Гидравлические сопротивления зарастающих речных русел
|
Сокращения 3
Введение 4
1 Исследования зарастания речных русел 6
1.1 Анализ результатов опубликованных исследований 8
1.2 Исследования В.С. Боровкова 11
1.3 Исследования Е.А. Леонова 14
1.4 Постановка задач 27
2 Особенности зарастания участка р. Оредеж 28
3 Формирование скоростного поля и учет стока в заросшем русле 35
3.1 Влияние зарастания на русловой процесс 35
3.2 Численная модель формирование скоростного поля 50
4 Гидравлические сопротивления зарастающих речных русел в
условиях высоких дождевых паводков 67
4.1 Натурные исследования 67
4.2 Физическая модель участка р. Оредеж 76
4.3 Расчет гидравлических сопротивлений при разной степени
зарастания русла по его длине 89
Заключение 94
Список использованных источников 99
Введение 4
1 Исследования зарастания речных русел 6
1.1 Анализ результатов опубликованных исследований 8
1.2 Исследования В.С. Боровкова 11
1.3 Исследования Е.А. Леонова 14
1.4 Постановка задач 27
2 Особенности зарастания участка р. Оредеж 28
3 Формирование скоростного поля и учет стока в заросшем русле 35
3.1 Влияние зарастания на русловой процесс 35
3.2 Численная модель формирование скоростного поля 50
4 Гидравлические сопротивления зарастающих речных русел в
условиях высоких дождевых паводков 67
4.1 Натурные исследования 67
4.2 Физическая модель участка р. Оредеж 76
4.3 Расчет гидравлических сопротивлений при разной степени
зарастания русла по его длине 89
Заключение 94
Список использованных источников 99
Малые, средние, а иногда и большие реки в межень зарастают водной растительностью, которая оказывает значительное дополнительное сопротивление движению руслового потока. Как отмечает К.В. Гришанин, растительность является особым и очень сложным видом шероховатости.
Зарастание рек - сложный процесс, развитие которого обусловлено совместным влиянием естественных и антропогенных факторов. Растительное сообщество в ходе своего развития и жизнедеятельности меняет условия своего существования, подчиняясь естественным закономерностям. Вместе с тем активная деятельность человека на водосборе реки вносит существенные коррективы в процессы развития травяной биомассы. Основные факторы, обусловливающие развитие водной растительности можно объединить в следующие группы:
-гидрологический режим реки;
-термический режим;
-естественный химический состав воды;
-антропогенное воздействие.
Гидравлические сопротивления зарастающих русел рек являются одной из основных проблем речной гидравлики. Правильный и аргументированный учет гидравлических сопротивлений должен иметь место в расчетах важнейших характеристик речного потока, таких как средняя скорость, расход воды и др.
Вместе с тем степень изученности характеристик течения в заросших руслах недостаточна как для инженерных расчетов, так и для разработки концепций о гидродинамических закономерностях таких течений.
Цель исследования заключается в количественной оценке коэффициентов сопротивления для речных русел, подверженных зарастанию, и разработке методики учета стока малых зарастающих рек в период прохождения паводков .
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития и распространения в одолюбивой растительности, а также особенности режима гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
2. Выявить определяющие факторы и установить критериальные комплексы для обобщенной количественной оценки при зарастании.
3. Получить расчетную формулу для коэффициентов шероховатости в зависимости от системно-зональных гидрологических факторов.
4. Оценить гидравлические сопротивления зарастающих речных русел малых водотоков в различные фазы вегетации.
5. Разработать модель гидрометрического учета стока зарас тающих рек.
6. Разработать методику и алгоритмы автоматизированного учета стока зарастающих рек для внедрения их компьютерной технологии в гидрологическую сеть.
Новая, разрабатываемая методика подразумевает под собой ввод обеспеченных значений коэффициента шероховатости в определение расчетных уровней воды по формулам равномерного движения с последующим их использованием в расчётах обеспеченных расходов воды дождевых паводков по формулам, рекомендованных Сводом правил СП 33 -101-2003. Так же, разрабатываемая методика основана на расчетно -вычислительном факторе речного русла, при котором значения коэффициента шероховатости будут зависеть от конкретных параметров потока и характеристик русла. Таким образом, новая методика с физической точки зрения будет более обоснована, и значения коэффициентов шероховатости будут оценены более объективно .
Зарастание рек - сложный процесс, развитие которого обусловлено совместным влиянием естественных и антропогенных факторов. Растительное сообщество в ходе своего развития и жизнедеятельности меняет условия своего существования, подчиняясь естественным закономерностям. Вместе с тем активная деятельность человека на водосборе реки вносит существенные коррективы в процессы развития травяной биомассы. Основные факторы, обусловливающие развитие водной растительности можно объединить в следующие группы:
-гидрологический режим реки;
-термический режим;
-естественный химический состав воды;
-антропогенное воздействие.
Гидравлические сопротивления зарастающих русел рек являются одной из основных проблем речной гидравлики. Правильный и аргументированный учет гидравлических сопротивлений должен иметь место в расчетах важнейших характеристик речного потока, таких как средняя скорость, расход воды и др.
Вместе с тем степень изученности характеристик течения в заросших руслах недостаточна как для инженерных расчетов, так и для разработки концепций о гидродинамических закономерностях таких течений.
Цель исследования заключается в количественной оценке коэффициентов сопротивления для речных русел, подверженных зарастанию, и разработке методики учета стока малых зарастающих рек в период прохождения паводков .
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития и распространения в одолюбивой растительности, а также особенности режима гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
2. Выявить определяющие факторы и установить критериальные комплексы для обобщенной количественной оценки при зарастании.
3. Получить расчетную формулу для коэффициентов шероховатости в зависимости от системно-зональных гидрологических факторов.
4. Оценить гидравлические сопротивления зарастающих речных русел малых водотоков в различные фазы вегетации.
5. Разработать модель гидрометрического учета стока зарас тающих рек.
6. Разработать методику и алгоритмы автоматизированного учета стока зарастающих рек для внедрения их компьютерной технологии в гидрологическую сеть.
Новая, разрабатываемая методика подразумевает под собой ввод обеспеченных значений коэффициента шероховатости в определение расчетных уровней воды по формулам равномерного движения с последующим их использованием в расчётах обеспеченных расходов воды дождевых паводков по формулам, рекомендованных Сводом правил СП 33 -101-2003. Так же, разрабатываемая методика основана на расчетно -вычислительном факторе речного русла, при котором значения коэффициента шероховатости будут зависеть от конкретных параметров потока и характеристик русла. Таким образом, новая методика с физической точки зрения будет более обоснована, и значения коэффициентов шероховатости будут оценены более объективно .
Гидравлические сопротивления зарастающих русел рек являются одной из основных проблем речной гидравлики. Правильный и аргументированный учет гидравлических сопротивлений должен иметь место в расчетах важнейших характеристик речного потока, таких как средняя скорость, расход воды и др.
Водная растительностьоказывает значительное влияние на характеристики течения, транспорт наносов и морфологию рек.
Скорости течения ослабевают в областях с растительным покровом и под влиянием турбулентности. Транспортирующая способность наносов часто снижается в областях, заросших водной растительностью, там, где взвешенные наносы могут оседать. Область сопротивления растительного покрова может так же направить водный поток к тем местам, где растительность от сутствует, являясь причиной повышения скоростей и размыва. Поэтому важно учитывать сопротивления растительного покрова при вычислении геоморфологических изменений в реках.
Однако степень изученности характеристик течения в заросших р услах недостаточна ни для расчетов, ни для разработки новых концепций и теорий о гидродинамических закономерностях таких течений.
Цель исследования заключается в количественной оценке коэффициентов сопротивления для речных русел, подверженных зарастанию, и разработке методики учета стока малых зарастающих рек в период прохождения паводков .
Разрабатываемая методика подразумевает под собой ввод обеспеченных значений коэффициента шероховатости в определение расчетных уровней воды по формулам равномерного движения с последующим их использованием в расчётах обеспеченных расходов воды дождевых паводков по формулам, рекомендованных Сводом правил СП 33 -101-2003. Помимо этого, эта методика будет основана на расчетно-вычислительном факторе речного русла, при котором значения коэффициента шероховатости будут зависеть от конкретных параметров потока и характеристик русла.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития и распространения в одолюбивой растительности, а также особенности режима гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
2. Выявить определяющие факторы и установить критериальные комплексы для обобщенной количес твенной оценки при зарастании.
3. Получить расчетную формулу для коэффициентов шероховатости в зависимости от системно-зональных гидрологических факторов.
4. Оценить гидравлические сопротивления зарастающих речных русел малых водотоков в различные фазы вегетации.
5. Разработать модель гидрометрического учета стока зарастающих рек.
6. Разработать методику и алгоритмы автоматизированного учета стока зарастающих рек для внедрения их компьютерной технологии в гидрологическую сеть.
Для решения поставленных задач были проведены натурные и лабораторные исследования по изучению гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
В рамках натурных исследований на реке Оредеж был выбран и оборудован экспериментальный участок.
Река Оредеж была выбрана не случайно. На данном этапе своего существования исследуемый водоток очень интенсивно з арастает водной растительностью. Главными причинами интенсивного зарастания руслареки высшими водными растениями являются:
-создание каскада дамб и плотин местного назначения, которые уменьшили скорость течения на реке; повлияли на формирование большего количества застойных зон;
-в бассейне реки, в последние 30 лет, образовалось большое количество сельскохозяйственных предприятий, промышленный сток из которых поспособствовал интенсивному развитию водной растительности в русле и на пойме реки.
Высшие водные растения верховий реки Оредеж составляют 29 видов, относящихся к 23 родам, распределенным между 18 семействами. Они являются представителями 3 классов и 2 отделов высших сосудистых растений.
На экспериментальном полигоне производится ежемесячный мониторинг состояния реки с составлением ортофотоплана по снимкам с камеры высокого разрешения...
Водная растительностьоказывает значительное влияние на характеристики течения, транспорт наносов и морфологию рек.
Скорости течения ослабевают в областях с растительным покровом и под влиянием турбулентности. Транспортирующая способность наносов часто снижается в областях, заросших водной растительностью, там, где взвешенные наносы могут оседать. Область сопротивления растительного покрова может так же направить водный поток к тем местам, где растительность от сутствует, являясь причиной повышения скоростей и размыва. Поэтому важно учитывать сопротивления растительного покрова при вычислении геоморфологических изменений в реках.
Однако степень изученности характеристик течения в заросших р услах недостаточна ни для расчетов, ни для разработки новых концепций и теорий о гидродинамических закономерностях таких течений.
Цель исследования заключается в количественной оценке коэффициентов сопротивления для речных русел, подверженных зарастанию, и разработке методики учета стока малых зарастающих рек в период прохождения паводков .
Разрабатываемая методика подразумевает под собой ввод обеспеченных значений коэффициента шероховатости в определение расчетных уровней воды по формулам равномерного движения с последующим их использованием в расчётах обеспеченных расходов воды дождевых паводков по формулам, рекомендованных Сводом правил СП 33 -101-2003. Помимо этого, эта методика будет основана на расчетно-вычислительном факторе речного русла, при котором значения коэффициента шероховатости будут зависеть от конкретных параметров потока и характеристик русла.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития и распространения в одолюбивой растительности, а также особенности режима гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
2. Выявить определяющие факторы и установить критериальные комплексы для обобщенной количес твенной оценки при зарастании.
3. Получить расчетную формулу для коэффициентов шероховатости в зависимости от системно-зональных гидрологических факторов.
4. Оценить гидравлические сопротивления зарастающих речных русел малых водотоков в различные фазы вегетации.
5. Разработать модель гидрометрического учета стока зарастающих рек.
6. Разработать методику и алгоритмы автоматизированного учета стока зарастающих рек для внедрения их компьютерной технологии в гидрологическую сеть.
Для решения поставленных задач были проведены натурные и лабораторные исследования по изучению гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел.
В рамках натурных исследований на реке Оредеж был выбран и оборудован экспериментальный участок.
Река Оредеж была выбрана не случайно. На данном этапе своего существования исследуемый водоток очень интенсивно з арастает водной растительностью. Главными причинами интенсивного зарастания руслареки высшими водными растениями являются:
-создание каскада дамб и плотин местного назначения, которые уменьшили скорость течения на реке; повлияли на формирование большего количества застойных зон;
-в бассейне реки, в последние 30 лет, образовалось большое количество сельскохозяйственных предприятий, промышленный сток из которых поспособствовал интенсивному развитию водной растительности в русле и на пойме реки.
Высшие водные растения верховий реки Оредеж составляют 29 видов, относящихся к 23 родам, распределенным между 18 семействами. Они являются представителями 3 классов и 2 отделов высших сосудистых растений.
На экспериментальном полигоне производится ежемесячный мониторинг состояния реки с составлением ортофотоплана по снимкам с камеры высокого разрешения...
