Влияние фильтрации через дно русла на кинематику потока и статистические характеристики рельефа дна

• Автор: Землянникова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА. .

1.1. Влияние фильтрационных потоков на систему

поток размываемое русло .

1.2. Статистические характеристики рельефа дна и кинематическая структура руслового потока

над грядовым рельефом .

1.3. Постановка задач экспериментальных исследований

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов в лаборатории кафедры гидравлики МГШ
2.2. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов в ЦНИИКИВРе
2.3. Оценка погрешностей измерений.
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ . .
3.1. Обработка данных об осреднениях и пульсацион
ных характеристиках руслового потока.
3.2. Зависимости для определения статистических характеристик донных форм .
3.3. Спектральный анализ параметров рельефа дна. . .
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ
ПОТОКРАЗМЫВАЕМОЕ РУСЛО С ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ
ПОТОКАМ.
4.1. Структура руслового потока при наличии фильтрации .
стр.
4.2. Статистические характеристики донных форм и их связь с гидравлическими параметрами руслового потока при наличии фильтрации.
4.3. Предложения по учету величины и направленности фильтрации через дно при расчетах допускаемых неразмывающих скоростей и коэффициентов Шези С в размываемых руслах . .
вывода П
ЛИТЕРАТУРА


Одним из малоизученных, но важных факторов влияющих как на кинематику потока, так и на формирование рельефа дна является фильтрация подруслового потока как в естественных (реках), так и в искусственных (каналах) руслах. При этом фильтрация имеет как "положительное" (в русло) так и "отрицательное" (из русла) направление. Разгрузка подземных вод в реки и подпитывание подземных водоносных горизонтов речными водами - часто встречающееся явление / ,,, и др. Если уровень воды в реке выше уровня стояния грунтовых подземных вод, то происходит инфильтрация речной воды из реки в сторону берега. Кисис-Хеви и др. Если же уровень грунтовых вод выше, чем уровень в реке - происходит разгрузка грунтовых вод в реку (реки Колхидской низменности и др. Фильтрация в искусственных руслах - каналах на современном этапе - явление неизбежное, так как большинство из них необли-цованы и проходят в легко размываемых несвязных грунтах / 2,6, 9,, /. Это приводит к нежелательным деформациям русла (размывам или заилению) и изменениям условий эксплуатации. Для расчета фильтрационных потерь в зависимости от геоморфологических, гидравлических и гидрогеологических условий существуют различные схемы расчетов для режима свободной и подпертой фильтрации / 2,, /. В настоящее время при расчете пропускной способности русел и допускаемых (неразмывающих) скоростей значения и направления фильтрации не учитывается / 6,, /. Одним из первых исследователей, обративших внимание на возможное влияние фильтрационного потока на размывающие скорости, был И. И.Леви / /. Первые же экспериментальные исследования по изучению этого вопроса были проведены Г. Л.Рубинштейном / /. Им были проведены опыты на небольшом лотке с приспособлениями для подачи фильтрационного потока различного направления (в лоток и из лотка), использовался песок двух диаметров б/ =0, мм и с/ = 0, мм, ¦ = 0,. Однако, в исследованиях Г. Л . Рубинштейна была получена только качественная картина исследуемого явления: чем больше выходная скорость фильтрации по сравнению со скоростью руслового потока, тем, при прочих равных условиях, будет больше влияние фильтрационного потока на русловой. Было также выявлено, что фильтрация снизу вверх увеличивает размывающую скорость, а обратная фильтрация - уменьшает. Исследования, проведенные А. А.Тарасовой / 4 /, обнаружили влияние направленности фильтрационного потока на коэффициент фильтрации ( К<р ). Однако эксперименты в работе / 3 / доказали, что направленность фильтрационного потока не является определяющим фактором, т. Кср остается постоянным при неизменной структуре массива. Теоретические, полевые и лабораторные исследования по изучению влияния фильтрационных потоков на процесс размыва были проведены Г. А.Катамадзе / /. Эксперименты по влиянию фильтрации на неразмывающую скорость руслового потока проводились в гидравлическом лотке на специально смонтированной установке. Фруда от 0, до 0,, градиент фильтрации от -1,6 до +4,0, диаметр частиц изучаемых однородных образцов грунта равнялся: 0. Этот вывод противоположен выводам Г. Л.Рубинштейна; при диаметрах частиц, равных 2, мм и более, увеличение или уменьшение градиента фильтрации оказывается недостаточным для существенного влияния на величину неразмывающей средней скорости. В работах / , / приводятся экспериментальные данные по изучению индуцированных нестационарных течений, которые возникают в некотором слое грунта, примыкающего к русловому потоку. Для измерений этих течений использовался электрохимический способ со специальными приемниками скоростей / /. Опыты показали, что в несвязном грунте, подстилающем турбулентный поток, индуцируется нестационарное течение жидкости, совпадающее с направлением руслового потока и затухающее по глубине грунта. Уф - скорость фильтрации в порах грунта, обусловленная градиентом напора. По мнению авторов / , /, причинами этого движения можно считать локальный перепад давления при обтекании отдельных частиц, пульсации давления и скорости, касательные напряжения, передаваемые от основного потока по порам грунта. Проведенные исследования показали, что уже в пределах верхнего ряда частиц грунта имеет место резкое затухание амплитуды пульсаций скоростей.