Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние изученности вопроса и задачи исследований 11
1.1. Обзор работ - Гидроморфологические и гидравлические характеристики для рек и каналов 11
1.2. Задачи исследований 70
Глава 2. Краткое описание объектов исследований, основные гидрологические характеристики и " русловые процессы р.Бражшутра-Даамуна 72
2.1. Общие описания р.Брахманутра-Джамуна . 72
2.2. Русловые процессы р.Брахмаїїутра-Джамуна . 76
2.3. Кинематические характеристики 83
2.4. Режим жидкого стока 86
2.5. Колебания уровней воды 90
2.6. Особенности режима твердого стока 92
2.7. Уклоны водной поверхности 96
2.8. Режим скорости движения потока 97
Глава 3. Результаты анализа и обработки натурных данных для исследования гидроморфологических параметров потока и русла р.брахмапутра- дшуна в никнем течении 101
3.1. Гидроморфологическое соотношение между шириной и средней глубины потока (относительная ширина русла) для прямолинейных участков нижнего течения р.Брахмапутра-Джамуна 101
3.2. Классификация участков р.Брахмапутра- Джамуна в нижнем течении 120
Глава 4. Результаты обработки натурных материалов для установления кинематических параметров потока и русла р.Брахмаеутра-Жамуна в нижнем течении 129
4.1. Исходные данные для анализа кинематических параметров р.Брахмапутра-Дкамуна 129
4.2. Исследование параметров распределения скорости по глубине потока на вертикали - дефицит скорости D и коэффициент Кориолиса 131
4.3. О кинематико-морфологической зависимости для р.Брахмапутра-Джамуна 146
4.4. Данные о значениях коэффициента Шези в условиях р.Брахмапутра-Ддамуна 150
4.5. Значения коэффициента шероховатости для условий р.Брахмапутра-Джамуна 159
Выводы 164
Основные выводы 166
Приложения 183
- Русловые процессы р.Брахмаїїутра-Джамуна
- Классификация участков р.Брахмапутра- Джамуна в нижнем течении
- Исследование параметров распределения скорости по глубине потока на вертикали - дефицит скорости D и коэффициент Кориолиса
- Значения коэффициента шероховатости для условий р.Брахмапутра-Джамуна
Введение к работе
Актуальность работы:
Одной из главных государственных задач Народной Республики Бангладеш является повышение технико-экономического уровня всех отраслей народного хозяйства, развитие которых тесно связано с использованием водных ресурсов.
Народная Республика Бангладеш расположена в юго-восточной Азии. Площадь территории Республики составляет только
о р
144 тыс.км , из них 95 тыс.км заняты сельскохозяйственные земли,
23 тыс.км - лесами и 26 тыс.км - городскими и промышленными постройками, шоссейными и железными дорогами и постоянными водоемами / 167,168 /.
Бангладеш - страна рек, где выпадает очень большое количество дождей, которые по многочисленным рекам текут в Бенгальский залив. Установлено, что в среднем за год в страну из Индии втекает около I073I28 млн.м3 воды и выпадает 250396 млн.м3 осадков / 147 /.
Гордость Бангладеш - это её водные пути: огромная сеть рек, ручьев и каналов общая длина которых составляет около 24 тыс.км. В среднем по водности год около 75$ всех вод поступают на территорию республики извне только по трем крупным рекам мира: Ганг, Брахмапутра и Мехгна. Большая часть территории страны (около 90$) находится в пределах аллювиальной равнины сформировавшейся под влиянием этих рек / 129 /.
С наступлением сезона дождей (июнь - сентябрь), уровень воды в этих основных реках ежегодно поднимается. Сечение речных русел недостаточно для пропуска огромных расходов воды. Происходят катастрофические наводнения, которые сильно влияют на народное хозяйство страны. Вследствие равнинного рельефа в период павод-
ков затапливаются огромные площади земель. Почти ежегодно повторяющиеся наводнения не только затапливают 3,2-4 млн.га, а приносят огромный ущерб стране: уничтожая сельскохозяйственные культуры, дома, мосты, дороги, людей, животных и даже изменяют рельеф и русло реки. Только за последние 15 лет наводнения причинили стране большой ущерб. По данным в 1983 году ущерб, нанесенный только сельскому хозяйству, определен около 1200 млн.такка, а в 1984 году - 6000 млн.такка (I руб = 33 такка) Наводнения в стране представляют особую опасность, если пики паводков на двух великих реках - Ганг и Брахмапутра совпадают с периодом ливней, как случалось в 1954, 1955, 1962, 1974 и 1984 г.г. /7,171 /.
Режим этих рек очень перспективен для формирования экономических условий в стране. Они обеспечивают страну большим количеством рыбы, создают дешевый и удобный водный транспорт и т.д. Немногие страны мира, сравнимые по размеру, по физико-географическим условиям и климату с Бангладеш, обладают такими значительными запасами рыбы в территориальных водах. Кроме того действуют как мощный источник плодородия для большей части страны. В летний период настолько много влаги, что её приходится откачивать, а зимой требуется искусственное орошение.
С интенсивным развитием водных ресурсов этих рек и их использованием тесно связано 100 млн. населения страны / 170 /. В связи с этим, р.Брахмапутра-Джамуна имеет очень важное значение для самостоятельного экономического развития молодой руспуб-лики. Правительство Бангладеш уделяет большое внимание развитию водохозяйственного строительства именно на этой реке. В ближайшей перспективе - осуществление обширной программы комплексного использования водных ресурсов р.Брахманутра-Джамуна. В эту программу включены следующие крупные водохозяйственные мероприя-
тия:
а) Строительство береговых дамб оболования с целью повыше
ния урожаев с/х культур, благодаря защите от наводнений.
б) Строительство берегозащитных сооружений, предохраняющих
от размыва.
в) Проведение большого объема работ по регулированию русел
реки значительной протяженности.
г) Строительство мостов через реки для соединения Северной
части страны с её столицей.
д) Строительство высоковольтной ЛЭП "Запад-Восток", пересе
кающей р.Брахмапутра-Джамуна и её притоки.
В связи с намечающимся гидротехническим строительством выявилась необходимость детального изучения режима реки. В частности, для получения расчетных зависимостей требуется, наряду с параметрами русла знать её гидроморфологические и гидравлические характеристики. Эти зависимости будут использоваться при решении таких практических задач, как при расчете элементами берегозащитных сооружений, проектируемых гидроузлов, мостов и т.д.
Изучению этих вопросов на реках и каналах занимались многие исследователи в СССР, а также в других странах мира. Большой вклад в развитие этой области внесли такие советские и зарубежные ученые как В.МДохтин, В .Г .Глушков, М. А. Великанов, С.Т.Алтунин, И.И.Агроскин, В.Н.Гончаров, М.А.Мостков, С.Х.Абальянц, В.С.Алтунин, В.И.Антроповский, К.В.Гришанин, Г.В.Железняков, Т.Жураев, Ю.А.Ибад-заде, Х.А.Исмагилов, А.В.Караушев, А.Н.Крошкин, Н.Е.Кондратьев, Л.А.Морозов, А.М.Мухамедов, Л.С.Никитина, З.Н.Окулова, Н.А.Ржаницын, Е.К.Рабкова, А.Л.Радюк, М.Ф.Срибный, В.Ф.Талмаза, П.А.Шатверашви-ли, Д.В.Штеренлихт, Т.Блени, Г.Лассея, С.К.Мозумдар,
Х.А.Эйнштейн, ДЗ.Саймоне, М.К.Фарук и другие.
Для условий р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении рассматриваемый вопрос мало изучен и требует дальнейших исследований. Поэтому разработанная тема особо актуальна для Народной Республики Бангладеш.
Цель работы. Целью настоящей работы является установление характеристик реки для получения связи относительной ширины русла (называемой параметром формы русла), уточнение значения параметров устойчивости русла С.Т.Алтунина, исследование кинематики и структуры потока с определением параметров распределения скоростей, дефицита скорости D и коэффициента Кориолиса с , выявление связи морфологического параметра русла с кинематическими характеристиками потока, изучение гидравлических сопротивлений с определением значений коэффициента Шези С, коэффициента шероховатости П для мало изученных условий р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении (около 300 км).
Научная новизна работы. В процессе исследований гидроморфологических и гидравлических характеристик реки установлены следующие новые научные результаты:
Получены гидроморфологические зависимости для определения относительной ширины русла; уточнены значения параметров устойчивости русла С.Т.Алтунина для условий р.Брахмапутра-Джамуна.
Получены гидравлические зависимости для параметра Э , и его связь с гидроморфологическим параметром Мг ; значения коэффициента Кориолиса с ; найдены значения коэффициента Шези С и шероховатости п для условий нижнего течения р.Брахмапутра-Джамуна.
Практическое значение работы. Заключается в том, что полученные на основании выполненных исследований формулы и графики
позволяют решать важные для Народной Республики Бангладеш практические задачи при расчетах регулирования русел, берегозащитных сооружений, гидроузлов, мостов и др.
Практическая реализация работы. Результаты исследований будут переданы Гидрологическому Департаменту Управления водных и энергетических ресурсов Бангладеш (УВЭЕБ) для практического использования, данное исследование проводилось по гидрометрическим данным реки с учетом развития водного хозяйства намечаемых Министерством водного хозяйства Бангладеш. Имеется справка Посольства Народной Республики Бангладеш в СССР о полезности данной диссертации для народного хозяйства Бангладеш.
Апробация и публикация работы. Основные положения диссертации изложены в статье, находящейся в печати. Материалы исследований доложены на научной конференции МТМИ (1984 г.) на семинаре Высших международных гидрологических курсов под эгидой ЮНЕСКО в МГУ им. М.В.Ломоносова (1984 г.).
Объем работы. Состоит из введения, четырех частей, основных выводов, списка литературы из 172 наименований, в том числе 48 иностранных и приложений. Работа содержит 154 страниц машинописного текста, 26 рисунков, 16 таблиц.
Содержание работы
В первой главе дается краткий обзор рассмотренных работ многих авторов, посвященные установлению гидроморфологических и гидравлических зависимостей для рек и каналов. Проведенные этими авторами аналитические, натурные и лабораторные исследования позволили глубоко проникнуть в физическую сущность взаимодействия потока и русла и дали возможность определить задачи для гидравлического расчета параметров потока и русла р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении.
Во второй главе дано краткое описание объектов исследований,
основных гидрологических характеристик и русловых процессов р.Брахманутра-Джамуна.
В третьей главе излагаются результаты обработки и анализа натурных данных по р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении на гидрологических станциях Бахадурабад, Шираджгандж и Нагарбари, посвященные относительной ширине и уточнены значения параметров устойчивости русла С.Т.Алтунина.
В четвертой главе приведены некоторые гидравлические характеристики потока и русла р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении по створам Бахадурабад, Шираджгандж и Нагарбари в этом числе параметр распределения скорости D , d<, ; кинематико-гидроморфологические соотношения; и данные о значениях коэффициента Шези С и коэффициента шероховатости русел n .
В заключение приводятся основные выводы, рекомендации и основные направления в дальнейших исследованиях.
Годы учебы в Советском Союзе дали мне очень много. Я говорю не только об учебе. Здесь проходило моё становление как человека. За это я сердечно благодарен моим преподавателям и всем советским людям.
Мне хочется выразить глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю Завкафедрой Гидравлики МГМй доктору технических наук, профессору Д.В.Штеренлихту за его постоянное внимание, ценные советы, указания, помощь и руководство, без которых не было бы возможным завершить эту работу для Народной Республики Бангладеш.
Я также выражаю свою искреннюю благодарность всему коллективу кафедры гидравлики МГМИ, всем сотрудникам Гидрологического Департамента Бангладеш и Управления водных и энергетических ресурсов Бангладеш, а также советским и Бенгальским товарищам и
друзьям, оказавшим практическую помощь и поддержку при выполнении и оформлении данной работы.
С первых дней в Московском ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративном институте я чувствовал материнскую заботу и дружеское участие всех сотрудников иностранного отдела и отдела аспирантуры.
В заключение я считаю своим долгом выразить искренную благодарность советскому народу и правительству в лице ректора МГМЙ доктора технических наук, профессора A.W.Голованова за представленную возможность проводить исследования и выполнить эту диссертационную работу в СССР, именно в МГМИ.
Русловые процессы р.Брахмаїїутра-Джамуна
По характеру руслового процесса р.Брахмапутра-Джамуна принадлежит к рекам блуждающего типа. Формирование её русла происходит несколько быстро и в больших пределах, что каждый паводок изменяет очертания и местоположение реки. Реки этого типа характеризуются разбросанным руслом, большими объемами переносимых донных и взвешенных наносов, движением по руслу крупных гряд наносов, образующих различные подвижные формы -острова. В своем течении русло реки образует множество островов, из которых самый крупный Маджули (Индия) / 105 /.
Острова (Чары) - это продукт деятельности самой реки. Вообще острова неустойчивы и очень часто изменяют местоположение. Иногда они становятся постоянными или полупостоянными при определенных условиях, как например, в результате стабилизации растительным покровом на них. С течением времени, многие острова изменяют свое местоположение, размер, форму. Они изменя-вызывают предельные изменения площади поперечного сечения русла в любой его точке. Результатом постоянных этих изменений площади поперечного сечения русла приносит сильный размыв вдоль берегов реки. Обычным другим явлением вызванным островами заключается внезапное перемещение основного русла по всей пойме и неожиданном месте. Некоторые исследователи показали, что схема размыва и затопления в реке представляют собой попытку реки сохранять постоянным энергетический уклон путем отключения соответствующей площади поперечного сечения. Таким образом, в загроможденных или узких участках рек размыв происходит с увеличением скорости потока, и затопления с низкой скоростью потока. Обычно на пшроких участках рек в период половодья происходит затопление, а в межень может или неможет происходить размыв.
Имеется несколько притоков, которые наступают с правого берега реки в пределах Бангладеш, а именно .Пудхкумар, Дхарлак, Тиста и т.д. В связи с дальнейшим повышением уровня воды, общий поток притока Тиста и основного потока реки Брахмапутри начал двигаться вдоль у правого берега от Лалхамар до Камарджан и происходит сильный размыв. Несколько бесплотинных водозаборов находятся ниже от Тисты которые забирают воду на оба берега. Основным рукавом с левого берега являются р.Старая Брахмапутра, Дженеш, Лохаджанг, Джалешвари и Гхнор, а с правого берега является р.Бангали. а) Рукав Старой Брахмапутры. В этом левом рукаве Брахмапутри воды мало за исключением половодья. В Майменсинхе во время межени расход воды почти равно нулю, но в токе, расположенном в 76 км от Майменсинха вниз по течению средний максимальный расход составяляет 17 м3/с. Несколько километров ниже тока начинается зона действия прилива со стороны Бенгальского залива. Максимальный расход половодья отмеченный в 1958 году в Майменсихе составил около 3890 м3/с. В то время как расход воды Брахмапутры составил около 71290 м3/с, т.е. во время половодья Старая Брахмапутра получает около 5,4% расхода реки Брахмапутры. б) Рукав Лденай. Это левый рукав Брахмапутры. В этом рукаве при межени расход воды также почти равен нулю. Только в период половодья в рукаве поступает небольшой расход воды. Максимальный расход отмеченный в этом рукаве в 1968 году составил около 930 м3/с. Б этот же период расход Брахмапутри в Бахадурабаде составил около 72160 м3/с, то есть во время половодья Дженай получает около 1,2% стока Брахмапутри. в) Рукав Лохаджанг. Это тоже левый рукав р.Брахмапутри. Как и в других рукавах расход води в меженный период в этом рукаве почти равен нулю. Однако во время половодья 1968 года расход води составил 325 м3/с то есть этот рукав получил до 0,5% паводкового расхода Брахмапутри. г) Рукав ДЗжалесвары. Это наиболее важний левый рукав Брахмапутри. В зоне этого рукава неподверженной действию приливов максимального залива, сток существует в течение всего года, хотя нет данных на меженный период. Однако максимальный расход половодья в 1966 году составил около 2100 м3/с. В тот же период расход воды Брахмапутри в Бахадурабаде составил около 6888 м3/с то есть во время половодья Дхалесвари получает около 3,1% стока Брахмапутри. Все рукава Брахмапутри ведут лишь (10 12%) расход воды половодья от неё, а остальной.расход протекает по её основному руслу / 105 /. Большая часть расхода воды левобережными притоками поступает в реку Мегхна и выше её слияния с Ганг-Падмой. По морфологическим признакам р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении делится на следующие участки (рис.2.1): 1. От Бахадурабад до Шираджгандж протяжением около 150 км; 2. От Шираджгандж до Нагарбари протяжением около 50 км / ИЗ, 156 /.
Классификация участков р.Брахмапутра- Джамуна в нижнем течении
По С.Т.Алтунину /Ю / в целях разработки общего метода исследования речных русел и рационального проектирования берегозащитных, русловыправительных, водозаборных и водоподъемных сооружений, возводимых в размываемых руслах, а также научно-обоснованное обобщение соответствующего строительного опыта, требуется знать классификацию рек по участкам. При возведении гидротехнических сооружений чаще всего интересует не река в целом, а определенный её участок. Речной процесс на том или ином участке реки зависит в основном от русла (форма, структура ложа, уклон дна) и глубины потока. Широкие масштабы исследований по установлению классификаций рек по участкам указывает на актуальность данного вопроса, но несмотря на большое количество выполненных исследований в этой области для блуждающего русла р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении рассматриваемый вопрос остается до настоящего времени нерешенным. Уже на протяжении длительного времени во многих работах / 8,9,10,30,31,62,77,78 / приводится ряд классификаций, в основу которых положены различные признаки и характеристики. Наибольший интерес представляет классификация рек по участкам по гидроморфологическим признакам речного русла. Одна из первых классификаций рек по морфологическим признакам была выполнена русским ученым В.М.Лохтиным / 78 /, связавшим устойчивость русла с крупностью частиц донных наносов и продольным уклоном реки. Коэффициент устойчивости русла реки по В.МДохтину дает представление об устойчивости русла лишь по длине реки, но не касается устойчивости поперечного профиля её на различных участках реки. Коэффициент Лохтина выражается в таком виде где dcp - крупность частиц донных наносов; 3 -. продольный уклон. Русло р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении сложено из легко размываемых мелкопесчаных наносов, придающих большую подвижность ложу реки, где коэффициент устойчивости Лохтина по створу составляет: 2,4 (для Бахадурабад), 2,5 (для Шираджгандж) и 2,9 (для Нагарбари) / таблица 3.2 /.
Таким образом, коэффициент устойчивости русла реки В.М.Лохтина может годиться для качественной оценки степени устойчивости русел. М.А.Великанов / 30,31 / показывает, что при больших величинах коэффициента Лохтина $ русло управляет потоком в большей степени, чем поток руслом, а при малых величинах проявляются обратные явления. Поток непрерывно перестраивает русло сообразно направлению течения воды и распределению скоростей воды. М.А.Великанов в зависимости от количества и крупности наносов, транспортирующей способности потока и изменчивости русла делит реки на четыре группы. По этой классификации рассматриваемые нами реки относятся к категории рек с наибольшей изменчивостью русел в паводок и с наибольшей насыщенностью потока донными наносами. И.И.Леви I 11 I подразделяет реки этой категории на три основных участка: горный, предгорный и долинный по общим морфологическим особенностям, но без количественных показателей. С.В.Избаш / 62 / связывает устойчивость русла с гидравлическими элементами потока. Им введено понятие коэффициент формы русла, выраженного отношением средних и максимальных глубин к ширине реки. По этой классификации речные русла могут быть отнесены к одной группе, если сочетание факторов формы, относительной шероховатости и продольный уклон поверхности воды її дают одинаковые величины числа Фруда тг . Классификации речных русел по С.В.Избашу отражает особенности отдельных участков рек. Однако кроме значений гидравлических элементов потока, требует учета крупности донных отложений наносов характеристики которых в гидрологических материалах часто отсутствуют. Обобщая существующие классификации, С.Т.Алтунин предложил более простую гидротехническую классификацию / 8,9,10 /, согласно которой реки Средней Азии в зависимости от режима протекания, от характеристики и коэффициента устойчивой ширины русла делятся по длине на четыре основных участка (табл.1.2).
Исследование параметров распределения скорости по глубине потока на вертикали - дефицит скорости D и коэффициент Кориолиса
Исследование параметра - относительного дефицита средней скорости потока от максимальной представляет практический интерес в связи с изучением гидравлических сопротивлений потока, а также с определением расходов воды в естественных водотоках гидравлико-гидрометрическим способом при производстве гидротехнических изысканий и изысканий мостовых переходов /53/. Параметр D также необходим для усовершенствования методов речной гидрометрии. Из-за многочисленных факторов, влияющих на параметры распределения скорости и сложности их учета, этот вопрос для условий р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении до сих пор не решен и требует дальнейших исследований. Как известно, из полуэмпирической теории турбулентности Прандтля - Кармана / 98 / следует, что разность между максимальной и средней скоростями потока, отнесенная к динамической скорости, называется относительным дефицитом скорости, который представляет собой безразмерный параметр в виде (1.96), то есть параметр 7 - постоянная величина равная 4,07. Для труб Никурадзе получил D =3,75.
Экспериментами по трубам Ф.А.Шевелева / 118 / было определено, что Э не является постоянной величиной. Впервые для открытых потоков, анализируя эмпирические зависимости Базена по распределению скорости, Келеган / 149 / установил, что для больших каналов (b}-5h ) Т =2,13и для нешироких каналов V =4,50. В настоящее время из результатов обработки натурных материалов и лабораторных исследований Г.В.Железнякова, В.Ф.Талмазы, З.Н.Окуловой и других / 53,54,56,93,110 / следует, что относительный дефицит средней скорости не является универсальной постоянной и изменяется в зависимости от чисел Рейнольдса и Фруда, коэффициентов Дарси и Шези, гидроморфоло гических параметров id и- -2 , гко- ЦЗ- ) крупности наносов, мутности воды и других характеристик потока и русла реки. Полученные эмпирические и полуэмпирические формулы для параметра D в зависимости от коэффициента Шези С в основном дают удовлетворительные результаты только для тех условий рек, на которых они были определены. Например, зависимости Г.В.Железнякова (1.97, 1.98, 1.99) дают хорошие результаты для рек ETC, зависимости В.Ф.Талмаза (1.100, I.IOI, I.I02) -для горных и предгорных рек Киргизии и т.д. Из сказанного ясно, что в существующих работах отсутствуют формулы, которые могут определить параметр Т для условий р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении. В связи с этим, вопрос о дефиците средней скорости от максимальной уделено большое внимание в нашей работе. В целях установления связи между дефицитом средней скорости потока от максимальной Т и коэффициентом Шези С нами были обработаны обширные гидрометрические материалы за период 1979 + 1983 г.г. по гидроствору Бахадурабад. Параметр D подсчитан по формуле (1.96). Значения колеблются в больших пределах - от 9 до 28 при максимальных скоростях от 1,2 м/с до 3,03 м/с, средних скоростях от 0,6 м/с до 1,60 м/с, средней глубине (2,8 6) м, продольных уклонов водной поверхности 0,000067 0,000071. Колебания значения параметра Х очень велики по-видимому за счет неустойчивости русла р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении - так как здесь рассматривались участки реки с значительными скоростями течения воды, легкой размываемостью берегов, огромным количеством наносов и меньшими глубинами потока. Для р.Амударьи значение Ъ также велико (от 2 до 32) / 85 /. Величины коэффициента Шези С, вычисленные по формуле С= - (где R - гидравлический радиус значение которо-го принималось равным средней глубине штока, так как - - 20; # - продольный уклон водной поверхности). Результаты этих вычислений для гидроствора Бахадурабад приводятся в таблицах приложения 4.1. На рис.4.1 приведен график зависимости параметра D от безразмерного коэффициента Шези для створа Бахадурабад, из которого видно, что D увеличивается с возрастанием коэффициента Шези С. На основании рис.4.1 автором были получены следующие зависимости для параметра Т в виде линейной связи: для верхней огибающей для нижней огибающей для средней линии Теперь для определения параметра дефицита средней скорости потока от максимальной 3)g в зависимости от безразмерной величины коэффициента Шези С на скоростных вертикалях нами был построен график зависимости Dg = j(- j по гидрометричес ким данным створа Шираджганджа. Летом 1970 г. и 1980 г. Гидрологическим Департаментом УВЭРБ были проведены на створе Шираджгандж специальные полевые измерения, целью которых было получение возможно более полного и всестороннего представления о распределении скорости по глубине потока на вертикали. Измерения скоростей течения воды осуществлялось на 13 вертикалях,соответственно в 6 и 3 точках на каждой вертикали. Эпюры скорости на вертикали приводятся на рис.4.2 и 4.3. Из эпюры видно, что наибрлыпие скорости обычно наблюдались около поверхности, и средние скорости в основном находятся на глубине 0,6 h скоростной вертикали. Результаты измерения скоростей на вертикали даны в таблицах 4.1 и 4.2.
Значения коэффициента шероховатости для условий р.Брахмапутра-Джамуна
Одним из необходимых элементов при гидравлических расчетах естественных водотоков является коэффициент Шези С, а значит и коэффициент шероховатости ті . К настоящему времени выполнены многочисленные исследования связанные с разработкой формулы для определения коэффициента Шези. Но однако для условий р.Брахмапутра-Джамуна данный вопрос не изучен. Среди существующих формул для коэффициента Шези до сих пор наиболее популярные формулы / 20,34,46,32,83,95,55,110,121 и др./, в которых применяется коэффициент шероховатости. Величина коэффициента шероховатости обычно находится по таблицам Р.Е.Хортона / 159 /, М.Ф.Срибного / 109 /, М.А.Мостко-ва / 83 / и других в зависимости от условий русла. Но однако это весьма неточно и не удовлетворяет современным требованиям к расчетам. Определение величины коэффициента шероховатости по существующим таблицам не дает удовлетворительных результатов для р.Брахмапутра-Джамуна. Поэтому в условиях р.Брахмапутра-Джамуна коэффициент шероховатости определяется из формул при использовании натурных данных реки. Так как числа Рейнольдса потока р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении, подсчитанные по средней скорости и гидравлическому радиусу, весьма велики (от 2.I06 до 20.10 ), то мы считали возможным использовать для определения значений коэффициента шероховатости формулы, предложенные для квадратичной области сопротивления. По данным измерений на р.Брахмапутра-Джамуна в створах Шираджгандж и Нагарбари определялись значения О = , а затем находились значения "П . Значения коэффициента шероховатости ті были найдены с использованием формул Маннинга в виде (Г. 132), И.И.Агроскина в виде (І.І38), Г.В.Железнякова в виде (І.І46) и Д.В.Штеренлихта в виде (І.І47) / приложение 4.3, 4.4 /. Все эти операции проводили при помощи ЭВМ СМ-І800 на кафедре гидравлики МГМИ. Результаты расчетов показали, что значения коэффициента шероховатости по этим формулам отличаются не более чем на 10%. Для дальнейшего анализа по натурным данным в створах Шираджгандж и Нагарбари р.Брахмапутра-Джамуна приняты значения п , определенные из более простой формулы Маннинга. В условиях реки их. весьма различны и в ряде случаев величию коэффициента ті уменьшаются до 0,01 и не укладываются ни в одну из таблиц коэффициентов для рек с мелкопесчаным руслом, где ті = 0,018 - 0,025. В условиях блуждающего русла р.Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении оказывает сопротивление потоку не только микровыступы шероховатости, а и макрошероховатость (песчаные волны, гряды, острова и т.д.). В русле реки размывающая способность увеличивается с возрастанием расходов воды и скоростей потока. В это время также размываются острова, гряды, отмели и т.д. В широком масштабе происходит движение наносов в придонном слое. Во время паводка затопляются коренные покрытые растительностью поймы, острова и так далее, из-за чего р .Брахмапутра имеются различные значения коэффициента шероховатости. Поэтому можно сказать, что в условиях р.Брахмапутра-Джамуна значения т\ объясняются характером руслового процесса и кинематики потока. Для оценки связи коэффициента шероховатости п и гидравлического радиуса R. нами были иллюстрированы графики (рис.4.12, 4.13) зависимости п = j\&) в более устойчивых створах Шираджгандж и Нагарбари. Анализируя связь коэффициента шероховатости т. с гидравлическим радиусом R в створах Шираджгандж (рис.4.12) и в створе Нагарбари (рис.4.13) получим, что при увеличении К от 2 м до 6,5 м соответственно росту значений коэффициента Шези значения коэффициента шероховатости уменьшаются. При дальнейшем увеличении R от 6,5 м до 12 м значения п можно считать практически не свящанными с Я, Диапазон изменения У\ при данном R или -- до +30$. Пер При R" 6,5 м средние значения "П (в двух более устойчивых створах) можно принять равными примерно 0,022. Сопоставление значений С, рассчитанных при этих значениях ті = 0,022 по приведенным выше формулам (формулы Маннинга, И.И.Агроскина, Г.В.Железнякова, Д.В.Штеренлихта) с натурными данными, полученными из измерений І показали, что все эти формулы дают удовлетворительные результаты. Сравнение значений коэффициента Шези по формулам и по натурным данным приведено в таблицах приложения 4.3, 4.4, из которых видно, что расхождения между формулами незначительны. Поэтому для определения С в условиях р .Брахмапутра-Джамуна в нижнем течении можно рекомендовать формулу Д.В .Штеренлихта в виде (І.І43) полученную путем обработки натурных данных рек, где глубины равняются от 3 м до 20 м, которая показала несколько лучшее соответствие при расчетах.
