Прогноз эрозионных процессов и транспорта наносов

• Автор: Магомедова, Алла Витальевна
• Шифр специальности: 05.14.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 428 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭРОЗИОННЫХ

ПРОЦЕССОВ

1.1. Классификация эрозионных процессов и методы их прогноза .

1.2. Факторы, определяющие интенсивность эрозионных процессов и транспорт наносов

1. Характеристики физикомеханических свойств несвязных грунтов

2. Структура и статистические характеристики турбулентности водных потоков в деформируемых руслах .
1.3. Механизм взаимодействия турбулентного потока с подстилающим грунтом и критерии устойчивости последнего.

1.4. Механизм транспорта наносов водным потоком и

методы расчета твердого расхода

Глава П. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА РАЗМЫВА НЕОДНОРОДНЫХ ПО КРУПНОСТИ
НЕСВЯЗНЫХ ГРУНТОВ .
2.1. Объект и задачи исследования .
2.2. Гидравлические установки, измерительная аппаратура, методика и программа исследований .
2.3. Результаты исследований кинематической структуры потока в размываемом русле .
2.4. Результаты экспериментальных исследований процесса общего размыва неоднородных по крупности несвязных грунтов
Глава . РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТУРБУЛЕНТНОГО
ПОТОКА С НЕСВЯЗНЫМ ГРУНТОМ
. 3.1. Расчет характеристик физикомеханических свойств
русловых грунтов и наносов
3.2. Установление закона распределения максимумов
мгновенных скоростей потока .
. 3.3. Статистические характеристики динамического воздействия турбулентного потока на неподвижные частицы несвязного грунта и критерии срыва последних . .
. 3.4. Установление закономерности изменения в процессе размыва гранулометрического состава поверхностного
слоя несвязного грунта
ч 3.5. Алгоритм расчета неразмывающих скоростей потока для
неоднородных по крупности несвязных грунтов . . .
Глава У.ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ТРАНСПОРТА НЕСВЯЗНОГО ГРУНТА
ТУРБУЛЕНТНЫМ ПОТОКОМ
4.1. Взаимодействие турбулентного потока с переносимыми частицами грунта, статистические характеристики срывающих и взвешивающих турбулентных возмущений . .
4.2. Расчет осредненных параметров траекторий переносимых потоком твердых частиц
4.3. Разработка методики расчета транспорта наносов
при водной эрозии несвязных грунтов
4.4. Алгоритм расчета расхода руслоформирующих наносов
в турбулентном потоке и сопоставление с экспериментальными и натурными данными
Глава У. ПРОГНОЗ ОБЩЕГО РАЗМЫВА РУСЕЛ, СЛОЖЕННЫХ НЕСВЯЗНЫМИ
И СВЯЗНЫМИ ГРУНТАМИ . . . . . .
5.1. Расчет распределения предельных размывов в заданном створе русла 2.
5.2. Разработка алгоритма расчета общего размыва русел применительно к одномерной модели неустановившегося руслового потока .
5.3. Разработка алгоритма расчета общего размыва слабо извилистых русел при установившемся течении плановая задача .
5.4. Сопоставление результатов расчета общего размыва несвязных грунтов с данными гидравлических исследований.
Глава У1.РЕШЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПО ПРОГНОЗУ ЭРОЗИОННЫХ
ПРОЦЕССОВ И ТРАНСПОРТА НАНОСОВ .
6.1. Установление допускаемых неразмывающих скоростей водного потока для неоднородных по крупности несвязных грунтов при расчете каналов .
6.2. Расчет среднего диаметра и предельных фракций каменной наброски из неоднородного материала .
6.3. Расчет предельного размыва и транспорта наносов в каналах при наличии ветрового волнения
6.4. Учет неоднородности грунта при расчете местного размыва.
6.5. Методика расчета параметров поверхностносклоновой эрозии несвязных грунтов
6.6. Определение допускаемой длины отстойников
ВЫВОДЫ . .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Уточнению шкал гидравлической крупности, совершенствованию аналитических формул для ее расчета путем учета формы частиц, режимов осаждения, температуры воды, концентрации взвеси и других факторов посвящены работы А. А.В. Караушева I0, М. В.Кравцова , Б. М.Левина , В. В.Романовского , Д. Я.Соколова и др. В настоящее время при практических расчетах используются шкалы гидравлической крупности В. Н.Гончарова , А. В.В. Романовского . Для решения задач по прогнозу водной эрозии необходимо знание аналитической связи между геометрической и гидравлической крупностью твердых частиц. Сложность динамического взаимодействия твердых частиц с обтекаемыми массами жидкости обусловила многообразие формул для расчета гидравлической крупности. В этой связи рациональным для практического использования является способ выражения гидравлической крупности наносов через стандартную гидравлическую крупность при турбулентном режиме обтекания, предложенный В. Н.Гончаровым . Геометрические размеры частиц несвязного грунта в поверхностном слое, их форма и гранулометрический состав обусловливают величину шероховатости русел. В случае зернистой шероховатости, сформированной потоком в русле из однородного несвязного материала, средняя высота выступов шероховатости связана с размером частиц зависимостью Д0,7сР В. Н.Гончаров, . В.Н. Гончаров, . При транспорте потоком разнозернистой смеси наносов, гранулометрический состав которой отличен от состава грунта, слагающего ложе потока, средняя высота выступов зернистой шероховатости должна устанавливаться с учетом крупности как донных отложений, так и транспортируемых наносов И. В.Егиазаров, . К числу характеристик грунтов, используемых в эрозионных расчетах, относятся плотность материала частиц грунта рг и плотность отложений ротл . Плотность частиц грунта зависит от их минералогического состава. В.Н. Гончаров, Е. И.Сергеев и др. Пористость всех окатанных фракций примерно одинакова и равна 0, 0, В. В.Охотин, . Коэффициент сплошности речных отложений составляет для песчаных отложений 0,, для гравелистых 0,, для песчаногравелистых 0, Г. И.Шамов, . При отсутстиш данных изысканий плотность отложений несвязных грунтов при достаточном уплотнении может быть принята по данным Г. Анализ показателей физикомеханических свойств несвязных грунтов свидетельствует о необходимости, в целях повышения надежности эрозионных расчетов, использования следующих способов определения основных характеристик грунта установления закона распределения размеров частиц по непосредственным данным гранулометрического анализа, определения гидравлической крупности частиц по существующим шкалам гидравлической крупности, определения плотности отложений грунта по непосредственным данным натурных изысканий. Механизм водной эрозии и транспорта наносов обусловлен турбулентностью водных потоков, статистические характеристики которой определяют закономерности эрозионных процессов. Согласно современным представлениям, сложившимся на основе теоретических работ А. Н.Колмогорова и А. М.Обухова, турбулентный поток состоит из совокупности вихревых возмущений с различными размерами и периодами движения. Крупномасштабные возмущения, соизмеримые с поперечными размерами потока, возникают вследствие неустойчивости основного течения и, превращая энергию, заимствованную от осредненного движения, в энергию турбулентных пульсаций, передают ее по каскаду вихрей от более крупных к более мелким вплоть до мельчайших, механическая энергия которых превращается в тепловую за счет сил внутреннего трения, обусловленных вязкостью. Эти представления нашли подтверждение и развитие в работах по исследованию турбулентности открытых водных потоков. Наблюдения, проведенные путем визуализации течений в лабораторных лотках с использованием следящей киносъемки А. Б.Клавен, Б. А.Фидман, , подтвердили наличие в турбулентном потоке крупных структурных образований с вертикальными размерами порядка глубины потока и вытянутых вдалъ. В работах М. А.Великанова , В. Н.Гончарова , Д. И.Гринвальда , К. В.Гришанина , С. Иокоси i, 8 , А. Б.Клавена , , А. Н.Лялина , В. Михайловой , И. К.Никитина , Б.