Содержание к диссертации
Введение
1. Деформация русел песчаных каналов и методы расчета их устойчивого сечения
1.1. Особенности процесса руслоформирования в песчаных каналах
1.2. Опыт изучения деформаций песчаных русел каналов на лабораторных опытных каналах
1.3. Методы гидравлического расчета устойчивых каналов с необлицованным руслом в мелкозернистых грунтах
1.4. Некоторые особенности песчаных каналов с осветленным потоком. Основная цель и задачи исследований и методика их решения
2. Экспериментальные исследования не размывающей скорости течения и грядового движения донных наносов из керамзитового и натурного песка
2.1. Состояние вопроса
2.2. Физико-механические свойства керамзитового и натурного песка
2.3. Неразмывающая скорость потока для керамзитового и натурного песка
2.3.1. Экспериментальная установка, состав опытов и методика их проведения
2.3.2. Основные результаты экспериментальных исследований неразмывающей скорости течения потока
2.4. Сравнение расчетных зависимостей для неразмы-вающей скорости течения с рекомендациями других авторов
2.5. Результаты исследований формирования русел, сложенных из керамзитового и натурного песка в условиях плоской задачи
3. Исследование закономерностей формирования песчаных русел на больших опытных каналах
3.1. Описание опытных каналов
3.2. Состав опытов и методика их проведения
3.3. Исследования предельной (статической) устойчивости песчаных русел каналов
3.4. Исследование взаимосвязи основных параметров песчаных каналов с гидравлическими характеристиками потока в процессе их формирования
3.5. Основные факторы, влияющие на устойчивость русла
3.6. Плановое распределение средних по вертикали скоростей течения песчаных русел каналов
3.7. Результаты исследований грядового движения и фракционного состава донных наносов в опытных песчаных каналах
4. Устойчивые формы русел песчаных каналов и рекомендации к их расчету
4.1. Форма поперечного сечения устойчивого русла песчаных каналов
4.2. Определение показателя степени параболы для устойчивых песчаных каналов
4.3. Исследование коэффициента заложений откосов устойчивых русел песчаных каналов
4.4. Факторы, определяющие параметр формы русел устойчивых русел песчаных каналов
4.5. Достоверность полученных результатов исследований
4.6. Предложения к гидравлическому расчету каналов в мелкопесчаных грунтах и их экономическая эффективность
Выводы 238
Заключение 240
Список литературы 244
Приложения 262
- Опыт изучения деформаций песчаных русел каналов на лабораторных опытных каналах
- Физико-механические свойства керамзитового и натурного песка
- Исследования предельной (статической) устойчивости песчаных русел каналов
- Факторы, определяющие параметр формы русел устойчивых русел песчаных каналов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях ИЛ съезда партии, майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС, ряде других партийных документов подчеркивается, что основным ключом развития продовольственной программы и других социально-экономических проблем нашей страны является комплексная мелиорация земель. Это мероприятие включает прежде всего улучшение мелиоративного состояния существующих земель и освоение новых площадей. В свою очередь это требует их гарантированного водообеспечения.
В связи с этим решениями ХХУІ съезда КПСС предусмотрено начать подготовительные работы по переброске части стока северных рек в бассейн Волги и продолжить научно-исследовательские и проектные проработки по переброске части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан. Техническое решение указанных задач требует проектирования и строительства крупных каналов с расходом осветленной воды 500-1000 я?/о и более, не имеющих аналогов, а также нормативных документов для их проектирования.
Рациональное проектирование крупных каналов требует научной основы для разработки более обобщенной методики их гидравлического расчета. Этой связи необходимо изучить процесс формирования песчаных русел каналов и определить их оптимальные параметры, обеспечивающие устойчивость сечений и экономичность в строительстве.
Цель работы - выявить особенности закономерностей формирования песчаных русел каналов при пропуске постоянного расхода осветленной воды; определить основные факторы, влияющие на плановую устойчивость русла, а также их критериальные значения; установить особенности кинематической структуры потока в каналах; уточнить рекомендации по определению неразмывающей скорости течения и установить допустимые скорости потока; выявить устойчивые формы русел каналов, сформированных потоком, и определить факторы, влияющие на их параметры; разработать рекомендации по гидравлическому расчету каналов в песчаных грунтах.
Научная новизна. Исследования гидравлики песчаных русел каналов, впервые выполненные на опытных каналах больших размеров (при расходах до 0,53 MVC) показали, что формирование гидравлических и морфометрических характеристик русла в опытных каналах, а также в натурных каналах происходит аналогично. Кроме того, экспериментальные исследования закономерностей формирования русел в песчаных грунтах позволили выявить закономерности формирования русел каналов в песчаных грунтах при пропуске осветленного потока; получить уточненную формулу для неразмывающей скорости и установить допустимую скорость течения; определить степень влияния начальных параметров потока и русла на плановую деформацию и устойчивость самого русла; найти устойчивые формы поперечных сечений русел каналов и заложение их откосов у уреза воды, сформированные самим потоком, определить их оптимальные параметры и основные факторы, влияющие на них; установить зависимость устойчивости русла от особенностей кинематической структуры потока, выявить закономерность планового распределения осредненных по вертикали скоростей течения в каналах, сложенных из песчаных грунтов; определить степень влияния формы русла на предельные значения касательных напряжений, параметры гряд и распределение крупности донных наносов.
Практическая ценность работы. С использованием установленных в ходе экспериментальных исследований закономерностей разработаны конкретные рекомендации для расчета оптимальных параметров устойчивых каналов, проектируемых в песчаных грунтах. Это позволит значительно сократить затраты на земляные работы и обеспечить их надежную эксплуатацию. Данные, полученные в результате исследований, могут явиться основой для разработки более обобщенной и научно обоснованной методики гидравлического расчета каналов.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении ТЭО Главного канала переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан, а также в проектной проработке Левобережного Тюямуюнского канала в Хорезмской области.
Апробация. Основные положения диссертационной работы получили положительную оценку на научно-производственных конференциях ТИИИМСХ в І976-1981 гг. (Ташкент); X конференции молодых ученых Узбекистана по сельскому хозяйству в 1978 г. (Ташкент); совещании, посвященном встрече молодых ученых с академиками ВАСХНИІ в 1979 г. (Москва); техническом совете института "Узгипроводхоз" в 1981 г. (Ташкент); республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по водному хозяйству в 1981 г. (Ташкент); координационном совещании по проблеме переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан в 1981 г. (Ташкент); на расширенных семинарах кафедр "Инженерная мелиорация и гидрология и охрана окружающей территории" и "Гидравлика" ЛПИ им. М.И.Калинина в 1981 г. (Ленинград), отдела научно-исследовательских работ по крупным каналам института "Союзгипроводхоз" в 1982 г. (Москва), отдела русел и лаборатории крупных каналов, эксплуатационной гидрометрии, эксплуатации водозаборных узлов, защитно-регулировочных сооружений и эксплуатации водохранилищ САНИИРИ в 1982 и 1984 гг. (Ташкент); заседании совета МАГИ в 1983 г. (Москва); на научных семинарах кафедры Тидравлика" МГМИ и кафедры "Гидравлика и гидротехнические сооружения" Университета дружбы народов им. П.Лумумбы в 1984 г. (Москва) и на республиканской конференции института механики и сейсмостойкости сооружений АН УзССР в 1984 г. (Ташкент). Материалы диссертационной работы использованы при составлении основных глав семи научно-технических отчетов (за 1978-1983 гг.), проведении научно-исследовательских работ по заданиям 04.01 ,Н4 и 03.02.ДІ проблемы 0.85.06 плана ГКНТ при СМ СССР.
Состав работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (187 наименований).
Общий объем диссертации составляет 145 стр. машинописного текста, иллюстрированного 84 рисунками, 12 таблицами и 19 приложениями.
Диссертационная работа является частью комплексных научно-исследовательских работ САНИИРИ, выполняемых в рамках проблемы 0.85.06 ГКНТ при Совете Министров СССР под руководством заместителя директора САНИИРИ по науке, канд.техн.наук Кадырова А.А.
Работа включает результаты исследований на крупномасштабных размываемых моделях, выполняемых под руководством члена-корреспондента ВАСХНИЛ, доктора технических наук, профессора А.М.Муха-медова.
Опыт изучения деформаций песчаных русел каналов на лабораторных опытных каналах
Изучению устойчивости песчаных русел каналов на размываемых моделях посвящены работы П.Аккерса / 181 /, Л.И.Викуловой, Е.А.Дымшица, Е.А.Селивановой, О.И.Шишовой, Е.В.Плетневой / 25-28 /, С.А.Аннаева, Х.А.Аидова / 5ДО /, В.С.Алтунина, Н.А.Михайловой, М.М.Селяметова, О.Б.Шевченко, Н.Б.Мулюковой / 8ДІД09, 146 /, Ю.А.Кузьминова и Ю.Г.Иваненко / 96,197 /, А.Д.Кудряшова / 92 /, а также исследования В.М.Скрыльникова / 152,153 /, В.Л.Троицкого, А.В.Лаксберга и А.Я.Агаева / 162 / и др.
А.Ф.Кудряшовым / 92 / были проведены лабораторные исследования, в которых одной из главных целей являлось изучение влияния начальных условий (форма и размеры начальной пионерной траншеи, продольный уклон дна и крупность частиц) на развитие руслового процесса. Опыты проводились на русловой площадке длиной 10 м и шириной 2 м при расходах воды до 3 л/с. Отношение ширины канала по урезу воды к максимальной глубине составило -ц-м = 2,7, а глубина потока была, примерно, равной высоте рифелей и гряд. Автором сделан вывод о том, что начальный уклон дна и высота берегов оказывают длительное влияние на процесс руслоформирования. Мелкий масштаб моделей не позволил автору выявить влияние первоначальной формы сечений, так как в лабораторном русле развивались различные крупные русловые формы (мезоформы), характерные для русел рек.
П.Аккерсом / 181 / была исследована устойчивость русел двух типов каналов: с песчаным дном и глинистыми берегами и с песчаными дном и берегами. Наибольший интерес представляют исследования устойчивости русел каналов второго типа, которые проводились на русловой площадке длиной 100 м, при средних диаметрах песка, слагающего русла, d =0,16 и ol = 0,34 мм. В опытах была исследована деформация трапецеидальных сечений русел под действием потока с взвешенными и донными наносами при Q. = 13-163 л/с.
Опыты П.Аккерса / 181 / показали, что весьма важным фактором, влияющим на общую устойчивость русла, является величина продольного уклона дна русла в начале опыта, а также количество подаваемых наносов. При больших значениях начального продольного уклона дна (скорости течения) и значительном количестве наносов деформация по длине русла распределялась весьма неравномерно и с течением времени русло приобретало криволинейную (меандрированную) форму в плане. В опытах с уменьшенными значениями начального уклона дна (скоростей течения) деформация распределялась по длине более равномерно. При этом донные наносы двигались по дну русла в форме рифелей и гряд, а само русло имело прямолинейную форму в плане и находилось в условиях динамического равновесия.
П.Аккерс на основании результатов экспериментальных исследований установил, что отношение ширины по урезу воды к средней глубине, т.е. -п- , для опытных песчаных каналов возрастает по мере увеличения крупности донних наносов. Это подтверждает натурных данных І.Б.Левоновского и С.Д.Саваренского / 102,144 /, а также расчетных данных Е.К.Рабковой / 134 / и др. І.И.Викулова и др. / 25-28 / проводили специальные исследования по изучению устойчивости песчаных русел каналов при пропуске чистой воды. На опытные каналы длиной до 20 м, где русло сложено из люберецкого и амударьинского мелкого песка, подавалось различное количество руслоформирующих фракций наносов при расходах воды Q = 2-100 л/с. Поперечные сечения модельных русел имели трапецеидальную форму с заложением откосов Ш=1 и ІЛ = 2 при различных соотношениях ширины и г бины, в основном от = 2,75 до 13,7.
В опытах, проведенных при уклоне дна I = 0,007 и отсутствии подачи руслоформирующих наносов, деформация русла по его длине (как и в опытах П.Аккерса при больших уклонах) протекала очень неравномерно и интенсивно. При заложении откосов m = I» сразу же после пуска воды, в берегах образовывались продольные трещины и начиналось их обрушение, что приводило к повышению отметок дна и уровня воды, а также увеличению продольного уклона и скорости течения.
Было отмечено, что при поддержании постоянного уровня воды в конце русла (на базисе эрозии) образуется кривая спада, вызывающая интенсивный размыв его концевой части русла. Сравнительно равномерная деформация модельного русла наблюдалась при искусственном поддержании равенства уклонов дна и водной поверхности. Подобные опыты были проведены в 1979 г. С.А.Аннаевым и др. (ТуркменНИИГиМ).
Анализ результатов исследований деформаций трапецеидальных сечений каналов с заложениями откосов ГП = I, проводившихся при уклонах L = 0,005-0,01 и начальных значениях чисел Фруда Fz = отт = 0,088-1,35 и относительной скорости течения тзг = 1,1-2,86 / 28,29,30 / показал, что в начальный период опытов возникали ри-фели и гряды, а через 2-3 часа после начала опыта поперечные сечения, вследствие неравномерности деформации русла, теряли симметричную форму и возникали крупные побочни, перекаты и др. русловые формы, наблюдаемые в натурных речных руслах. В проведенных опытах плановая и глубинная деформации, а также гидравлические характеристики потока не стабилизировались. Сечения резко расширялись и к концу опытов параметр формы русла увеличился до -ft- = 68,7-141,3.
На основании полученных данных авторы / 25-28 / делают заключение о том, что при скоростях течения, превышающих неразмывающую скорость, песчаные каналы сильно деформируются, теряют устойчивость и пропускную способность.
Проанализировав условия и методику проведения описанных исследований, мы пришли к выводу, что причинами интенсивного размыва и обрушения берегов являются прежде всего чрезмерно крутые откосы начальных поперечных сечений лабораторных русел. Заложение откосов русла было в 1,4-2,7 раза ниже заложения естественного откоса песчаных грунтов под водой - ni0 .
Физико-механические свойства керамзитового и натурного песка
Исследования проводились в руслах, сложенных керамзитовым и натурным песком. Предварительно были изучены физико-механические свойства этих песков. Керамзит - искусственный материал, который получают путем обжига глины (глинозема) в специальных термических печах. Керамзитовый песок, применявшийся нами, был получен в результате двойного помола промышленного керамзита на специальных валковых мельницах. При изучении его гранулометрического состава содержание частиц крупностью d 0,1 мм определяли с помощью сита, а содержание фракций крупностью о! ОД мм - пипеточным способом. Результаты анализа приведены в табл.2.1. При этом средневзвешенный диаметр песка равнялся 0,5 мм, согласно данным, полученным по формуле: где Pj. - процентное содержание фракций с крупностью dL . Из данных табл.2.2 видно, что удельный вес керамзитого песка для фракций, размером больше I мм, уменьшается по мере увеличения его среднего диаметра, а для фракций, меньше I мм, практически остается постоянным. Объемный вес фракций изменяется сравнительно мало (наибольшее значение имеют фракции, мельче 0,5 мм). Важной характеристикой зернистых материалов, применяемых при гидравлических исследованиях, является форма частиц.
С этой целью было произведено визуальное сравнение увеличенных микрофотографий частиц фракций керамзитового и заменяемого им натурного песка. Это сравнение показало, что частицы всех фракций керамзитового леска по своей форме почти не отличаются от частиц натурного песка. Для обоих грунтов характерно то, что частицы крупностью более 0,25-0,5 мм имеют округлую форму, а частицы, крупностью меньше 0,25 мм - более угловаты. Натурный песок для исследований был взят в русле Кызылкумского канала в Казахстане. Средневзвешенная крупность песка определялась по (2. 7), она равнялась ol = 0,25 мм. Удельный и объемный вес, по лабораторным данным, соответственно, составил &д = 2,74 т/м3, = 1,6 т/м3. Исследования неразмывающей скорости для керамзитового и натурного песка в отделе русел САНИИРИ проводили в гидравлическом лотке со стеклянными стенками высотой 0,5 м, длиной 50 м и шири ной 0,5 м. На входе в лоток был установлен треугольный водослив (ос ss 90) для измерения подаваемого расхода воды (точность измерений - ± 1,5%). Кроме того, лоток был оборудован шпиценмасштаба-ми для наблюдений за уровнем воды (точность - до 0,05$), емкостными уровнемерами, изготовленными в САНИИРИ для измерения перепада уровня вода (точность - 0,05$), и безконтактной микровертушкой с электронно-цифровым счетчиком для измерения осредненных скоростей течения воды в различных точках (точность измерений - до 3%) потока. Для изучения неразмывающей скорости керамзитового песка / 117 / провели 7 опытов, во время которых соответственно изменялись глубина и расход воды в пределах 2,74-40,2 см и 1,4 22.2 л/с. Исследования неразмывающей скорости течения для натурного песка включали пять опытов / 117 /, при проведении которых глубина воды в лотке изменялась от 4,4 до 25 см, а расход - от 4,5 до 33.3 л/с. Перед тем, как проводить опыты, исследуемый песок укладывали по всей длине лотка равномерным слоем толщиной 8 см, но без тщательного его разравнивания (предварительная укладка леска). После этого песок замачивали в стоячей (неподвижной) воде в течение 3-4 суток. Затем воду из лотка выливали, а песок тщательно разравнивали. Помимо этого, в порядке подготовки к опытам в передней части лотка разбивали мерные створы (на расстоянии 17, 29,5 и 42 м), а затем шпиценмасштабами определили отметки поверхности песка в трех точках каздого створа. Подготовленный к опыту лоток постепенно с двух сторон заполняли водой до предварительно намеченного уровня. Затем подачу воды прекращали, а в концевой части лотка устраивали отток, одновременно равномерно увеличивая водоподачу в головной части лотка. Увеличение расхода, следовательно, и скоростей течения в лотке продолжалось до момента начала трогания частиц песка на дне. Этот момент установлен, исходя из условия, что на 10-сантиметровой полосе по ширине лотка (или на площади 500 см ) за одну секунду перемещается в среднем 4-5 частиц. При такой скорости в течение 6-7 часов поверхность песка в лотке оставалась совершенно гладкой, а в расположенную за задней частью лотка песколовку наносы не поступали. Установив начало трогания частиц, увеличение расхода воды прекращали и начинали измерение глубины потока на створах и глубины общего перепада уровней воды между створами, а также осред-ненных по времени скоростей течения в точках вертикали в плоскости осевой симметрии лотка. Измерение скоростей проводили с помощью микровертушки в точках вертикали через каждые 2 см от поверхности воды до точки, расположенной на 5 см выше дна (поверхности песка). Ниже этой точки до точки, расположенной на 0,8 см выше песчаного дна, скорость измеряли через каждые 5 мм, а при глубине воды U 10 см - через 5-Ю мм.
Исследования предельной (статической) устойчивости песчаных русел каналов
Устойчивость песчаного русла воздействию потока определяется устойчивостью песчаных частиц на поверхности его ложа. По длине смоченного периметра поперечного сечения русла параболического очертания условия устойчивости частиц песка изменяются, так как по мере повышения точки расположения частицы на откосе увеличивается крутизна откоса, изменяющая соотношение между действующими на нее сдвигающей (или опрокидывающей) и удерживающей силами. Поэтому при проведении опытов нами изучалась устойчивость частиц на горизонтальном дне и на откосах русла.
Наблюдения за состоянием песчаных частиц в трапецеидальном русле с заложением откосов, равным естественному, т.е. т = 1Лв= = 2,2 при проведении опытов J& 1-3 первой серии показали, что в момент начала их трогания на дне начинаются также трогание частиц в средней и нижней частях откосов. Основная часть частиц движется по дну и низовой части откосов, где влекущая сила потока имеет максимальные значения. При этом частицы на откосах движутся под острым углом к направлению течения, постепенно перемещаясь в сторону горизонтального дна. Осредненное значение предельных значений касательных напряжений определенное по методу влекущей силы составило Гвер = Ш = 0,0239 кг/м2.
Отметим, что Н.А.Михайлова, О.Б.Шевченко и М.М.Селяметов / 109,146 /, проводя исследования на опытных каналах по изучению размыва русел (сложенных из песчаных грунтов со средней крупностью d = 0,2 мм) трапецеидального (с заложением откосов 171 = 2) и косинусоидального поперечных сечений с параметрами формы -й- = = 7,7-10, обратили большое внимание на состояние частиц грунта ложа.
По данным опытов ими были выявлены, что в таких руслах каналов первая подвижка частиц грунта и первичные гряды с начала наблюдаются на откосах вблизи уреза воды, в то же время частицы на горизонтальном дне и у подошвы откосов оставались неподвижными. Это видимо в некоторой степени связано с очертанием формы поперечного сечения и заложением его откосов.
Характерной особенностью исследовавшихся в / 103,146 / сечений каналов является то, что максимум числа Фруда и, следовательно, средняя скорость течения на вертикали наблюдаются на участках откоса, расположенных ближе к урезу воды.
Исследования Е.К.Рабковой и М.Х.Паса / 130,136 / в трапецеидальных руслах каналов с -й- = 4-8,4 и т= 1,75-2,5 показали, что в таких каналах наибольшая средняя скорость на вертикали наблюдается на откосах, расположенных между вертикалями = 0 и 8 = (0,25-0,3)Ь от уреза воды. Распределение средних скоростей течения на вертикалях по ширине потока в них оказалось выравненным. Отсюда следует, что устойчивость частиц грунта и самого русла, кроме формы поперечного сечения определяется также особенностью кинематической структуры потока.
В проведенных нами опытах Уп 4-19 при ГП = 3-6 всегда частицы грунта начинали двигаться на горизонтальном дне и у подошвы откоса движение частиц на откосах во всех опытах наблюдалось только после массового движения наносов на дне. Вычисленные по результатам этих опытов значения средних по смоченному периметру касательных напряжений изменялись в пределах Teq = 0,0229-0,0271кгЛг.
Опыты В 20-23, проведенные в русле треугольной формы при m = = 6,32 и тг = 25,28, также показали, что первые подвижки донных Нср наносов наблюдаются в центре русла. При этом предельное значение средних касательных напряжений "Госр = 0,0233 кг/иг.
Таким образом, как показали результаты проведенных нами исследований, характер первых подвижек песчаных частиц в руслах трапецеидального сечения зависит от заложения откосов и кинематической структуры потока. При заложении откоса Ш меньше зало жения естественного откоса песка под водой Ш0 (т.е. при m m0) первыми приходят в движение частицы на откосах вблизи уреза воды. Если заложение откоса /Л равно заложению естественного откоса песка (при т=ГП0), то движение частиц начинается почти по всей длине смоченного периметра, т.е. на горизонтальном дне и на откосах ниже уреза воды. При заложении откосов 1Л ГПо, движение песчаных частиц начинается на горизонтальном дне. При этом частицы на откосах (кроме участка, близкого к его подошве) остаются в покое.
Наблюдения за состоянием песчаных частиц грунта, расположенных на поверхности русла каналов с треугольной, трапецеидальной, полигональной и криволинейной формами поперечного сечения (их параметры приведены в табл.3.4), в опытах второй, третьей, четвертой и пятой серий при установлении неразмывагощих скоростей течения показали, что при заложениях откосов ГП ГП0 первые подвижки, как и в опытах $ 4-23 первой серии, происходят на горизонтальном дне и у подошвы откосов. Результаты исследований по определению неразмывающей скорости течения при проведении опытов второй серии подтвердили, что в трапецеидальных сечениях каналов с максимальной глубиной потока Мм= 0,3 м неразмывающая скорость течения \У0 в среднем равна 0,19 м/с. При этом указанное значение неразмывающей скорости соответствует значению, вычисленному по формуле (2.8).
Факторы, определяющие параметр формы русел устойчивых русел песчаных каналов
Важным вопросом проектирования устойчивых земляных каналов является определение параметра, характеризующего форму очертаний поперечного сечения русел. Проведенный нами анализ (см. 1.3) предложенных расчетных зависимостей для определения параметра формы русла показал, что последние ограничены рассмотрением только натурных измерений и практически не имеют лабораторных подтверждений, что совершенно оправдано высказанными выше соображениями (см.стр.92). Проанализировав полученные нами результаты исследований, а также данные других авторов / 10,109,169,150,152 /, мы пришли к выводу / 116, 119,122,123 /, что с увеличением относительной скорости течения в песчаном канале его русло деформируется сильнее и становится более распластанным. На рис.4.7 показан график зависимости параметра формы русла от относительной скорости течения. При этом относительная скорость течения была рассчитана с учетом грядового рельефа дна и вместо принята i9orp . На график связи (рис.4.7) j3Cp = - - )нанесли данные опытов В.С.Лапшенкова / 99 /, Н.А.Михайловой, М.М.Селяметова / 109, 146 / и В.А.Скрыльникова / 150,152 /, которые получены на лабораторных руслах сложенных мелким песком ( d = 0,2-0,22 мм). Отсюда видно, что между параметром формы русла ]Зср и относительной скоростью течения имеется прямая связь. Чем выше относительная скорость течения потока, тем большей транспортирующей способностью он обладает, а значит и сформированное русло имеет более распластанную форму поперечного сечения.
Качественная связь между р с и согласуется с эмпири-ческими связями между /Зср и - - , установленными М.А.Михалевым / 110,114 /, В.С.Алтуниным и Т.А.Алиевым / 14 /, Е.К.Рабковой / 134 / и др. Подтверждением этому служат опыты, данные ТуркменНИИГиМа л / 5,10 и др. /. На рис.4.8 показан график зависимости /3CfOT - -построенный по данным лабораторных исследований ТуркменНИИГиМа / 5,10 /. Достоверность полученной связи подтверждается и данными натурных измерений, о чем свидетельствует приведенный на рис. 4.9 обобщенный график связи ptp = /(-$-) построенный на основании имеющихся данных лабораторных исследований, а также натурных измерений на песчаном участке (210-295 км) Каракумского канала ниже Келифских озер. Основываясь на этих данных, на рис.4.9 были проведены три линии: верхняя хорошо вписывается в большую часть точек нанесенных по данным измерений, на 284 километре Каракумского канала; нижняя - соответствует точкам нанесенным по данным измерений на 295 километре этого же канала; средняя же линия - проходит через основную массу точек нанесенных по данным лабораторных исследований, а также натурных измерений на 295 и 210 километрах Каракумского канала. Таким образом, наличие качественной связи между Д, и -у подтверждается как модельными, так и натурными измерениями. На рис. 4.9 показана также линия связи р —$(Л.\ , построенная по рекомендациям М.А.Михалева / ПОДИ /, которая как следует из рис.4.9 удовлетворительно согласуется точками нанесенными по данным натурных измерений на 284 километре Каракумского канала при 2- 1,5. Анализ зависимостей предложенных на основе натурных измерений для расчета параметра формы русла песчаных каналов / 10,12, 14,134 и др. / показал (см.1.3), что величина ]Зр зависит от расхода воды. Однако, как уже отмечалось, в лабораторных условиях эти зависимости практически установить невозможно до тех пор, пока не будет решена проблема моделирования. Для обобщения результатов исследований на рис,4.10 построен график связи среднестатистических значений параметра формы русла с относительной скоростью течения. На график fcpeM"ur) нанесены также точки по данным натурных измерений на 295 километре Каракумского канала, отвечающие - 2.
