Аннотация

Цель: при помощи проведения экспериментальных исследований установление формы движения потока в лотке быстротока с усиленной шероховатостью при минимальном расходе 30 м³/с. 

Материалы и методы. Основным фактором, обуславливающим движение воды на проектируемом водосбросном сооружении Новотроицкого водохранилища – быстротоке, являются силы тяжести, поэтому основным критерием динамического подобия гидравлических явлений на модели и в натуре в нашем случае считаем равенство чисел Фруда. Экспериментальные исследования проводились на модели, которая представляет собой воспроизведенное в масштабе 1:40 водосбросное сооружение со всеми элементами, включая входную часть, лоток быстротока с усиленной шероховатостью и выходную часть сооружения. Система водоснабжения модели выполнена замкнутой. Вода из бака постоянного напора лаборатории подавалась по напорному трубопроводу в бак, который оборудован треугольным водосливом-водомером Томсона. Расход воды на установке определялся с помощью треугольного водослива-водомера Томсона с углом 90°, установленного на выходе из бака в верхнем бьефе модели.

 Результаты. Получены скорости и глубины на модели при расходе 2,96 л/с, что соответствует Q = 30 м³/с в натуре. Теоретический расчет скоростей и глубин в лотке при расходе 30 м³/с не производился, поскольку это не входило в задачи исследований. При проведении лабораторных исследований были определены глубины и скорости в лотке при данном расходе, которые можно использовать при проектировании. 

Выводы. В пределах лотка быстротока скорости до начала искусственной шероховатости возрастают до 4,55 м/с, а затем устанавливается практически постоянная скорость равномерного движения. При более малых расходах (менее 30 м³/с) будет гарантированно нерекомендуемая перепадная форма движения, которая не вызовет отрицательных последствий, так как скорости движения на участке с усиленной шероховатостью будут менее 4,0 м/с.

doi: 10.31774/2658-7890-2022-4-3-128-142

Для цитирования

Ткачёв А. А., Гурин К. Г. Определение формы движения потока в лотке быстротока Новотроицкого водохранилища при минимальном расходе // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 3. С. 128–142. https://doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-3-128-142.

Список литературы

1. Моргунов К. П. Гидравлика гидротехнических сооружений. 2-е изд., стер. СПб.: Лань, 2022. 312 с.

2. Hydraulic Structures / P. Novak, A. I. B. Moffat, C. Nalluri, R. Narayanan. 4th ed. Taylor & Francis e-Library, 2006. 700 р.

3. Замарин Е. А., Фандеев В. В. Гидротехнические сооружения. М.: Госсельхозиздат, 1954. 559 с. 

4. Веников В. А., Веников Г. В. Теория подобия и моделирования: применительно к задачам электроэнергетики. М.: Либроком, 2014. 440 с.

5. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений. Л.: Энергия, 1967. 235 с. 

6. Лятхер В. М., Прудовский А. М. Гидравлическое моделирование. М.: Энергоиздат, 1984. 392 с. 

7. Зегжда А. П. Теория подобия и методика расчета гидротехнических моделей. Л. – М.: Госстройиздат, 1938. 164 с. 

8. Sharp J. J. Hydraulic modelling. London: Butterworths, 1981. 256 р.

9. Samui P., Bonakdari H., Deo R. Water engineering modeling and mathematic tools. Amsterdam, Netherlands; Cambridge, MA: Elsevier, 2021. 590 р.

10. James C. S. Hydraulic Structures. Springer International Publishing, 2020. 369 р. https:doi.org/10.1007/978-3-030-34086-5.

11. Приборы для гидравлических исследований // Труды координационных совещаний по гидротехнике / ВНИИГ. Л.: Энергия, 1969. Вып. 51. С. 25–30.

12. Михалев М. А. Физическое моделирование гидравлических явлений: учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. 443 с.

13. Briggs M. J. Basics of physical modeling in coastal and hydraulic engineering. ERDC/CHL CHETN-XIII-3. Vicksburg, MS: US Army Engineer Research and Development Center, 2013. 11 р. 

14. Штеренлихт Д. В. Гидравлика: учебник. 5-е изд., стер. СПб.: Лань, 2022. 656 с.