Введение 3
1 Методология частично инфинитного моделирования 5
1.1 Ликвидация неустойчивости решений модели методами частично
инфинитного моделирования 5
1.2 Уравнение неустановившегося режима движения речного потока 9
2 Метод выделения периодов (метод Шустера) 15
3 Формирование базы данных для исследования 24
3.1 Инструментарий 24
3.2 Ряды скоростей течения рек Ленинградской области 26
4 Обработка рядов скоростей течения рек 29
4.1 Построение периодограмм рядов скоростей 32
Заключение 45
Список использованных источников 46
Приложение А - Скорости потока р. Стрелка
Для описания процесса неустановившегося движения воды в открытых руслах используются дифференциальные уравнения, впервые полученные Сен-Венаном в 1871 году. Существуют различные формы записи этих уравнений.
Система уравнений одномерной гидравлической идеализации для деформируемых русел способна решать непростые задачи, связанные с прогнозами паводков и половодий, размывами в нижних бьефах ГЭС, сгонно-нагонными явлениями и т. п.
Однако существуют проблемы, которые не представляется возможным решить посредством данной системы. Это образование в быстротоках периодических поверхностных волн; низкочастотные колебания скорости в реках и каналах при неизменных граничных условиях, грядообразование [1].
Система уравнений Сен-Венана:
. dh _Q:i SQ 2aQ dQ l°~dx~(XRF^ +gF~dt+gF^ dx;
dF dQ /
dz dG
B — + — = qAx,t dt dx
где ■ о - уклон реки, %0;
л - уровень воды, м;
Q2- расход воды, м3/с;
:-2 - коэффициент Шези;
' - площадь поперечного сечения, м2;
Л - гидравлический радиус, м;
71 - модуль притока, м2/с.
Целью исследования является выявление низкочастотных колебаний в пульсациях скоростей в натурных данных на примере р. Стрелка.
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
а) провести измерения пульсации скоростей потока при различных соотношениях уклона поверхности и уклона дна;
б) провести обработку полученных рядов скоростей речных потоков;
в) рассчитать период низкочастотных колебаний скоростей потока по методу Шустера.
В ходе выполнения исследования были получены следующие результаты:
а) проведены измерения пульсации скоростей потока при различных соотношениях уклона поверхности и уклона дна;
б) проведена обработка полученных рядов скоростей речных потоков;
в) рассчитан период низкочастотных колебаний скоростей потока по методу Шустера.
Получено, что реки Стрелка низкочастотный период пульсации скоростного потока равен 17 минутам. Период не зависит от соотношения уклонов дна и водной поверхности.
