Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ . Мелиоративные системы на Атлантическом побережье Гвинеи работают в сложных гидрологических и климатических условиях. Плодородные мангровые земли Нижней Гвинеи находятся в зоне влияния приливно-отливного процесса океана. Распространение приливов по рекам-водоприемникам часто приводит к затоплению больших площадей сельскохозяйственного назначения. Кроме того, муссонный тропический климат с явно выраженными сезонами (дождливым и сухим) усугубляет процесс переувлажнения и засоления этих земель. Названные особенности природных условий затрудняют использование сельскохозяйственных земель, расположенных в приморских районах. В настоящее время в этих районах в основном развивается рисоводство (в сезон дождей).
Для освоения и эффективного использования земель гвинейского побережья требуется осуществление комплекса гидротехнических, агромелиоративных и гидромелиоративных мероприятий. К ним относятся: 1)защита территории от затопления речными и морскими водами; 2)своевременный отвод избыточной воды с территории (строительство отводящих систем); 3)рациональное использование атмосферных осадков; 4)защита почвы от засоления и закислення. Все эти мероприятия позволят повысить урожайность риса от 1.0-1.2 до 4-5т/га.
Главное внимание в этих условиях занимают вопросы проектирования , осушительно-сбросных систем. Основными водоприемниками таких систем служат Атлантический океан и впадающие в него реки. Периодические колебания уровня в них нарушают бесподпорную работу систем и приводят к формированию обратных течений в каналах, нежелательных из-за опасности засоления земель морской водой. В связи с этим возникает необходимость детального изучения особенностей гидравлического режима работы систем в названных условиях и разработки расчетных средств прогнозирования распространения подпороа и обратных течений. Применение таких средств на стадии проектирования обеспечит бесперебойную работу водоотводящей сети и тем самым повысит надежность и долговечность систем. Этим вопросом и посвящена настоящая диссертационная работа.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ. Периодические колебания уровня водоприемника - основная причина неустановившегося движения в каналах мелиоративных систем 8 Нижней Гвинее и сходных с нею по условиям регионах. Изучение особенностей неустановившегося режима в этих условиях на примере массива "Ионшон" - главная цель работы.. Для ее достижения решаются следующие задачи:
1. Изучение .распространения подпора и обратного
течения в магистральном канале и по сети отводящих
каналов;
-
Оценка влияния гидротехнических сооружений (на примере шлюза-регулятора) на режим течения в канале, и определение параметров управления работой . регулирующих сооружений, которые обеспечивали бы рациональное маневрирование затворами.
-
Изучение подпора и потерь энергии в местах слияния каналов трапецеидального сечения.
-
Разработка математических моделей (аналитических и численных) и алгоритмов, реализующих решение названных выше задач.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ . Исследование основано на численном решении системы дифференциальных уравнений, описывающей медленно изменяющееся неустановившееся движение в призматическом русле (уравнения Сен-Венана). Задача рассматривается в одномерной постановке. Применяется конечно-разностный метод решения дифференциальных уравнений с использованием неявных разностных схем. Расчеты выполнены с помощью ЭВМ типа ЕС и персонального компьютера типа IBM. Программы, реализующие разработанные модели и алгоритмы, написаны на языке Фортран-77.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в том, что:
разработаны численные модели и алгоритмы расчета неустановившегося движения воды (на примере массива Моншон), позволяющие изучать распространение подпора и обратных течений в системе отводящих каналов при. периодических колебаниях уровня в водоприемнике, при произвольной форме входного гидрографа, при сосредоточенном и распределенном боковом притоке, с учетом регулирующих сооружений;
с помощью разработанных моделей изучен процесс распространения подпора и обратных течений и выявлены основные гидравлические режимы работы регулирующего сооружения при управлении затворами;
- разработана аналитическая модель узла слияния трапецеидальных каналов, позволяющая оценивать величину подпора и потери напора в узле в зависимости от соотношения расходов соединяющихся каналов и угла их пересечения.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ . Результаты выполненных расчетов неустановившегося движения могут быть непосредственно использованы при развитии и реконструкции мелиоративной системы "Моншон". Выводы, вытекающие из проведенного на системе "Моншон" (как типичном объекте) изучения неустановившегося движения , могут быть распространены на другие объекты региона Нижней Гвинеи и учтены при проектировании аналогичных систем. Разработанное программное обеспечение может быть использовано при проектных и исследовательских работах диагностического и прогнозного характера.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ . Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Тверского политехнического института в 1991, 1992 и 1993 гг.
ПУБЛИКАЦИЯ . По материалам диссертации в 1994 г. опубликована статья в межвузовском сборнике научных трудов "Инженерная гидрология и охрана водных ресурсов".
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ . Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений, списка литературы (206 наименований) и приложения.