Математическое моделирование деформаций дна в покрытых льдом нестационарных потоках

• Автор: Масликова, Оксана Яковлевна
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТА НАНОСОВ ВОДНЫМИ ПОТОКАМИ

1.1 Транспортирующая способность потока

1.2 Транспорт наносов в неустановившемся потоке

1.3. Деформации дна русловых потоков при наличии ледового покрова

1.4 Выводы

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Методика проведения экспериментов

2.3 Цель и задачи исследования

2.4 Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3 НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Характеристики объекта исследований
3.2 Задачи исследований, методика, приборы и оборудование
3.3 Основные результаты и выводы
ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ДНА ПРИ НАЛИЧИИ ПОЛНОГО ИЛИ ЧАСТИЧНОГО ЛЕДОВОГО ПОКРЫТИЯ
4.1 Постановка задачи
4.2 Основные уравнения одномерной модели нестационарного
подледного потока с деформируемым дном
4.3 Расчет расхода наносов
4.4 Деформации дна в нижних бьефах гидроузлов в зимних условиях.
4.4.1 Обоснование модели
4.4.2 Результаты численных экспериментов
4.4.3 Параметризация донных деформаций по данным численных экспериментов
4.4.4 Сравнение результатов численных экспериментов с данными лабораторных экспериментов
4.4.5 Сравнение результатов численных экспериментов с данными натурных исследований
4.5 Деформации дна в условиях полного или частичного ледового покрытия, а таюке в случае формирования затора
4.5.1 Азгоритм расчета
4.5.2 Влияние нестационарности на деформации дна
4.5.3 Деформации дна в открытых и подледных потоках
4.5.4 Влияние размеров частиц и начальной формы дна на его деформацию
4.5.5 Деформации дна в условиях формирования затора 8 4.6 Транспортирующая способность подледных потоков
4.6.1 Отметка нулевых касательных напряжений
4.6.2 Соотношения между глубинами в открытом и подледном потоках
4.6.3 Соотношение для расходов донных и взвешенных наносов в открытом и подледном потоках
4.6.4 Транспорт донных наносов в открытом и подледном потоках
4.6.5 Транспорт взвешенных наносов в открытом и подледном потоках
4.6.6 Экспериментальные исследования транспортирующей способности подледных потоков
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


IV Научно-практическая конференция МЧС России «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций», Москва, . Всероссийская научная конференция «Новые и традиционные идеи в геоморфологии», )», МГУ им. Ломоносова, . I AHR Ice Symposium, Japan, Sapporo . X Int. Symposium on River Sedimentation. Effects of River Sediments and Channel Processes on Social, Economic and Environmental Safety». Russia,. Научная конференция «Россия в МПГ - первые результаты». Географические и экологические аспекты гидрологии», Слб. Г.У. Публикации. Результаты, полученные в диссертации, опубликованы в печатных работах, в том числе в тезисах, статьях в реферируемых журналах. По теме диссертации опубликовано научных работ. Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы, содержит 5 таблиц и рисунка. Общий объем диссертации 2 страницы. Список литературы включает наименование, из которых на иностранных языках. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена научная новизна, теоретическая и практическая значимость полученных результатов. В разделе 1. В разделе 1. Далее рассмотрен ряд современных работ, касающихся размыва дна и образования гряд в открытом потоке. В разделе 1. Глава 2 посвящена лабораторному исследованию размыва дна, проведенному в гидравлической лаборатории кафедры гидравлики РУДН в году. В 3 главе описаны экспериментальные исследования на реку Истре, основной целыо которых было получение натурных данных динамики уровней водной поверхности, скоростей течения и транспорта взвешенных и донных наносов в различные периоды попусков. В 4 главе приводится система одномерных уравнений Сен-Венана и уравнения неразрывности Экснера для твердой фазы переносимого вещества. На основе этих зависимостей построена модель деформаций дна при наличии полного или частичного ледового покрытия в одномерной постановке. По данным численных экспериментов получена параметризация донных деформаций в зависимости от величины попуска, его продолжительности, длины полыньи, коэффициента шероховатости льда, размера частиц фунта, его пористости и плотности, а также в условиях возникновения ледовых заторов, возникающих под воздействием волны попуска. Проведено сравнение результатов численных экспериментов с данными натурных и лабораторных измерений. Список литературы составлен в алфавитном порядке, в ссылках указан номер работы в списке. Нумерация рисунков, таблиц и формул подглавная (первая цифра определяет номер главы, вторая - номер ссылки). Расчёту гидравлических характеристик потока на основе математических моделей посвящено много исследований, и имеется ряд работ по численным расчётам конкретных водных объектов. Но перед тем как приступить к моделированию транспорта наносов в подледном потоке, попытаемся описать физическую сущность данного процесса. Речной поток и русло в отдельные периоды времени могут считаться динамически равновесной системой. Состояние системы, при котором деформация русла и поймы полностью соответствуют расходу наносов, является состояние динамического равновесия. Любые отклонения от равновесного состояния по тем или иным причинам приводят к русловым деформациям: размывам, заилениям и др. Боровков B. C., [4]). Деформации русел равнинных рек связаны, главным образом, с нарушениями поперечного баланса наносов и имеют в основном периодически повторяющийся характер, в результате чего за многолетние периоды поступления и удаления наносов в пределах каждого участка русла практически балансируется» (Российский К. И., []). К.И. Российский и И. А. Кузьмин ([], []), критикуя подход М. А. Великанова ([6]), который под русловым процессом понимал динамическое взаимодействие потока и русла, считают, что в действительности поток взаимодействует с грунтом, по которому движется вода; русло же - продукт этого взаимодействия. Они рассматривают суть русловых процессов на системном уровне «грунт-струя» («грунт-поток»). Непосредственной причиной деформаций речного русла является нарушение баланса перемещаемых рекой наносов» (Россинский К. И., []).