Математическое моделирование осредненных характеристик потока в открытых руслах и глубоких водоемах

• Автор: Саттарова, Лола Маликовна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 122 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр>
Введение
Глава I. К ВОПРОСУ ОСРЕДНЕНИЯ УРАВНЕНИЯ РЕЙНОЛЬДСА И КЛАССИФИКАЦИИ ОДНОМЕРНОГО ТЕЧЕНИЯ РЕАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В РУСЛАХ. II § I.I. О методах интегральных осреднений в теории русловых
процессов
§ 1.2. Об одной модификации полуэмпирической теории турбулентных течений Прандтля и Кармана
§ 1.3. Классификация и модельные представления селевых
явлений в горных и предгорных регионах
§ 1.4. Гидромеханическая классификация и методика расчета осредненшх характеристик течения реальных жидкостей в открытых руслах
§ 1.5. Обобщенные модели расчета осредненных характеристик потока неоднородных и многокомпонентных жидкостей и жидкообразных сплошных сред в открытых руслах. 39 Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ В ОЗЕРАХ И ВОДОХРАНИЛИЩАХ
§ 2.1. Модельные приближения динамики волнового режима и
паводка в водохранилищах
§ 2.2. Краткое описание морфометрических параметров
крупных водоёмов СНГ
§ 2.3. Сравнительные исследования осредненых характеристик элементов ветровых волн во вновь созданных водохранилищах. 54 Глава 3. КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСРЕДНЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ БАССЕЙНА САРЕЗ-
СКОГО ОЗЕРА
§ 3.1. Усойский завал плюс Сарезское озеро - новейшая природная система, её изученность и проблемы
§ 3.2. Сбор и статистическая обработка климатических
характеристик бассейна Сарезского озера
§ 3.3. Исследование осредненных параметров гидрологических
и фильтрационных процессов в бассейне озера Сарез
§ 3.4. Вопросы моделирования волновых течений при гравитационном обвале или сходе берегового оползня в глубокие водоемы (на примере Сарезского озера).ч
Заключение
Список литературы

ВВЩЕНИЕ.
Экстенсивное расширение площадей поливного земледелия обусловило строительство многоцелевых гидроузлов и гидроэнергетических комплексов на базе крупных водохранилищ и развитие различного уровня ирригационных систем в горно-предгорных и равнинных районах Средней Азии [6,691 и в других засушливых зонах бывшего СССР. Достаточно отметить, что с 1929 по 1989 годы в Таджикистане было построено более 10 тыс. гидротехнических сооружений, проложено более 30 тыс.км магистральных и распределительных каналов и около 30 км ирригационных тунелей под хребтами высоких гор.
Следовательно, изучение гидрологических и гидрофизических процессов в открытых, руслах, в частности, в горных реках, втекающих в водохранилища и вытекающих из них, методами математического моделирования представляет большое научное и практическое значение. До настоящего времени в гидравлике выжным является, например, разработка более эффективной методики расчета осредненных характеристик потока в реках, каналах и других водоводах. Немаловажное народнохозяйственное значение имеет и моделирование таких гидрофизических внутриводоемных процессов как явление переноса влекомых и взвешенных наносов в реках и каналах, а также вглубь водоема, накопление их на трассе водного транспорта, вблизи гидроузлов и других сооружений. Наряду с обычной гидродинамикой потока определяющую роль в этих процессах играют и волновые явления в водоемах, происходящие под воздействием розы ветров, обвалов и оползней береговых отложений, а также динамика паводковых и селевых потоков. Представляет интерес также сравнительное изучение элементов ветровых волн в водохранилищах различных регионов, созданных почти

одновременно в пятидесятые годы.
Более 80 лет всеобщи! интерес представляет комплексное изучение бассейна Сарезского озера,сформировавшегося в 1911 году СП.
С усилением миграциии населения, освоением склоновых земель под орошение и развитием инфраструктуры в горно-предгорных зонах Централной Азии весьма актуальным является изучение особенностей формирования и закономерностей движения участившихся селевых и оползневых явлений методами математического моделирования [54].
К настоящему времени накоплен достаточно большой объём исходных данных наблюдений по изучению волновых явлений в водохранилищах, воздействию водохранилищ на отдельные элементы природной среды. Особенно много наблюдений проведено в 1950-1980 гг. и продолжают проводиться за гидробиологическими, гидрохимическими и гидрологическими режимами водоемов в России, Украине, Грузии и Узбекистане. Так, в трудах гидрологического института и других учреждений России опубликован огромный первичный материал с предварительными обработками и обобщениями по волновым гидрохимическим и гидрологическим характеристикам Цимлянского (1958), Кайраккумского (1956), Новосибирского (1956) и многих других, водохранилищ. Эти материалы проанализированы и обобщены в работах [25,14,31,32,33,63,68). Проблемы численного моделирования гидро-лого-гидрофизических и гидротермических процессов начиная с шестидесятых годов были впервые поставлены и решены В [11,16,461.
Значительные разработки по изучению селевых потоков и волновых явлений в горных водохранилищах проведены в [19,70,73,72,75].
Как правило источниками питания многих горных рек Центральной Азии являются воды ледово-снегово-дождевого происхождения и составляют более 70% среднегодового стока. Основная часть этих

В следующем параграфе дадим классификацию течения жидкостей, группируя их на однородные (ньютоновские) и многокомпонентные (вязко-пластические) жидкости.
§ 1.4. Гидромеханическая классификация и методика расчета осредненных характеристик течения реальных жидкостей в открытых руслах.
1.4.1. Следуя основному принципу механики [38] о равенстве суммы внутренних сил сплошной среды сумме внешних и массовых сил РЯ1о, из системы уравнений (1.1.11) для определения осредненной по вертикали скорости установившегося одномерного течения получим следующее дифференциальное соотношение:
сИт(О)- + ц2()2+...+рп()п] = р1ор(и)й2 (1.4.1)
где рк= 1»“; к-1,2
•а ()'«а*
Таким образом, принятие предпосылки (1.1.9) привело нас к более обобщенному уравнению относительно распределения осредненной скорости равномерного движения по вертикали в поперечном сечении установившегося потока в открытом русле. Из (1.4.1) при д(0)=0, п=1, следует известное в гидромеханике, гидравлике, гидрологии и т.д., уравнение ламинарного движения однородных вязких жидкостей; при т(0)0, п=1 из (1.4.1) следует известное уравнение установившегося течения вязкопластических жидкостей согласно реологической модели Шведова-Бингама [52], а при т(0)=0, 1/0, Цк=0, к=1,2
Интегрируя (1.4.1) в пределах от 0 до г, считая, что в точке г=0 (например, на свободной поверхности потока) скорость равномерного установившегося движения жидкости достигает своего максимума