Введение к работе
Актуальность темы. Последние четверть века Сирийская Арабская Республика (САР) характеризуется освоением крупных орошаемых массивов, проектированием и строительством уникальных гидротехнических сооружений: машинных и самотечных каналов, насосных станций, отстойников, водозаборных сооружений, рассчитанных на 500...1000м3/с. В частности опыт эксплуатации уже построенных гидротехнических соору- ^ жений (Ас-Саура и др.) показывает, что происходящие в них динамические явления - вследствие резкого изменения расхода воды и воздействия на стенки водотоков - вызывают деформации (размыв, заиление) русел, которые приводят к ежегодным эксплуатационным затратам. С другой стороны, снижение эксплуатационных затрат зависит от того, насколько оказались достоверными результаты прогноза русловых деформаций, осуществленного на этапе проектирования и обоснования параметров сооружения. Существующие методы прогностических расчетов, используемые проектными организациями САР, почти не учитывают основные факторы (турбулентные характеристики течения воды, физико-механические свойства грунтов русла, фракционный состав транспортируемых потоком наносов), обуславливающие процесс деформации русла.
Известно, что грунтовые основания гидротехнических сооружений являются сложной средой, в которую входят твердые, жидкие и газообразные компоненты, и, поэтому, реальные грунты различаются по характеристикам и по устойчивости деформациям. В прогностических расчетах в качестве характеристик грунтов русла или наносов применяется математическое ожидание размеров частиц, которое недостаточно полно характеризует фракционный состав грунтов и наносов. Наконец, точность
результатов прогностических расчетов определяется правильностью отнесения участка водотока тому или иному типу руслового процесса, описывающего механизм взаимодействия потока и русла. Таким образом, все перечисленные здесь обстоятельства свидетельствуют об актуальности выбранной темы диссертационной работы.
Целью диссертационной работы явилось усовершенствование метода прогностических расчетов деформации русел водотоков, сложенных несвязными фунтами, для условий САР, а также методологии расчета эксплуатационной надежности каналов и зарегулированных русел рек, как элементы гидромелиоративных систем. Для достижения поставленной в диссертации цели требовалось решить следующие задачи:
анализ факторов, обуславливающих процесс деформации русла в
несвязных и связных фунтах;
разработка инженерной классификации русловых процессов в водотоках;
анализ методов расчета русловых деформаций при стационарном и нестационарном течении воды и их усовершенствование;
сбор и анализ данных натурных исследований на реке Амударье и сопоставление их с данными численного эксперимента по программам, разработанным диссертантом;
сбор и анализ данных по крупным каналам Средней Азии для проверки рекомендуемых формул прогностических расчетов;
разработка методологии расчета надежности функционирования комплексов гидротехнических сооружений, в том числе каналов и зарегулированных русел рек на этапе эксплуатации;
реализация результатов исследований.
Все эти задачи по порядку изложены в соответствующих главах диссертации.
Исследования соискателя базируются на обобщении и анализе как отечественной так и зарубежной литературы в основном по ранее выполненным работам, исследующим вопрос деформации земляных русел, и на анализе фактических материалов по русловым деформациям реки Амударьи и каналов Республик Каракалпакистан и Туркменистан.
Ценность исследований и научная новизна состоят в следующем:
-
Разработана классификация русловых процессов каналов и рек, сложенных несвязными фунтами.
-
Выведено аналитическое выражение для расчета динамики насыщения потока взвесями в результате пространственного размыва русла водотока, сложенного несвязными грунтами при стационарном течении расхода воды.
-
Разработаны инженерные рекомендации для прогностических расчетов русловых деформаций, учитывающие фракционный состав фунтов русла, наносов и характеристик турбулентности потока.
-
Систематизированы и обобщены данные в многолетнем разрезе по гидрологическим и наносным режимам р.Амударьи на участке ее среднего течения, и каналов Республик Каракалпакистан и Туркменистан, которые использованы для проверки достоверности предложенного метода расчета русловых деформаций.
-
Разработана методология расчета надежности функционирования комплексов гидротехнических сооружений, в том числе и водотоков (и зарегулированных русел рек) на этапе эксплуатации.
Реализация и практическая ценность диссертации. Результаты исследований соискателя уже нашли применение при научном обосновании инженерных мероприятий по предотвращению затопления территории города Бабаево Вологодской области Российской Федерации паводковыми водами реки Колпь. В дальнейшем полученные результаты будут
6 использованы при проектировании различных комплексов гидротехнических сооружений в условиях Сирийской Арабской Республики.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на: IV конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей ", (Москва, 1994); заседании объединенной секции гидротехнического и мелиоративного строительства, гидравлики и инженерной гидрологии и сельскохозяйственной мелиорации, ПО "Совинтервод", (Москва, 1995).
Публикация работы. Содержание диссертации опубликовано в 2-х статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, шести глав и заключения; в конце работы приводится список использованной литературы, насчитывающий 172 наименований, из них 16 иностранных источников. Диссертационная работа изложена на 214 страницах машинописного текста, иллюстрирована 49 рисунками, содержит 24 таблиц.