениях, как правило, отличаются очень низкой точностью вследствие ряда обстоятельств (большая косоструйность и обратные течения, малые скорости течения воды).
В последнее время работами ученных, было раскрыто интересноев научном и важное в практическом плане явление взаимодействия руслового и пойменного потоков, суть которого заключалась в дополнительных затратах энергии на массообмен между ними.
Учет этого явления при расчетах максимальных расходов может повысить точность их расчетов. Также следует отметить, что для повышения паводочных измерений выдвигается вопрос о замене измерений расходов при высоких уровнях наблюдениями над уклонами водной поверхности.
Трудоемкие и не всегда надежные паводочные работы по измерению расходов воды заменяются значительно более простыми и поддающимися автоматизации наблюдениями на уровнях. Исходя из выше сказанного, нетрудно понять, почему в последнее время интерес к поймам, в частности, к расчетам их пропускной способности и гидравлических сопротивлений значительно возрос.
1. Методика Д.Е. Скородумова, основанная на уравнении движения потока с переменной массой, в данный момент является наиболее совершенной для расчетов пропускной способности сложносоставных русел. Однако, на данном этапе организации гидрологических наблюдений на сети гидрометслужбы расчет по этой методике затруднен и требует длительного времени и затрат средств, так как нужны измерения по крайней мере в двух створах. Поэтому целесообразно выделить несколько пойменных участков и створов в каждом УГМС с целью дальнейшей разработки этой методики.
2. Расчет пропускной способности русел по формуле Шези является наиболее доступным в настоящее время. Однако, этот расчет имеет допущение, так как формула Шези была выведена для равномерного движения. Кроме того, возникает ряд трудностей в связи с большим количеством эмперических формул для расчета коэффициента «с».
3. Формула Г.В, Железнякова, является наиболее удачной и совершенной из всех имеющихся на данном этапе формул для расчета коэффициента Шези. Формула Г.В. Железнякова применяется при любых значениях коэффициента n и R.
4. Таблицы, которыми в настоящее время пользуются для определения п, не учитывают всего многообразия факторов, влияющих на сопротивление руслового и пойменного потоков. Они отличаются сравнительно узкой детализацией и имеют большой диапазон значений n при одинаковых условиях. К недостатку этих таблиц следует отнести не учет типа взаимодействия руслового и пойменного потоков. Н.В. Барышниковым и Каном предложено новое направление разработки таблиц для определения n с учетом всех факторов, влияющих на сопротивление потока и с большей детализацией.
5. Анализ кривых Q = f(H), V = f(H), ш f(H), n = f(H) и другие для р. Горынь подтвердили сделанные уже другими авторами выводы о влиянии на пропускную способность русла пойменного потока. При выходе воды на пойму при 2 типе взаимодействия пропускная способность русла резко увеличивается.
6. Зависимость аб = f(H) и ak= f(H) тесно связана с сопротивлением в русле и пойме, она имеет противоположный характер изменения для пойменного и руслового потоков. Из-за плохого качества и количества измерений расходов на пойме значения аб и ак обладают малой точностью.
7. Пойменный поток оказывает существенное влияние на скоростное поле руслового потока. При 2 типе взаимодействия центр скоростей смещается в сторону, противоположную пойме. Также при выходе воды на пойму наблюдается область резкого падения скоростей на границе руслового и пойменного потоков.
8. После тщательного просмотра фондовых материалов по Украинскому УГМС следует признать низкое качество производства наблюдений и измерений на сети. Это подтверждается отсутствием измерений на большинстве объектов в период затопления пойм. На тех же объектах, где эти измерения проводились, как правило, отсутствовали данные об уклонах свободной поверхности. Кроме того, на большинстве объектов отсутствуют планы участков постов, а имеющиеся относятся к съемке 1953-1955 гг.
9. Целесообразным было бы рекомендовать Украинскому УГМС наладить производство регулярных наблюдений над уклонами свободной поверхности и измерение расходов воды на пойме. Производить съемку участков постов не реже одного раза в 5 лет.
