Анализ кинематической структуры винтообразного течения за донным порогом с целью управления его массообменными характеристиками и транспортом наносов

от

А.Е. Щодро1, С.М. Сидоров1, 2

1Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E-mail: ashodro@ya.ru

2Севастопольский государственный университет,

РФ, г. Севастополь, ул. Университетская, 33

УДК 532.5.032                                                          

DOI: 10.33075/2220-5861-2024-1-92-102

EDN: https://elibrary.ru/ndjkly

Реферат:

Работа наносоуправляющих и гидроэкологических сооружений, выполненных по типу донного порога, уступа или полузапруды, зависит от кинематической структуры пространственного винтообразного потока, возникающего за такими сооружениями. В работе описана структура такого потока, проведен анализ влияния ряда факторов, влияющих, главным образом, на распределение давлений по оси винтообразного течения: продольного уклона гребня сооружения; отверстия в начале винтообразного течения, создающего возможность свободного поступления торцевого расхода воды; наличия преграды, устанавливаемой за порогом, уступом или перед ним, на подходе к нему на эффективность работы как наносоуправляющего или экологического сооружения и некоторые другие факторы. Установлена связь вышеприведенных факторов с изменениями кинематической структуры и закономерностями массообмена между транзитным потоком и условно замкнутой областью винтообразного течения. Сделаны выводы о роли каждого из них. Основной вывод по экспериментальной части работы состоит в том, что плановые размеры отрывной зоны, скорости поступательного движения потока в вальце, скорости крутки потока в нем, а также удельные расходы втекающего внутрь зоны и вытекающего из нее потоков согласованно изменяются по длине винтообразного течения. Сделан также вывод, что их следует использовать в зависимости от назначения проектируемых сооружений данного типа.

Ключевые слова: перенос наносов, перемешивание сточных вод, донные пороги, буны, полузапруды, кинематика винтообразных течений.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Щодро А.Е. Разработка методов расчета местных размывов несвязного грунта в зоне влияния речных и морских сооружений с учетом динамики водного потока и транспорта наносов // Экологическая безопасность прибрежн. и шельф. зон моря. 2018. Вып. 2. С. 74–87. https://doi.org/22449/2413-5577-2018-2-74-87.
  2. Щодро А.Е. Способ интенсификации водообмена в акватории и управления движением наносов и устройство для его осуществления. Патент № 2711810, МПК E 02 B 15/00, E 02 B 8/02, Заявка: 2018134728, 01.10.2018, Гос. регистрация 22.01.2020.
  3. Щодро А.Е., Шоларь С.А. Современные гидроэкологические сооружения для активизации массообмена в потоке // Системы контроля окружающей среды. 2022. № 2. С. 51–60. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2022-2-51-60.
  4. Лятхер В.М. Турбулентность в гидросооружениях / В.М. Лятхер. М: Энергия, 1968. 408 с.
  5. Михалев М.А. Гидравлический расчет потоков с водоворотом.  M.: Энергия, 1971. 184 с.
  6. Фидман Б.А. Турбулентность водных потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 237 c.
  7. Чжен П. Отрывные течения. Т. 3 М.: Мир, 1973. 334 с.
  8. Таунсенд А.А. Структура турбулентного потока с поперечным сдвигом. М.: Изд-во Иностранной литературы, 1959. 399 с.
  9. Ярных Н.А. Структура потока над двумерными грядами // Труды гос. гидрологического ин–та. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. С. 195–
  10. Трубина Е.К. Водообмен между транзитным потоком и водоворотом при плановом расширении спокойных установившихся безнапорных потоков однородной жидкости // Известия ВНИИГ. 1960. Т. 65. С. 91–106.
  11. Кириенко И.И. и др. Водообмен в отрывных течениях за донными уступами гидротехнических сооружений. 1981. Вып. 32. С. 8–13.
  12. Кириенко И.И. и др. Проектирование низких затапливаемых полузапруд // Гидромелиорация и гидротехническое строительство. Львов: Вища школа, 1981. Вып. 9. С. 59–64.
  13. Мокляк М.М. Применение затопляемых водосмесительных полузапруд для интенсификации массообмена в потоке с целью улучшения экологического состояния малых рек // Вестник НУВХП: сборник науч. трудов. 2006. Вып. 4 (36). Ч. 1. Ровно, НУВХП. С. 143–148.
  14. Ходневич Я.В. Математичне моделювання просторових течій з врахуванням інтегральної умови нерозривності // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: зб. наукових праць. Рівне: НУВГП, 2007. В. 31. С. 287–292.
  15. Арыкова А.И., Жулаев Р.Ж. Улучшенный тип водозабора с донной решетчатой галереей. Алма-Ата: Изд-во Акад. наук КазССР, 1961. 81 с.
  16. Данелия Н.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами. М.: Колос, 1964. 336 с.

Loading