Влияние водопроницаемости грунтов тела и основания плотины на параметры фильтрационного потока (плоская и пространственная задачи)

• Автор: То, Ван Тхань
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : 26 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ.

ГЛАВА I ВЕДЕНИЕ.

1.1. Некоторые задачи фильтрации

1.2. Фильтрация воды теория в области гидротехники и гидромелиорации.

1.3. Численные методы решения фильтрационных задач.

1.4. Цели, задачи и методы исследований

ГЛАВА И. ЧИСЛЕННЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАДАЧ

2.1. Методика решения плоской и пространственной нелинейной неустановившейся фильтрации в неоднородной среде численным., методом

2.2. Решение тестовой задачи фильтрации

Выводы к главе II

ГЛАВА III. ПЛОСКАЯ ЗАДАЧА ФИЛЬТРАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ЮМАГУЗИНСКОГО ГИДРОУЗЛА НА РЕКЕ БЕЛОЙ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН.
3.1. Плотина Юмагузинского гидроузла.
3.2. Расчетные сечения для решения плоской фильтрационной
3.3. Анализ фильтрационного режима плотины Юмагузинского гидроузла в плоской постановке.
3.3.1. Постановка исследования с использованием теории планирования эксперимента.
3.3.2. Результаты решения фильтрационных задач в плоской постановке.
3.3.3. Обобщение результатов решения плоских задач.
З.З.З.1. Определение суммарного расхода с учетом сжатия факторного
пространства
3.3.3.2. Определение суммарного расхода при полном факторном пространстве
3.4. Номография.
Выводы и рекомендация к главе III.
ГЛАВА IV. УЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПЛОСКОЙ И ПЛАНОВОЙ ЗАДАЧ
4.1. Постановка задачи
4.2. Плановая задача
4.2.1. Расчетная область
4.2.2. Результат плановой задачи
4.3 Плоская задача с учетом пространственности
4.3.1. Постановка задачи
4.3.2. Результаты решений.
Выводы к главе IV.
ГЛАВА V. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЗАДАЧА ФИЛЬТРАЦИИ В ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЕ И ЕЕ ОСНОВАНИИ НА ПРИМЕРЕ ЮМАГУЗИНСКОГО ГИДРОУЗЛА.
5.1. Расчетная область и ее аппроксимация конечными
элементами.
5.2. Решение пространственной задачи с использованием факторного анализа.
5.2.1. Постановка задачи
5.2.2. Граничные условия
5.3. Метод расчета
5.4. Анализ результатов решения пространственной задачи.
5.5. Сопоставление результатов плоской и пространственной задач
фильтрации.
Выводы и рекомендация к главе V.
Общие выводы и рекомендация.
Список литературы


Цели и задачи работы на примере Юмагузинского гидроузла на реке Белой рассмотреть параметры фильтрационного потока в основании сооружения в пространственной постановке, учитывая, что створ достаточно протяженный (5 м при напоре Н = м). Фильтрационная задача для таких сооружений, как правило, решалась для ряда плоских задач. Геологическая картина в основании Юмагузинского гидроузла весьма сложная. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть фильтрацию в различных плоских сечениях и сопоставить решения с решением пространственной задачи. Кроме того, целесообразно рассмотреть решение, полученное комбинацией плановой фильтрационной задачи и плоских задач по сечениям, совпадающим с плановыми линиями тока. Учитывая, что практически никогда в слое грунта не дается один коэффициент фильтрации, а устанавливается диапазон его изменений, используя математический аппарат теории планирования эксперимента можно найти возможный диапазон изменения расходов и градиентов в различных точках основания как в случае плоских, так и пространственных решений с получением функций расхода и максимального значения градиента в виде полинома. Кроме того, используя нормальный и логнормальный закон распределения коэффициентов фильтрации в различных слоях основания, можно найти математическое ожидание этих показателей (расхода и градиента) согласно этим законам распределения Кф. Сопоставить результаты и дать рекомендации как обобщенные - для построения исследований в гидроузлах, так и конкретные - для рассмотренного створа с построением соответствующих номограмм. Выявить слои грунта, определяющие обобщенные параметры фильтрационного потока в основании. Дать рекомендации по работе дренажной системы и провести анализ полученных результатов. Методы исследований основаны на численных методах решения плоских и пространственных задач (см. При этом используется вычислительная программа, написанная на языке “Фортран” Анискиным Николаем Алексеевичем. Кроме того, используется математический аппарат теории планирования эксперимента и поиска оптимальных решений, методы номографирования и в меньшей степени методы математической статистики, т. При этом, как правило, не указывается количество опытов по определению коэффициентов фильтрации, что необходимо для статистической обработки. Для более точной оценки фильтрационного потока необходимо выявить возможное соотношение между расходом в дренаже и полным фильтрационным расходом. ЧИСЛЕННЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАДАЧ §2. Методика решения плоской и пространственной нелинейной неустановившейся фильтрации в неоднородной среде численным методом. В настоящее время для решения фильтрационных задач широко используются различные численные методы: метод конечных разностей (МКР), метод конечных элементов (МКЭ) и метод граничных элементов (МГЭ). Эти методы основаны на решении основного уравнения установившейся или неустановившейся фильтрации при заданных граничных условиях и могут применяться для расчетов фильтрации в сложных фильтрационно-неоднородных областях. В рассматриваемой работе при решении фильтрационной задачи используется метод конечных элементов (МКЭ) в сочетании с методом локальных вариаций (МЛВ). Программный комплекс, позволяющий решить задачу нелинейной, неустановившейся безнапорной фильтрации в неоднородной среде разработан на кафедре гидротехнических сооружений МГСУ в годом кандидатом технических наук H. A. Анискиным. Основные теоретические положения решения фильтрационной задачи, реализованные в программном комплексе “FILTR” рассмотрены ниже. Особенностью решения задачи безнапорной фильтрации является то, что положение свободной поверхности фильтрационного потока в исследуемой области ( в плотине, бортах основания ) заранее неизвестно и для численного решения не хватает одного из граничных условий. Поэтому, как правило, задача решается в два этапа. На первом этапе можно упростить задачу и довести ее постановку до возможности отыскания приближенного решения, определяющего положения депрессионной кривой.