Анализ влияния размыва дна струями судовых движителей на устойчивость причальных набережных

• Автор: Полунин, Михаил Андреевич
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ.

1.1 Данные натурных и модельных наблюдений

результатов размыва дна струями судовых движителей

1.2 Анализ теоретических моделей турбулентной струи

судового движителя

1.3 Анализ подходов к определению условий размыва струями судовых движителей дна, сложенного

несвязным грунтом.

1.4 Рекомендации и реализация технических решений

по устранению угрозы размыва дна

ГЛАВА 2 АДЕКВАТНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
РАЗМЫВА ДНА СТРУЯМИ СУДОВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ
ВБЛИЗИ ПРИЧАЛЬНЫХ НАБЕРЕЖНЫХ.
2.1 Описание физического процесса воздействия струй
судовых движителей на размываемое дно.
2.2 Схематизация процесса при определении его основных параметров
2.2.1 Определение начальной скорости струи
судового движителя
2.2.2 Схематизация процесса распространения струи.
2.2.3 Траектория оси судового движителя на излучине реки
2.2.4 Обоснование выбора критерия размыва дна водоема
2.3 Энергетический подход и его приложение
к анализу процесса
2.3.1 Оценка возможного эрозионного влияния струй
судовых движителей при движении судна.
2.3.2 Построение функциональной зависимости между глубиной размыва дна и временем действия струи
2.3.3 Локализация зоны эрозионного воздействия струи судового движителя на размываемое дно
2.4 Оценка устойчивости причальных набережных с учетом
размыва дна струями судовых движителей.
ГЛАВА 3 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ РАЗМЫВА ДНА ВБЛИЗИ ПРИЧАЛЬНЫХ НАБЕРЕЖНЫХ СТРУЯМИ СУДОВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ.
3.1 Методика подбора крупности камня для предотвращения размыва дна.
3.1.1 Выбор расчетного судна
3.1.2 Анализ инженерногеологических условий
3.1.3 Определение предельных размеров эрозионной
воронки
3.1.4 Оценка устойчивости причальной набережной
с учетом локальных размывов дна
3.1.5 Подбор крупности камня
3.1.6 Определение габаритов защитной зоны.
3.2 Общие рекомендации по режимам работы пропульсивных установок судов при швартовных операциях
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ ПО УСТРАНЕНИЮ ПОДМЫВОВ ПРИЧАЛЬНЫХ
НАБЕРЕЖНЫХ.
4.1 Причальная набережная грузового района Злобино
ОАО Красноярский речной порт
4.2 Причальная набережная грузового причала
ОАО Зейской ГЭС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это объясняется случайностью гидродинамического воздействия струй судовых движителей на дно, чередованием зон размыва и намыва вдоль поверхности кордона причальной стенки, а также неоднородностью фанулометрического состава фунта. В процессе анализа результатов исследований уделялось внимание и общим вопросам развития воднотранспортной отрасли Сибирского региона. Следует отметить работы Зачесова В. П. [], [], Рагулина И. А. [], [] и Кожухаря В. И. [] в отношении вопросов эксплуатации внутренних водных путей, работы Павленко В. Г [], Выогова В. В. [И], [] по гидродинамическим аспектам судовождения на внутренних водных путях, работы Будина А . Я. [8], [9], Костюкова В. Д. [], Шихиева Ф. М. [], [] по проектированию и эксплуатации гидротехнических причальных сооружений портов и перегрузочных комплексов. Исследованию процесса размыва дна струями судовых движителей посвящено ряд экспериментальных работ [], [], [], [0], [2], [3], [5], [7], [0], [4]. В рассматриваемых работах изучались такие вопросы, как параметры распространения спруи открытого судового винта [5], фиксировались временные и геометрические параметры воронок размыва. Грунты во всех случаях были несвязными. На рис. На рис. На рис 1. Ы J Щ vj*jtktj У >-rrrxvry rryvJ^vJf. A-cr-. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Опыт автора по исследованию технического состояния более причальных набережных Сибирского региона позволяет сделать на первый взгляд парадоксальный вывод: наибольшие по размеру воронки размыва наблюдались в гравийно-галечниковых грунтах (Красноярск [], Зея [], Усть-Кут []). В песчаных, а тем более в пылевато-глинистых грунтах, характер размыва не является столь заметным. Это связано во многом с перемещением наносов речным потоком, т. Глинистые грунты за счет сил сцепления более устойчивы к эрозии при кратковременном воздействии струй судовых движителей (например, причальная набережная грузового района в Барнауле []). При движении судна в спокойной воде его гребные винты оставляют меньший, по сравнению со стационарным режимом, след (рис. При определении степени эрозионного воздействия турбулентной струи судового движителя на размываемое дно важным этапом является описание процесса распространения струи в окружающей жидкости. В работах [5], [] применена аналогия с обычными турбулентными струями. Зарубежные исследователи разработали и широко используют экспериментальнотеоретическую модель струи [4], [7], [8], [3]. В ряде работ отечественных [], [-] и зарубежных [7], [9] исследователей предприняты попытки найти строгое решение с использованием уравнений Навье-Стокса в осреднении Рейнольдса, внося определенные допущения в отношении закона распределения вызванных скоростей в выходном сечении судового движителя. И.М. Г.Н. В полуэмпирических теориях рассматриваются два варианта распространения турбулентной струи: I - в покоящейся жидкости [], []; II - в потенциальном спутном потоке той же жидкости [1]. Для I варианта фундаментальным является условие сохранения импульса по длине струи mwu = const (здесь mw - масса воды, проходящая через поперечное сечение в единицу времени, кг/с; и - средняя скорость по поперечному сечению струи, м/с, следствием чего является практически прямолинейная образующая ограничивающей поверхности струи и снижение средней по поперечному сечению струи скорости и обратно пропорционально расстоянию от источника струи, т. Для II варианта фундаментальным является условие сохранения избыточного импульса по поперечному сечению струи mw (u-uj = const (здесь ин -скорость спутного потока, м/с). При этом образующая ограничивающей поверхности струи становятся криволинейной, а снижение средней скорости по поперечному сечению струи определяется некоторой функцией и = f(x). Распределение скорости по поперечному сечению струи в полуэмпири-ческих теориях принимается либо равномерным (рис. Рисунок 1. Схема струи по полуэмпирической теории И. Здесь 6 - толщина турбулентного слоя (радиус поперечного сечения турбулентной струи), м. Рисунок 1. Схема струи по полуэмлирической теории Г. Численные решения дают достаточно близкие к экспоненциальному распределению скорости в произвольном поперечном сечении струи [7].