В научной статье представлен расчет неразмывающих скоростей водного потока на дне и на откосе в грунтовых каналов.
Ключевые слова : мелкозернистость грунта, движение жидкости, моделирование, Ц. Е. Мирцхулава.
В начальной стадии проектирования одним из основных вопросов гидравлического расчета канала является определение значения допускаемой неразмывающей скорости, обеспечивающей устойчивость русла и долговечность сооружения. При правильном выборе значения неразмывающей скорости возможности плановых и глубинных деформаций русла канала, а также деформаций по его длине значительно сокращаются.
Изучение неразмывающих скоростей связано с исследованием руслового потока. Взаимодействие потока и русла изучается экспериментально-теоретическим путем, основанным на выявлении предельного равновесия отдельных частиц или начального момента их сдвига с дном.
По способу перемешивания наносы принято делить на взвешенные и влекомые. Взвешенные наносы перемещаются в потоке, и их движение поддерживается турбулентными перемещениями жидкости на любой высоте между дном и свободной поверхностью. Расчёт транспорта взвешенных наносов сводится в конечном счёте к определению мутности потока.
Влекомые наносы перемещаются в придонном слое потока. Их движение прерывно-качение или скачки чередуются у каждой частицы с периодом покоя.
В настоящее время существуют различные формулы для определения неразмывающих скоростей как чисто эмпирические, так и формулы, имеющие некоторое теоретическое обоснование.
К числу формул [1], имеющих теоретическое обоснование, относятся следующие формулы для несвязных грунтов, полученные Ц. Е. Мирцхулава на основании анализа условия равновесия сил, действующих со стороны турбулентного потока на неровности поверхности ложа канала, и сил сопротивления сдвигу и отрыву отдельной частицы из общей массы с учетом усталостных явлений в грунте:
где С
yn
— усталостная прочность на разрыв, учитывающая появление ощутимых сил сцепления при мелкозернистости грунта (d < 0,25 мм), для несвязного грунта приближенно С
yn
= 1,72 10–
4
/d
m
(d
m
в
м), Па; k
c
— коэффициент отклонения сил сцепления от среднего значения, обычно k
c
=0,5;
где
С целью изучения размывающей скорости водного потока были проведены специальные лабораторные исследования на малом гидравлическом лотке (параметры лотка 13,6х 1,0х0,8 м) Каршинского инженерно-экономического института.
Методика проведения экспериментальных исследований полностью соответствовала методике Ц. Е. Мирцхулавы, изложенной в работе [1].
Исследовались на размыв песок диаметром d ≤ 0,315мм; 0,315< d≤0,63мм; 0,63< d ≤ 1,25мм; 1,25< d ≤ 2,5 мм; 2,5< d ≤ 5,0 мм.
Для учета разницы значений опытными данными и вычисленными зависимостями, в формулах (1)-(2) введем корректировочные коэффициенты. После статической обработки для условий проведенного эксперимента получены следующие корректировочные коэффициенты для дна K 0 и для различных залеганиях откосов К :
Учитывая соотношение (3) вместо зависимостей (1)-(2) получим следующие модифицированные зависимости для определения неразмывающих скоростей водного потока
Для дна
Для откоса
Сопоставления экспериментальных данных с вычисленными зависимостями (3) — (6) показывает близкое соответствие между ними.
Литература:
- Мирцхулава Ц. Е. Размыв русел и методика оценка их устойчивости. М.: Колос, 1967. — 179 с.
- Караушев А. В. Теория и методы расчета ресчета речных наносов– Л.: Гидрометеоиздат, 1977. — 272 с.
- Ибодов Р. — Исследование по улучшению расчета неразмывающые скоростей потока воды в грунтовых каналах. “Сув ва ер ресурлари” 2021 г.
- Ибодов, Р. К. Методы проведения экспериментальных исследований в деформируемых грунтовых открытых руслах для определения донных наносов водотоков / Р. К. Ибодов. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 45 (387). — С. 4–5. — URL: https://moluch.ru/archive/387/85099/
- Исследование размывающих скоростей водного потока для несвязного грунта на дне и на откосе каналов. — Текст : электронный // Приволжский научный вестник : [сайт]. — URL: http://www.eecca-water.net/file/Eshev-S.S.-Issledovanie-razmyvayuschih.pdf (дата обращения: 14.11.2021).
- Эшев, С. С. Исследование размывающих скоростей водного потока для несвязного грунта на дне и на откосе каналов / С. С. Эшев. — Текст : электронный // : [сайт]. — URL: https://yaznanie.ru/a/dMyP1sNz???history=38&pfid=1&sample=21&ref=1 (дата обращения: 14.11.2021).
