Введение 3
1 Взаимодействие руслового и пойменного потоков и его типизация 5
2 Изучение эффекта взаимодействия потоков, движущихся с
различными скоростями, в лабораторных условиях 11
3 Расчёт скоростного поля потока по методике В.Н. Гончарова 22
3.1 Описание методики 22
3.2 Расчет скоростного поля потока 27
4 Изучение скоростного поля потока в лабораторных условиях 38
Заключение 50
Список использованной литературы 52
На территории России более двух миллионов рек, все они в той или иной степени играют важную роль в структуре водопользования. Большая часть рек, протекающих по равнинной территории нашей страны, - это реки с поймами.
Поймы всегда представляли огромный интерес для хозяйственной деятельности человека, современная гидрология также не стала исключением. Постепенно возрастают темпы строительства гидротехнических сооружений, водохозяйственных объектов и другого использования земель, затрагивающих поймы рек. Необходимо не только обеспечить наличие научного обоснования выбора конструкции, оптимального места размещения вышеперечисленных объектов, но и разработать системы их защиты от неблагоприятных воздействий речного потока.
Наибольший интерес в этой ситуации представляют иногда опасные максимальные расходы воды. В связи с тем, что даже не аномальные поднятия уровня воды в реке, будь то привычное весеннее половодье или дождевой паводок, сопровождаются выходом воды на пойму, огромной проблемой являются корректные наблюдения за максимальными расходами на таких реках. Чаще всего эти расходы либо не фиксируются совсем, либо измеряются не ежегодно по причине того, что паводочные работы по измерению расхода при затопленной пойме сопряжены с рядом трудностей, кроме того, они не всегда надёжны.
Помимо этого, распределение скоростей в русле потока неоднородно. Это связано с различной крупностью донных отложений стрежневой и прибрежной фракций, зарастанием берегов, а также влиянием различных мезоформ. При взаимодействии потоков, двигающихся с различными скоростями, возникает так называемый кинематический эффект. Это явление связано с кардинальной перестройкой поля скоростей, поэтому очень важно уделить внимание изучению именно скоростного поля таких сложносоставных потоков...
В ходе выполнения работы все поставленные задачи были выполнены. В лаборатории водных исследований на кафедре гидрометрии был оборудован специальный гидрометрический лоток и проведен ряд экспериментов с целью изучения взаимодействия потоков, двигающихся с различными скоростями.
По полученным данным были построены кривые зависимости Q = f (H), анализ которых позволил сделать вывод о том, что при малом наполнении лотка пропускная способность русла заметно снижается под влиянием взаимодействия руслового и пойменного отсеков, но с ростом заполнения лотка влияние этого взаимодействия на пропускную способность русла становится все менее значимым. Также были построены кривые зависимости коэффициента значимости кинематического эффекта взаимодействия потоков, двигающихся с различными скоростями, от средней скорости потока, исходя из анализа которых был сделан вывод, что при средних скоростях потока больше 0,6 м кинематический эффект взаимодействия потоков не оказывает влияния на пропускную способность русла лотка
В ходе дальнейшей работы было изучено скоростное поле взаимодействующих потоков в лабораторных условиях. Экспериментальные данные сравнивались с результатами расчета по методике В.Н. Гончарова. После чего были построены эпюры распределения скоростей по ширине потока. Выявлены значительные расхождения значений опытных и расчетных скоростей в области взаимодействия потоков, а в пристенных областях эпюры скоростей почти полностью совпали.
Проанализировав полученные результаты, можно предположить, что для более точного описания скоростного поля потока необходимо уточнение методики В.Н. Гончарова, либо разработка кардинально новой методики, направленной на изучение скоростного поля непосредственно в области взаимодействия потоков. Для чего требуется дальнейшее проведение подобных экспериментальных работ и изучение натурных данных.
На основе проведенных исследований в учебный процесс студентов 4-го курса бакалавриата по направлению подготовки 05.03.05 «Прикладная гидрометеорология», профиль «Прикладная гидрология» была внедрена лабораторная работа по дисциплине «Динамика русловых потоков», направленная именно на изучение эффекта взаимодействия потоков, двигающихся с различными скоростями.
Кроме того, результаты работы по изучению взаимодействия потоков, двигающихся с различными скоростями, были доложены на Студенческой Конференции, которая проходила в РГГМУ 25 апреля 2019 года.
