Введение к работе
Актуальность тепы. Интенсивное развитие орошения в Средней--Азии за последние 30 лет обусловило увеличение отбора воды из рек, вызвав существенные и необратимые изменения их естественного режима. Особенно резко это проявилось на самой большой реке Средней Азии - Амударье, где в большинстве случаев водоза- ' бор в оросительные каналы осуществляется простейшим бесплотинным способом. Широков распространение такого типа водозабора в условиях Амударьи объясняется низкой стоимостью строительства и эксплуатации водозаборных устройств и особенностями гидрологического режима реки. Однако, как покаэьшает опыт эксплуатации бесплотинных водозаборов Каршкнского магистрального канала и Аму-Бухарского машинного канала, после ввода их в эксплуатацию возникла проблема обеспечения устойчивости речного русла на участке водозаборао
Для решения этой проблемы требуется проведение исследований по выявлению причин неустойчивости русла',- а также для разра-5отки мероприятий по их устранений.
Изучение характера и направленности руслового процесса, эсобенно в зоне действия бесплотинного водозабора, является актуальной задачей.
Однако, зная тип руслового процесса, его направленность, >qe нельзя однозначно ответить на вопрос о числовых характеристиках русла, где произходит этот процесс. Такое знание позволило !ы сформулировать условия для решения задачи о деформации конк-іетного участка русла. Поэтому, ввиду сложности и многофакторности протекания русловых процессов в пространстве и во времени, а 'акже отсутствия строго теоретического освещения проблем речной идравлики и динамики русловых потоков, исследователи прибегают использование методов физического и математического моделиро-ания путем осреднения гидравлических элементов потока и морфо-етрической характеризтики русла реки. Эти оба метода дополняют руг друга, и в результате можно получить более достоверные од~. означные решения поставленной задачи.
Согласно выше изложенному одним из направлений в решении той задачи является создание достаточно точных, экономичных и о возможности более строгих математических моделей и алгоритмов ас чета процессов, происходящих в районе беспяотинных водозаборов.
В последнее время увеличиваются мощности ЭВМ, создаются новые поколения персональных компьютеров как в нашей стране, так и за рубежом. Постоянно растет гас парк и все большее число организаций сснащается ими, у служб эксплуатации растет заинтересованность снижения затрат за счет берегоукрепительных и очистных работ, что становится возможным благодаря численной реализации математических моделей физических явлений.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является изучение руслового процесса в районе бесплотинного водозабора. Основная задача, которую необходимо решить -это разработка математической модели, е достаточной степени точно описывающей русловые процессы б реке, плановые деформации русла, изменение концентрации наносов в потоке и другие явления, происходящие в районе бесплотинных Еодозаборов, а также позволяющей определять значения средних скоростей, отметок дна русла и отметок свободной поверхности потока, в условиях, когда основные характеристики потока зависят от количества переносимых потоком наносов. Этому условию отвечает большинство р
Для решения поставленной задачи произведены теоретические исследования способов расчета русловых деформаций с использованием классических уравнений технической гидродинамики.
На основе полученных уравнений разработаны алгоритмы и составлены программы на ЭВМ.
Ьыполнены систематические расчеты по разработанным программам и собраны данные натурных исследований русловых процессов в районе бесплотинного водозабора в Наршинский магистральный канал. Произведено сравнение результатов с данными натурных исследований лабораторных экспериментов других исследователей.
Новизну работы составляет разработанный способ расчета русловых деформаций, отличающийся от известных методов более полным учетом действующих факторов, универсальность» и экономичностью.
Разработанный способ дает возможность следить за ходом руслового процесса в районе бесплотинного водозабора и его развити-
тием, характеризуя его изменениями осредненных по глубине скоростей, отметок уровней воды, дна и т.п. Способ расчета позволяет учитывать возможные изменения во входном створе области расчета расходов воды и мутности потока, а также отметок дна и уровня воды. Кроме того, использование способа дает возможность получать плановые картины обтекания русловых форм, часто встречающихся в естественных руслах, а также учитывать криволиней-ность участка реки в плане.
Практическая ценность и экономическая эффективность.
Разработанный в процессе исследований численный способ может быть использован для расчета параметров потоков в деформируемых руслах, сложенных из легкоразиываемых несвязных грунтов, при возможных изменениях расходов, мутности воды в реке во входном створе, а также расходов воды, отбираемой из реки в каналы водозаборного уз ля.
Анализ результатов выполненных расчетов позволяет установить ход и направление руслового процесса в районе бесплотинного водозабора с привлечением минимального объема натурных изменений, что существенно упрощает и облегчает выбор оптга.іального варианта при технико-экономическом обосновании проектируемых вариантов схем водозабора, и эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих его бесперебойную работу. Разработанный способ может быть использован для прогнозных расчетов в процессе эксплуатации построенных бесплотинных водозаборов, результати которых позволяют правильно организовать руслорегулировочные работы.
Внедрение. Разработанные конечно-разностные схемы, алгоритмы и программы использовались в САНИЙРИ при составлении прогнозов русловых процессов в районе бесплотинного водозабора в Кар-иинский магистральный канал.
Экономический эффект составил 179,4 тыс. руб.
Апробация работы.Материалы диссертации докладывались на секции ученого совета НПО САНИЙРИ (ISB6-I989 гг.), на межкафед-ральном семинареТИЙШСХ (1989-1990 гг.), Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов на тему:"Повышение эффективности мелиорируемых земель и водохозяйственного строительства (г. Тбилиси, 1987 г.)',' .'Пути повышения эффективности использования водных ресурсов в условиях нарастающего дефицита" (г. Ташкент, 1988 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введенім, пяти г дав, заключения с выводами, списка использованной литературы, включающего 71 наименование (в том числе 9 на иностранных языках) и приложений.
Основное содержание работы изложено на 85 страницах машинописного текста, включая 43 рисунка, 12 таблиц.