Тема: Особенности гидравлических сопротивлений речных русел

Природу в целом можно рассматривать как совершенную саморегулирующую систему. Саморегулирующимся или спонтанными называются такие механические или природные системы, которые способны путем внутренней перестройки продолжать выполнение своих функции при ограниченных изменениях внешних условий, в которых они развиваются.
Создание математической модели природной системы в целом очень сложная задача. Здесь же рассмотрим только одну из ее составляющих, а именно саморегулирующуюся систему «бассейн - речной поток - русло». Как в природной системе в целом, так и в ее составляющих принимая участие очень большое количество параметров. В процессе саморегулирования они находятся в сложной взаимосвязи и взаимодействии и часто подверженных влиянию различных случайных факторов.
Рассмотрим как же происходит процесс саморегулирования в этой системе выделив предварительно из нее несколько тесно взаимно связанных и взаимодействующих блоков: сток воды, сток наносов и русловые процессы, гидравлические сопротивления, ограничивающие факторы и ряд блоков в основном определяющие качество воды, в частности, биотические факторы. Последние, хотя и играют существенную роль в процессе саморегулирования исследуемой системы, но их анализ выходит за пределы данной работы.
Следует отметить, что основным фактором, связующим между собой остальные изменения, являются гидравлические сопротивления.
Именно проблема этих сопротивлений является одной из основных в гидравлике. В настоящее время результаты исследований сопротивлений весьма весомы в инженерной гидравлике, в частности они достигнуты фундаментальными исследованиями Зегжды и Никурадзе. В тоже время результаты исследований в речной гидравлике нельзя признать утешительными, как из-за сложности проблемы, большого разнообразия определяющих факторов, так и из-за низкого качества исходной информации.
Современные методы расчетов сопротивлений речных русел и их пропускной способности основаны на теории равномерного движения и таблицах для определения коэффициентов шероховатости. Последние страдают малой детализацией и большим субъективизмом. К тому же, точность определения коэффициентов шероховатости по ним низка.

Купить

Проведенный анализ и расчеты коэффициентов шероховатости по данным наблюдений на 40 реках СНГ и сравнение результатов расчета с табличными данными позволили сделать вывод, что тема в настоящее время актуальна.
Стоит отметить, что, к сожалению, существующие методы расчетов гидравлических сопротивлений речных русел являются несовершенными и требуют дальнейший разработки.
Таким образом, проделанный анализ и расчеты позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:
1. Осредненные величины отклонений расчетных данных от табличных в среднем примерно одинаковы для всех четырех таблиц (М.С. Срибного, В.Г. Чоу, Дж. Бредли, И.Ф.Карасева).
2. Практически все таблицы для определения коэффициентов шероховатости либо не учитывают, либо недоучитывают влияние глубин на коэффициенты шероховатости. Погрешности же расчетов достигают сотен процентов, что неприемлемо и является свидетельством о необходимости совершенствования этих таблиц.
3. Необходимо совершенствование методики организации
наблюдений за уклонами водной поверхности. В частности, необходимо проводить регулярные их измерения на всех стационарных постах Росгидромета.
4. Анализ полученный нами графической информации позволил подтвердить наличие четырех типов зависимостей коэффициентов шероховатости. К первому относятся реки, на которых наблюдается уменьшение коэффициентов шероховатости при увеличении глубины. Ко второму типу относятся реки, у которых наблюдается увеличение коэффициентов шероховатости с увеличением глубины. Третий и четвертые типы, точнее подтипы первого и второго типов, характеризуется уменьшением (увеличением) коэффициентов шероховатости при увеличении глубины, сменяемые в дальнейшем увеличением (уменьшением) значений коэффициентов шероховатостей. Выяснение же причины различия интенсивности изменения n при увеличении h, а тем более выделение определяющего фактора не предоставляется возможным, как из-за сложности проблемы, так и из-за отсутствия детальных описаний сопротивлений на участках, расположенных в расчетных створах.
5. Современное состояние с оценкой сопротивлений естественных речных русел с помощью таблиц И.Ф.Карасева, М.Ф. Срибного, В. Г. Чоу, Дж. Бредли указывают на необходимость принципиальных изменений в этом вопросе. Один из таких путей - это разработка системного подхода к рассмотрению саморегулирующей системы «бассейн - речной поток - русло реки», в котором определяющим фактором является сопротивления движению потоков. Для решения этой задачи необходимо проведение натурных экспериментов по комплексному изучению сопротивлений; русловых потоков, стока наносов и транспорта наносов, жидкого стока и других факторов.
6. Необходимо на основе натурной информации уточнить зависимость
вида д = д) и С = /(Б/д:д),а так же зависимость вида д = и
с = ЛБ).
7. Методика расчетов гидравлических сопротивлений, основанная на таблицах для определения коэффициентов шероховатости, имеет низкую точность и требует дальнейшего совершенствования. Погрешности при этом существенно превышают требуемую точность расчетов.

Купить