автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций

На правах рукописи

Колесникова Татьяна Васильевнар ^ 0 Д канд. техн. паук

1 7 ВНВ 2000

ГИДРАВЛИКА ПНЕВМОБАРЬЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ БЕСПЛОТИННЫХ ВОДОЗАБОРОВ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1999

Работа выполнена в Государственном предприятии - специализированном научном центре «Госэкомелиовод»

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Емцев Б.Т., доктор технических наук, профессор ШтеренлихтД.В., доктор технических наук, профессор ВолшаникВ.В.

Ведущая организация - ГПИ «Союзводоканалпроект».

Защита состоится 1999 г. в /I час, на заседании диссерта-

ционного совета Д 053.11.04 при Московском государственном строительном университете по адресу: г. Москва, Спартаковская ул., дом 2/1, ауд.^.2.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке МГСУ по адресу 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26.

Автореферат разослан

1999 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Боровков В.С.

Н164.403 -оы.82,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена вопросам гидравлики нневмобарьер-ных комплексов (ПБК), которыми в последнее время все чаще оснащаются бесплотинные водозаборы насосных станций (НС) различного назначения на равнинных реках.

Основное назначение ПБК - повышение надежности бесперебойной подачи потребителям воды, что является главной задачей речных НС любого назначения. Посредством ПБК на водоприемниках НС удается снять затруднения при приеме расчетных расходов воды во время зимней межени, сопровождаемой шугой и внутриводным льдом, а во время паводков плавающим мусором и топляком. ПБК снижают заиление осаждающимися наносами водоприемных камер и уменьшают износ проточных частей насосов, предохраняют от входов в водозабор и образования баров, способствующих блокировке поступления воды в ковш, препятствуют ускоренной кольмотации фильтров системы водо-подготовки I очереди.

Вместе с тем, пневмозавесы ПБК совместно с экранирующей забральной стенкой (ЭЗС) эффективно препятствуют вовлечению рыбной молоди в насосные камеры и ее гибели в насосных агрегатах и являются, таким образом, сооружением комплексного назначения.

Поскольку рыбная молодь, в отличие от шуги, внутриводного льда, наносов и пр., единственная обладает собственной скоростью, то именно ее скорость используется при установлении эффективности функционирования ПБК.

Как при расчете любого гидротехнического комплекса сооружений, гидравлика является той теоретической и прикладной наукой, которая изучает силовое взаимодействие сооружения с потоком, пропускную способность гидротехнических сооружений, воздействие этих сооружений на речное русло, его берега и объекты, расположенные в нем, так и при проектировании ПБК, гидравлика его основных составных конструкций и элементов является той базой, на основе которой определяются требуемая производительность компрессоров, подающих сжатый воздух под воду для создания пневмозавесы, рациональные размеры составных элементов ПБК, их взаимная компоновка и, в частности, их компоновка совместно с водозаборно-насосными сооружениями.

Кроме компрессорной станции, снабжающей сжатым воздухом воздухо-подводящую систему ПБК, главными составляющими ПБК являются: перфорированный подводный воздухопровод, подсоединяемый к идущему от компрессорной станции (КС) подводящему воздухопроводу; пневмозавеса в форме восходящих воздушно-пузырьковых турбулентных струй и экранирующая за-эральная стенка на поверхности потока. Именно гидравлике различных со-

ставных элементов конструкций ПБК посвящена настоящая диссертация. Во: можно, что первые попытки оснащения системами ПБК НС были не очеь удачны вследствие того, что возникшие к тому времени вопросы гидравлик ПБК еще не были изучены и решены с должной полнотой.

Все это и побудило автора сразу после кандидатской диссертации, которг была ею защищена в МГМИ в 1975 г. и также была связана с ПБК, занятье наряду с конструктивными усовершенствованиями ПБК и их внедрением, п< строением более полных расчетных формул на базе теоретической гидравлик!

Большая часть научных результатов опубликована автором в монограф! "Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов наео ных станций на равнинных реках" (1998 г.). В настоящей диссертации прив дятся некоторые дополнения и изменения высказанных в этой монографии п ложений.

Прежде, чем дать сжатое изложение основных результатов диссертаци приводим в традиционной последовательности основные положения диссерт ционной работы.

Актуальность темы диссертации. Актуальность темы диссертации по тверждается переченем тех водозаборов на реках РФ, которые за последние лет были реконструированы за счет оснащения их ПБК авторской конструкци Это, прежде всего, водозаборы хозяйственно-питьевого водоснабжения гор дов Пскова, Костромы, Владимира, а также технического водоснабжения пр мышленных и энергетических объектов (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС) системы Мосэнер (ТЭЦ № 9, 12, 16, 20, ГЭС-1 на Москве-реке), ТЭЦ № 22 на р.Оке, То г.Шатуры, ТЭЦ ЛПК г.Сыктывкара, автозавода ЗИЛ.

Цель диссертационной работы. Цель настоящей работы заключалась создании научно обоснованной методологии гидравлического расчетно обоснования рациональных компоновочных решений ПБК (и размеров его с ставных элементов), которые отвечали бы реальным, иногда довольно ело ным, природным условиям, принятым компоновкам элементов самих водо: борных сооружений и характеру речного русла.

Без такого подхода эффективное функционирование ПБК в составе BOi заборного сооружения НС, которое одновремегаю удовлетворяло бы как те ничсским, так и экологическим требованиям, невозможно.

Научная иовизна исследований. Научная новизна исследований, преж всего, состоит в том, что впервые удалось визуализировать в лабораторных; ловиях, путем скоростной фотосъемки процесс формирования образован воздушно-пузырьковых восходящих турбулентных струй. В отличие от изве< ной гипотезы о начальном участке такой струи в форме "кипящей жидкост) оказалось, что начальный участок струи - это воздушная конусообразная дн фузорная полость сжатого воздуха, заканчивающаяся локальным расширени

Эта монография, как и ряд других публикаций автора, построена на результатах исследований автора, выполненных в 1977-1992 гг. во ВНИИВОДГЕО, затем в АО «Гидрос4 ра» (1993-199бгг.) и затем в Госэкомелиоводе.

типа "грибной шляпки". Конец начального участка - это одновременно и начало основного участка струи, которая отражает локальное проявление типичной ляпуновской неустойчивости, приводящей периодически к полному разрыву сплошности струи. В дальнейшем происходит рост и разрушение волновых неустойчивых структур и образование гетерогенной струи из воздушно-пузырьковых комков. В эту струю попадают отдельные вкрапления капельной жидкости - воды, вовлекаемой начальным импульсом и архимедовой силой взвешивания, а при большей толщине слоя воды пузырьковая струя иногда принимает форму пузырькового распыла.

Одновременно экспериментами установлено, что толщина струи в начальном сечении ее основного участка практически при всех расходах имеет площадь сечения, на два порядка превышающую площадь выходного сечения отверстия перфорации, что хорошо корреспондирует с теоремой Борда - Кар-но, несмотря на то, что последняя строго правомерна только для несжимаемой жидкости. Такая структура начального участка струи не соответствует гипотетической модели, которая принята в теоретическом подходе проф. Г.Н. Абрамовича, развитом в работах, опирающихся на экспериментальные данные Ку-буса по снижению скорости восходящей струи. Опытами также установлено, что отношение осредненной осевой скорости струи на поверхности воды равно примерно половине максимальной актуальной скорости.

На основании вскрытого автором механизма начального участка воздушно-пузырьковых струй в работе развит теоретический подход и впервые получат расчетные зависимости по снижению относительной скорости струи по мере ее поднятия вверх к свободной поверхности, полностью согласующиеся с опытами Кубуса (основной опытный материал). Предлагаемые расчетные формулы элементарно просты для инженерного использования.

Помимо этого основополагающего результата, в диссертации впервые получено точное решение системы уравнений динамики дозвукового газа в перфорированной трубе и впервые рассмотрена задача о нестационарной подаче газа в пусковой период. Рассмотрены критериальные условия, опреде-тяющис необходимость крепления дна русла под перфорированным воздухо-зодом.

Также впервые средствами математической гидравлики дано решение для определения зоны предельного водоотбора, т.е. построения предельных линий гоков, притягиваемых из реки в боковой водозабор, что полностью согласуется : экспериментальными данными и указывает на рациональное расположение тневмозавесы ПБК при береговых водозаборах*.

В последней главе детально рассмотрены вопросы математико--вдравлического обоснования эффективности функционирования ПБК, дока-

' Эта задача, берущая начало еще из опытов Буле, неоднократно рассматривалась в публи-ациях гидравликов, и в том числе таких известных, как проф. АЛ. Мнлович и В.А. Шаумян. )днако решение, объясняющее большую ширину захвата донных токов теоретически, насколь-:о нам известно, получено не было.

зано, что она может достигать 100%; дано сравнение ПБК с фильтрующим\ кассетами, а также впервые рассмотрены и оценены потенциальные возмож ности комбинирования ПБК и СФК (системы фильтрующих кассет), что, со гласно выполненному анализу, всегда дороже, чем использование на водозабо pax только ПБК.

В этой же главе впервые получено корректное решение о нелинейно) фильтрации через фильтрующие кассеты, дано расчетное выражение для необ ходимого заглубления иод уровень экранирующей забральной стенки.

Предметом защиты является методология гидравлического обоснованы всех основных количественных характеристик в целом и составных чаете ПБК: подводящий и перфорированный раздаточный воздухопроводы сжатог воздуха; выход сжатого воздуха из отверстий и перфораций со скоростьк близкой к звуковой, и создание восходящей воздушно-пузырьковой пневмозг весы с физическими характеристиками ее структуры; взаимодействие восхс дящей воздушно-пузырьковой завесы с экранирующей забральной стенкой, кс торая обеспечивает создание приповерхностного противотечения, отгоняюще го несущую речной водой примесь (шуга, внутриводный лед, взвешенные ш носы, рыбная молодь) от водоприемных сооружений.

Наряду с этим защищаются новые, не имеющие до настоящего времен теоретические решения по гидравлическим методам расчетов перфорироваi ных воздухопроводов, учитывающих зависимость интенсивности вытекани через отверстия перфорации расхода воздуха от давления в воздухопроводе внешнего давления водной среды; по изменению скорости движения восход} щей воздушно-пузырьковой турбулентной струи; по гидравлическому расчет экранирующей забральной стенки; по устойчивости дна, по которому укладь ваются перфорированные воздуховыпускающие воздухопроводы; по правши ному расчету пропускной способности фильтрующих кассет и ряду вспомогс тельных задач гидравлики.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работ легко усматривается из приведенных в пункте "Актуальность темы диссерт; ции" и в предыдущем пункте сведений и того, очевидного факта, что без и пользования расчетных методологий, имеющих фундаментальную научну: базу, инженерное обеспечение забора воды из речных водозаборов на реках суровым зимним режимом и бесперебойная подача потребителям (жителя! производству, сельскому хозяйству, животноводству) требуемого количест1 воды без нанесения урона рыбной популяции реки невозможны.

Личный вклад автора в решение поставленных задач. Экспернмо тальные исследования в лабораторных условиях на крупномасштабной гидра лической установке по выяснению механизма образования и особенности трансформации скорости восходящей воздушно-пузырьковой струи выполн лись нами совместно с сотрудниками лаборатории, ибо такие опытные иссл дования всегда выполняются группой. Однако програлша этих исследовани их обработка, осмысление и представление результатов в форме гл. 3 выпо

нено лично автором. Во всех остальных главах диссертации приведены новые и хорошо согласующиеся с опытными данными решения автора. На те теоретические решения, в которых в качестве наводящих идей или промежуточных соотношений использовались результаты других авторов, сделаны соответствующие ссылки и оговорки.

Реализация результатов исследований. Автором практически реализованы полученные исследования в форме обоснования проектов реконструкции тех водозаборов, которые перечислены в пункте "Актуальность темы диссертации". Научно обоснована необходимость оснащения водоприемников пнев-мозавесой, что и было произведено по рабочим чертежам автора на всех вышеупомянутых объектах, в ряде случаев автор руководил строймонтажными работами или осуществлял за ними авторский надзор. Другая форма реализации результатов исследований, касающаяся в основном теоретических решений автора, - это статьи и монография, о которой упоминалось выше.

Апробация работы. Отдельные разделы диссертационной работы докладывались автором па координационных совещаниях во ВНИИГе им. Б.Е. Веденеева (Красноярск, 1976 г.; Мурманск, 1983 г.), на семинаре Московского Дома научно-технической пропаганды им. Ф.Э. Дзержинского (Москва, 1985 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции Центрального Красноярского краевого правления НТО коммунального хозяйства и бытового обслуживания (Красноярск, 1980 г.), на конференции, организовашюй в 1996 г. в Москве (Балашиха) Международной академией экологии и природопользования; в Тбилисском отделении ВНИИВОДГЕО (Тбилиси, 1986); В ГрузНИИЭГСе на семинаре по гидравлике и гидромеханике (Тбилиси, 1990).

Публикации по результатам исследований. Отдельные статьи по рассматриваемой в диссертации тематике публиковались в трудах ВНИИВОДГЕО и координационных совещаний ВНИИГ им.Б.Е. Веденеева и в некоторых других научно-технических журналах - см. список публикаций автора в конце реферата. Там же приведены авторские свидетельства по данной тематике.

Однако наиболее крупная публикация автора - это недавно вышедшая из печати упомянутая монография.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 300 стандартных страницах, состоит из шести глав, содержит . 5 таблиц, 56 рисунков и библиографию из 200 наименований.

Автор считает своим приятным долгом отметить постоянное внимание к проводимым исследованиям со стороны проф., д-ра техн. наук Т.Г.Войнич-Сяножепцкого и большую полезность для себя обсуждения с ним ряда трудных вопросов по проблематике, рассмотренной в диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации формулируются цели и задачи проведения исследований по совокупности вопросов пневмобарьерных комплексов, которыми должны оснащаться водозаборы и водоприемники на равнинных реках для предотвращения зимних шуголедных затруднений при приеме расчетных расходов воды, для недопущения блокировки наносами входных створов водозаборов и водоприемников и, наконец, для предотвращения гибели рыбной молоди в насосных станциях. Отмечается решающая роль гидравлики, как одного из разделов теоретической гидромеханики в решении круга важных задач пневмобарьерных комплексов для обеспечения их эффективной работы, что является гарантом высокой эффективности всего водозаборного узла насосной станции.

Вторая глава диссертации посвящена краткому описанию сооружений ПБК в составе водозаборных узлов насосных станций (НС) I подъема. В этой главе подчеркивается двойственное назначение ПБК: предотвращение эксплуатационных затруднений в приеме воды (вплоть до полного прекращения поступления воды в насосные камеры) из-за забивки шугой и внутриводным льдом решеток в приемных окнах водоприемников или смыкания (в острую зимнюю межень) наращиваемого наносного бара (отложения речных наносов) с ледовым покровом, а также предотвращение поступления рыбной молоди в насосные камеры и ее гибель, из-за невозможности преодолеть пневмозавесу из восходящих воздушно-пузырьковых струй, создающих также спутное течение вверх вовлекаемой воды, которое, взаимодействуя с ЭЗС, создает противотечение, отгоняющее рыбную молодь в противоположную от НС сторону.

В главе рассматриваются рациональные компоновочные схемы системы ПБК, а именно: принасосная (рис. 1а), аванкамерно-канальная (рис.1б) и русловая (рис. 1в), которые иллюстрируются схемами, рабочими чертежами тех объектов, главным инженером проектов реконструкции которых была автор.

Также рассмотрены рациональные схемы компоновки элементов системы ПБК: перфорированные воздухопроводы, создающие пневмозавесу совместно с ЭЗС для береговой, русловой (криб), а также НС, расположенных в ковшевых водозаборах глубокой врезки.

В заключение этой главы автором обращается внимание на несовершенство расчетной методики, используемой органами рыбоохраны при оценке ущерба, наносимого рыбной популяции реки из-за НС, не оснащенных системами рыбозащитных устройств (РЗУ). Используемая расчетная методика не учитывает среднегодовое количество рыбы, которое может быть в данной реке, и не принимает во внимание ущерб от относительного расхода речной воды, забираемой водоприемником НС.

В завершении этой главы рассматриваются внесенные автором необходимые усовершенствования в данную методику, которая освобождается от явных

Рис.1 ¿.Схематическое изображение пневмобарьерного комплекса принасосной компоновки врезанного в берег ковшевого водозабора!

1 - речное русло; 2 - входной створ водозабора; 3 - подводящий канал; 4 - аванкамера; 5 - поле скоростей течения, обусловленное действием НС; 6 - восходящая воздушно-пузырьковая струя; 7 - подводящий подводный воздухопровод; 8 - подводящий надводный воздухопровод; 9 - мостик для монтажа; 10 -плавучая забральная стенка с вертикальным отражающим экраном; 11 - горизонтальная полка забральной стенки, препятствующая рыбе перемещаться вниз и вправо; 12 - перфорированный воздухопровод с выпускными отверстиями, создающий пневмозавесу; 13 - здание НС; 14 -сорозадерживающая решетка на входе в водоприемник; 15 - напорная камера водоприемника; 16 -всасывающая труба; 17 - насос; 18 - генератор; 19 - нагнетательный трубопровод

111111111

111111111111111

— 3

. Вход

водозабора

-и-

Подводящий канал

ШШ

~1у

"41

%

Т~Т~

III

V?

Аванкамера

Рис. 16. Аванкамерно-канальная схема расположения ПБК врезанного в берег ковшевого водозабора. Условные обозначения те же, что и на рис. 1а

У^77>7777777777777/

водозабора

Рис. 1в. Русловое расположение ПБК врезанного в берег ковшевого водозабора. Условные обозначения те же, что и на рис. 1а

противоречий, связанных с несоблюдением законов сохранения количества рыбы, переносимой водным потоком.

Глава третья посвящена экспериментальному исследованию структуры водовоздушных струй, формирующихся из-за выпуска через отверстия перфорации воздухопровода сжатого воздуха со скоростью 25-И 00 м/с.

Опыты выполнялись в зеркальном лабораторном лотке при диапазоне глубин 0,05ч-1,3 м при покоящейся воде и наличии течения с соблюдением скоростей, обычных для водозаборно-водоприешшх сооружений.

Главной задачей экспериментов являлись формирование воздушно-пузырьковых струй и оценка структуры, неустойчивости, протяженности начального участка, установление створа сформировашюй воздушно-пузырьковой струи, выявление закономерности уменьшения средней скорости струи с приближением к свободной поверхности. Исследования проводились без введения в поток измерительных приборов, посредством только фотофиксации с малой (т < 0,005 с) выдержкой.

В литературе наиболее известны опыты Кубуса с воздушно-пузырьковыми струями. В этих опытах значения скоростей истечения были доведены до почти звуковых. Однако эмпирические формулы Кубуса не применимы для опреде-лешм изменения скорости по мере поднятия струи и ошибочны по структуре. Попытка построения приближенной теории таких струй, выполненная в нашей стране, оказалась также неудачной.

Использованная в наших опытах методика вскрыла некоторые важные особенности формирования воздушно-пузырьковых струй. Прежде всего удалось установить, что начальный участок представляет собой воздушный усеченный расширяющийся кверху конус с трибовидной шляпкой в его конце, откуда начинается уже воздушно-пузырьковая струя, которая всегда неустойчива (рис.2).

Высота начального участка такой струи описывается эмпирической формулой автора:

в которой Уот и ¿от - скорость истечения сжатого воздуха и диаметр выпускного отверстия перфорации при глубине воды толщиной Н.

Экспериментами установлено, что двухсторонний волновой профиль струи выше начального участка умещается в конус, тангенс угла которого в среднем близок к 0,25, что практически совпадает с аналогичным значением для затопленных турбулентных струй однородной жидкости.

0)

Рис. 2. Характерный режим движения восходящих воздушно-пузырьковых струй при Н=0,5(а), 1,20(6), 1,35(в) HReD =(35*50) 103(а), ReD = (35^-150) 103(б),

Rcd =(354-230)1 о3

На основании экспериментов удалось установить, что площадь сечений начала основного участка примерно в сто раз больше площади выпускного отверстия воздуха: ю„ = 100 шот или с1о =10 с1от. Это имеет важнейшее значение для практических расчетов и указывает на то, что У0 = 0,01 Упт. Такой результат полностью согласуется со следствием, вытекающим из известной теоремы Борда - Карно, которая строго правомерна лишь для несжимаемой жидкости.

При толщине слоя воды над отверстием перфорации менее 0,1 м начинаются выбросы капель воды, которые усиливаются, переходя в выбросы водяных сгустков на высоты до 2 м, и воздушно-пузырьковая струя не образуется, хотя и в этом случае картина не похожа на картину кипящего слоя, гипотетически предсказанную проф. Г.Н. Абрамовичем.

Эксперименты с падением скорости воздушно-пузырьковой струи в области С, < ъ < Н хорошо согласуются с экспериментальными данными Кубуса во всем диапазоне измеренных скоростей и противодавлений, а высота волнового всхолмления над местом выхода струи на поверхность - с естественным результатом й= ^1/2%.

Наиболее интересными являются зафиксированные на фотографиях поляне разрывы сплошности струи в начальном сечении формирования воздушно-пузырьковых струй, указывающее на то, что имеет место именно ляпуновская потеря устойчивости движения струи, неизбежно приводящая к последующим разрывам и, наконец, к распылу пузырьков. Это обстоятельство порождает образование квазигомогенной структуры такой струн (см. рис. 2) и позволяет в сачестве первого приближения использовать для теоретического анализа теоретическую гидромеханику или, при одномерных представлениях, - теоретиче-;кую гидравлику для решения основной практической задачи - определения ¡еличины скорости восходящей воздушно-пузырьковой струи, если рассматри-¡ать ее как струю с переменной плотностью или переменной концентрацией юздушных пузырьков.

Все эти выводы, полученные для одной восходящей осесимметричной труи, были подтверждены в опытах с 3-мя, 4-мя и 5-ыо струями.

Одновременно экспериментально было подтверждено теоретическое ре-пение об изгибе восходящей воздушно-пузырьковой струи при наличии тече-[ия. Это решение аналогично определению координат траектории падения вердой частицы в равномерном потоке при замене последней всплытием.

Наконец, был выполнен цикл экспериментов при наличии Ь-образного рофиля ЭЗС. Рыбная молодь моделировалась маленькими парафиновыми ша-иками нейтральной плавучести, которые в определенном количестве забрасы-ались в лоток на расстоянии 3 м от пневмозавесы. Количество шариков, про-1едгаих пневмозавесу, фиксировалось. Ни в одном опыте не было зафиксиро-ано преодоление модельной ПБК такими индикаторами. При контакте с вер-икальной забральной стенкой они опускались на полку, но с полки в воду уже е поступали. Сами струи они преодолеть не могли, так как подбрасывались

течением вверх и попадали в область действия ЭЗС и в созданное ею поверхнс стное противотечение.

Глава четвертая посвящена основополагающей задаче - установление закономерности снижения скорости восходящего движения воздушно пузырьковой струи. Ведущая роль этой задачи связана с тем, что скорость вое ходящего движения на свободной поверхности должна приводить к такому лс кальному поднятию уровня в ближайшей от фронтальной плоскости ЭЗС окре стности, что создаваемый этим поднятием обратный перепад давления долже: обеспечить скорость противотечения, превышающую сумму скорости стацис нарного течения к водоприемнику и наибольшую рывковую скорость рыбно: молоди, что и гарантирует непреодоление пневмозавесы ПБК этой молодью.

Приведенное в литературе решение данной задачи на основании числен ного интегрирования четырех нелинейных обыкновенных уравнений, описы вающих гидравлику восходящей воздушно-пузырьковой струи и реализован ных на ЭВМ, было дано известным советским ученым, основоположнико! прикладной теории турбулентных струй и прикладной газовой динамики про4 Г.Н. Абрамовичем. В этом решении использованы и некоторые константы, оп ределенные на основании экспериментов Кубуса. На рис.3 приведено распре деление но безразмерной высоте (г) изменение относительной скорости восхс

дящей струи У=Го —, где г - расстояние, отсчитываемое от начального сечени

основного участка струи, г0 - радиус площади этого сечения, У0 - скорость этом сечении и У7 - скорость на высоте ъ.

Надо признать, что кривая, полученная по теории Абрамовича для осе симметричной струи (см. рис.5), согласуется с опытными точками Кубуса лиш

при г =->50-160. В диапазоне 0 < г< 1 согласование отсутствует. Для плс

го

ской струи расхождение слишком велико во всем диапазоне изменения г> 1 -200.

По этой причине, учитывая также и то, что инженерам-проектировщика1 необходимы расчетные формулы, дающие ответ в обозримой форме, в дашю главе автором дано два варианта решения, один из которых основан на фене менолого-эвристических соображениях, второй - на гидромеханике гидравлическом подходе.

В первом подходе, учитывая характер изменения опытной кривой Кубусг

функции = принималось дифференциальное уравнение изменения скс

рости с ростом расстояния ъ в виде

ёУ _ А

<&, ъ + а' ^

где должно быть а>0 во избежание градиентной катастрофы уже при ъ = 0, ве личина А также безразмерная феноменологическая константа и должна опрс деляться из дополнительных или опытных данных.

Интеграл (2) при определении константы интегрирования из условия V = 1 при г = 0 дает

У=1-А/п(г+1), (3)

где принято а = 1, что, очевидно, не ограничивает общности решения.

Величина А, найденная из опытов Кубуса, получается равной 0,32. На рис.3 приводится предложенная автором кривая, отражающая формулу (3) при Л = 0,32, которая практически совпадает с массивом опытных точек.

Другой подход, реализованный в этой главе, основан на выводе из гидромеханического двумерного уравнения неразрывности осесимметричного движения воздушных пузырьков в восходящей струе (при отсутствии окружной компоненты скорости), учитывающего в осредненном движении эффекты корреляции между компонентами скорости и концентрации. Этот вывод осуществлен посредством гипотезы Фика - Буссинеска, что для стационарного в среднем движения приводит к уравнению

а(5иг) | шг | а(5ц2) _ а л ал | | р &

дт г дг дг) дт2 г дт

В (4) и2ииг-осредненные продольная и радиальная компоненты скорости, б - концентрация воздушных пузырьков, Б - коэффициент турбулентной диффузии.

С использованием процедуры Буссинеска выражение (4) приводится к одномерному гидравлическому уравнению, имеющему следующий вид рассматривается стационарный процесс):

^(ScpVzcp®) = 3*D(sr-s0), (5)

де в скобках левой части - характеристики, средние по поперечному сечению труи; s0 - концентрация на оси; sr - концентрация вдоль периметра поперечно-о сечения струи.

Уравнение (5) легко преобразуется в

(6)

dz 4(1 + Pz) V 2 ели учесть, что sr« s0 и, кроме того, справедливы соотношения

sco = s0a>0; D = ¿=0,5 Rz = 0,5 r0(l + pz).

Нетрудно видеть, что уравнение (5) в этом случае может быть записано в

иде

— = --— (7)

dz pz + Г

его интеграл в формуле

V= 1 -0,405/g(pz+l), (8)

ie Р = 0,25 - константа турбулентных струй.

_2_ го

200-

т

а тт 0

воэд

V 0.5 130

0 - 270

о 400

А (о 130

■ - 270

Ж » 400

✓ 940

» 1300

V 2.0 940

X 1300

Л »1 2550

0 „ 5800

4 0.5 1000

10° м/с

расчет по Абрамовичу расчет по (3)

Рис,3 График зависимости относительной скорости восходящей воднопузырьковой смсси от относительной высоты, отсчитываемой от начала основного участка струи:

г - отсчитывается от начала основного участка струи с начальным радиусом г„ и начальной скоростью • скорость соответствующая г

Кривая по (8) также относится к графику, приведенному на рис.4, и, как следует из него, дает столь же удовлетворительное согласование с опытным материалом, что и чисто феноменологическая формула (3) при Л = 0,32.

К аналогичному (8) результату приводит решение, основанное на совместном рассмотрении уравнений неразрывности и уравнения динамики, содержащего и архимедову силу взвешивания пузырьков, причем, роль последнего проявляется на больших высотах, когда скорость всплытия пузырьков близка к их скорости в режиме равномерного движения.

Уравнение неразрывности (5) берется без учета диффузионного эффекта, т. е. в виде

ScpV2 ср а = const. (9)

Уравнение динамики для вертикально восходящей воздушно-пузырьковой струи берется в гидравлическом приближении в виде:

2 2/3

= g,Pm^Pn_ffl Р*.(10)

' Pwn Pvvil 2i*

где pwn - плотность воднопузырьковой смеси; рп - плотность воздушных пу-шрьков; pw - плотность воды; kfw - коэффициент лобового сопротивления воздушным пузырькам; /,- линейный масштаб возмущенного движения принимаемый согласно Т.Г. Войнич-Сяноженцкому по постулированной им форму-ie:

^ = Xo(^)roCl + Pz). (И)

*де z = — и хо - феноменологическая константа.

г0

С учетом уравнения неразрывности (9), уравнение (10) совместно с (11), фИВОДИТСЯ к виду

dV72 = 2gT0 Pwn - Рп _ kfwPw Q2)

dz V02 pwn s,/3pwnX0a + Pz)' Интегрируя (12) и устанавливая постоянную интегрирования из началь-юго условия (при z = 0, Vz = 1), получаем:

Vz2=l-kfw-In (1 + Pz) + ^ Рщ^Рп (13)

ХО Pwn® V0 Pwn

При относительно малых значениях двух последних членов под радика-ом имеем

Vz=l--In(l + Pz) + gr"- Pw"~Pn z. (14)

2Xo Pwns V02 Pwn

Последнее слагаемое есть безразмерное число Архимеда и при его малой еличине решение (14) переходит в ранее полученное из уравнения неразрыв-ости (8) при значении множителя перед логарифмом, соответствующим ко-ффициенту в (8).

Рис.4. Кривые зависимости безразмерной скорости У,Л/0 в функции от безразмерного расстояния г = г/ г0 (где ъ - расстояние от начального створа восходящей воздушно-пузырьковой струи) в сопоставлении с полосами плотности распоряжения опытных точек

Таким образом, решение (13) показывает, что при больших г, У2 возрастает, что усиливает положительный эффект пневмозавесы.

Глава пятая посвящена построению метода гидравлического расчета дозвукового течения воздуха в цилиндрическом воздухопроводе, когда через его отверстия перфорации происходит путевое истечение расхода, зависящее от перепада давления между его величиной в воздухопроводе и в водоеме, на дне которого лежит воздухопровод (подводящий сжатый воздух от компрессора для создания пневмозавесы ПБК).

Как известно, для воздухопровода без раздачи по его длине расхода воздуха дифференциальное уравнение динамики имеет вид

ёР X СЧЬс „ — + —=г = 0> У О 2у ¿а

а его интеграл, носящий имя Сен-Венана, записывается в виде

1+п"

ив1

2 п + 1 КТП

(15)

(16)

где I - длина воздухопровода; X - коэффициент трения Дарси; В - диаметр и со -площадь воздухопровода; Р и Р0 - давление в сечении на расстоянии С. от начального и давление в начальном сечении; п - показатель политропы; II - постоянная газа и Т0 - начальная его температура по шкале Кельвина; в - весовой расхода газа (сжатого воздуха); у - объемный вес газа, подчиняющийся уравне-Р

ншо Клапейрона у = —;. Для дозвукового движения сжатого газа с его путевой ИЛ

раздачей столь простое решение получить уже невозможно.

Для движения сжимаемой жидкости (воздуха) по цилиндрическому воздухопроводу с путевым выпуском его через отверстия перфорации динамическое уравнение берется с учетом скоростного напора в форме

ЫР

1

X в2

2ёо)2 Ву2

= 0.

(17)

(18)

ус1х 2ga}2dxVy2; Это уравнение дополняется уравнением неразрывности ¿О /„ (Р. Р^

—- = -уд = -у ц п0 И. 2Ы---*

I 1т У»

з котором со, - площадь выпускного отверстия перфорации; ц - коэффициент

эасхода этого отверстия; п0 - количество отверстий перфораций, приходящихся

р

га 1 пог. м длины перфорированного воздухопровода /; —:— - это напор внеш-

Улу

1ейхреды; — - напор внутриперфорированного воздухопровода. У

Уравнение неразрывности (18) допускает компактное представление в

шде

где (в силу закона Клапейрона)

Гк У

410 Р, ЛОЛ

ёх Рк

Рк _Р

к» = ц п0 со, 2б

Р^ Р, 4

(20)

Гк \У

^Ук rw>'

Таким образом, движение сжимаемой жидкости по перфорированному воздухопроводу описывается системой гидравлических уравнений динамики (17) и уравнения неразрывности (19) и эта система уравнений автором сведена к одному нелинейном}' уравнению второго порядка:

Р^2 ё2С ао р2р (¿О)2

- , о о , , -ч — ^Ч1—=0> (21) ёю2у£к* ёх2 2ёса202кк, <5х ЧёхУ ах2 Ба)2у£кФ ^¿х^

Рк

где со0 =— Укк.

В общем случае это уравнение аналитически не интегрируется. В диссертации вначале рассматриваются три варианта квазилинейного представления уравнения (21) и их решения. Однако только один вариант из них дает качественно непротиворечивый результат в отношении изменения давления и расхода. Это решение может быть использовано как сугубо приближенное.

По этой причине в диссертации автором видоизменен подход в отношении получения точного решения системы уравнений динамики (17) и (19) на основании уравнения (21), которое является их следствием.

Этот видоизмененный путь связан с исключением из системы уравнений (17) и (19) величины ёх, что приводит эту систему к одному однородному уравнению, связывающему только Р и в:

(А)РО - Агв2) сЮ = (А^2 - Р2) ёР, (22)

гдеЛ,=-^- и А2=-^--(23)

постоянные.

Уравнение (22) однородное и разделение переменных достигается введе-в

нием новой переменной т = —.

При этом (22) приводится к форме:

с1Р А]Т-А2т2

— =--1-(24)

Р 1-А2т

В диссертации дается точное решение этого уравнения для воздухопровода, в котором для определения постоянной интегрирования из условий, создаваемых в конце трубопровода, задано превышение давления воздухопровода над внешним давлением от слоя воды (Р = Рь О - 0) записывается в виде

In^uAln

1-A.

б3/л

Uln 2 2

Po2/

3U22

-^lnfl-3^1-

5A,

23/A2-§^l '

mi 1

arctg—Тз--7з

(25)

Это - точное решение уравнения (22), полученное впервые, оно может играть роль эталонного. Для практического использования решение (25) трудно применимо, так как требует для установления начального давления Р = Р0 при заданном начальном расходе в = во использования процедуры подбора.

В этой же главе дается видоизмененное решение уравнения (22), переписываемое в форме

|A,PdG2-A1d(PG2)-A2G2dG + P2dP = 0,

(26)

в котором три последних члена интегрируются точно, а первый - путем усреднения Р (на основании теоремы Лагранжа), что приводит к уравнению (при определении постоянной интегрирования из условий в концевом сечении, где

О = О и Р = Рк и к замене Р на Р0 и Р = -(Рк + Р0)):

Р03 -|a,G2P0 -Рк3 +^A,PkGg - A2G30 = 0.

(27)

Это решение может рассматриваться почти как точное или во всяком случае близкое к нему и из него должна быть определена величина Р0 при заданных значениях С0 и Рк.

Согласно теореме Декарта, (27) имеет хотя бы один положительный корень. Наибольший положительный корень (27) дается соотношением

Po=^A,G2,

(28)

которое может быть принято в качестве первого приближения при использовании итерационной процедуры.

В этой же главе рассмотрены и три частных решения уравнения (15) и показано, что при условии пренебрежения членами, содержащими вторые производные, т. е. в предположении, что — и const, уравнение (21) вырождается в

dx

dG КС п

— +-= 0.

dx 2D

Решение этого уравнения приводит к экспоненциальному падению расхода и давления с ростом х:

к

Л -1x120

а = О0е-и/21) и Р = РкЛ^--О0. (29)

20к*ук

Эти уравнения также могут использоваться в качестве первого приближения при решении (27) но итерационной процедуре.

В диссертации полученному решению (29) придается вид, родственный виду классического решения Сен-Венана:

<30)

Решение (30) содержит те же параметры, что и итоговая формула Сен-Венана.

Однако точное обращение решения (30) в формулу Сен-Венана невозможно, ибо в ней невозможно принятие -— = 0 в качестве предельного пере-

с1х

хода.

В заключение настоящей главы рассмотрена задача о пусковом давлении, для которого получено дифференциальное уравнение второго порядка, упрощенный вариант которого есть

¿V _ ВР0*1

8К ^Хп^п

V2, (31)

Л Ту^

где Т - время нарастания давления после включения компрессора; / - длина затопленного водой перфорированного воздухопровода; п0.п - количество отводных патрубков суммарной длиной 1о п.

Приближенное решение задачи дает

27уут з)

где и-.ЬЯ- и В^З "^-п . (33)

V 4у^В 811

Наибольшее значение пускового давления рассчитывается по приближенной формуле

В этом случае компрессорная станция должна обеспечить развитие давления в перфорированном воздухопроводе, отвечающее неравенству

Рк.с > (35)

ВТ2В

в которой - потеря давления в пределах движения сжатого воздуха (этим давлением часто можно пренебречь).

Глава шестая диссертации посвящена гидравлике зоны предельного во-доотбора из реки водозабором. Знание этой зоны необходимо для правильного размещения перфорированного воздухопровода, создающего пневмозавесу, а также размещения ЭЗС. Именно они должны с внешней стороны охватывать зону водоотбора, чтобы не допустить поступление в водозабор примеси и рыбной молоди, переносимой речным потоком.

В отличие от известного подхода проф. А.Я. Миловича и эмпирических формул проф. В.А. Шаумяна, в этой главе строится теоретическое решение без привлечения гипотезы потенциальности течения. Вместе с тем, учитывается переменность осредненной скорости по глубине потока - важный фактор, определяющий большую ширину области водоотбора у дна по сравнению с поверхностью и вскрывающий одну из главных причин занесения водозаборов данными наносами и образования Ега их входе наносных баров.

Идея развитого ниже решения принадлежит проф. Т.Г. Войнич-Сяножен-цкому, а ее реализация в форме данного в диссертации математического решения - автору диссертации.

Исходным в решении этой задачи является уравнение предельной линии

тока

^Упр _ Цу пр

их пр !

(36)

в котором ось у направлена от плоскости водозабора или водоприемника в сторону реки по нормали, ось х расположена в плоскости водоприема с началом координатной системы на грани обтекания речным потоком первого водоприемного окна (рис.5).

В силу уравнения Бернулли для предельной линии тока правомерно уравнение

ихпр =-\/их пр1 -Ну пр . (37)

Учитывая, что перетекание из реки в водоприемник происходит по схеме подтопленного водослива с широким порогом, на основании уравнения, баланса расходов для величины иу пр пишется соотношение

иу пр(Н0 + Р) = шЬп^11/,(Н0 - Ь„), (38)

где Р - высота порога водоприемных отверстий; Н0 - напор; Ьп - глубина на пороге; ш - коэффициент расхода и - безразмерная величина, равная

4/.= Упр1~Упр (39)

УпР1-Упр2

я учитывающая изменение направления линии токов от параллельных плоскости водоприемных окон в начале, до нормальных в конце водоприема.

В формуле (39) упр = упр2 и Ч^ = 1, так как в конце водоприемного фронта теретекание из реки в водоприемник происходит по нормали.

Рис.5. Схематичный план прирусловой насосной станции. Зоны предельного водоот-бора и предельные линии токов: ABC - предельная линия токов на свободной поверхности; А', В', С' - на середине глубины; авс - в придонной области; D, D1, d - точки ветвления линии токов; 0-0 - плотность водоприемного фронта; 1 - совмещенные водоприемно-насосные камеры; 2 - насосные агрегаты; 3 - напорные водоводы

де

С учетом приведенного уравнения линии тока записывается в виде

dynp_ Сц/у7

Ь---1 -- ==•,

2 _ 2gm2hn(H0 -h„) _ " Uxnpi(H0 + P)2 b = Упр1 - Упр2 = const,

IT =

const;

у. = Упр1 Упр = f(x)

(41)

(42)

(43)

Упр1 Упр*

Уравнение (37) интегрируется точно и его интеграл с учетом граничных словий (при х = 0 Упр = упр1 и у. = 0) записывается в виде

1 (44)

х = -

U"

ил/Ум/1_и2у*+ агсзт(и7у7) •

Посредством (44) при х = I вп ф - получается протяженность водоприем-ого фронта, при которой у. = 1:

^ вп.ф = ^вз.в1 - Вз.в2 ) > (45)

В3.в1 и В3 в2 - ширина зоны водоотбора в начале и конце водоприемного ронта (так как В3.В1 = упр1 и Взп2 = упр2), причем В3 в2 « Н0, а Взв1 определятся по формуле

Вз.в1 = Нп +

Ш

0'

вп.ф

vJi^W2

+ arcsinU

Расстояние до точки ветвления предельной линии тока (LTB > гитывается по формуле

Вз.в1,

L -1

в

в.з!

в

В.з1

■н,

~(Вз.в1 -Н0)

Поскольку для скорости Ux пр правомерно соотношение

пр — Ux Пр

-(и)"-

(46) !.ф) Рас-

(47)

(48)

котором поверхностная скорость их пр „ = (1 + п) V,,, где V,, - средняя по глу-[не скорость, то с учетом (41) для В3 в1 получается формула

Вз.в1 -Нп+-

ст Н0 + Р(1 + п)Сш-Лй^ '

(49)

*а и 2 учитывает снижение коэффициента расхода из-за повышенной шероховато-создаваемой баром, а также крупной каменной отсыпки, препятствующей размыву, и цпой растительности.

из которой следует, что при т. = с!рф, т. е. на расстоянии толщины руслоформи-рующих накосов ширина предельной зоны притяжения наносов к водозабор}

больше В3.в - на поверхности в

/ л" Н

^вп ф)

раз, а на середине глубины больше в

(0,5)" раз. Этот результат хорошо согласуется с данными наших наблюдений е натурных условиях на ряде водозаборов России и с данными лабораторных опытов (рис. 6,7).

В заключение главы рассмотрены некоторые вопросы рационального месторасположения ЭЗС и, в частности, показано, что наиболее эффективно работа ЭЗС происходит при больших изменениях горизонтов воды в ковшовых водозаборах глубокой врезки, в которых с изменением уровней воды не требуется горизонтального перемещения ЭЗС, а это существенно упрощает их конструктивное оформление.

Глава седьмая посвящена эффективности функционирования ПБК, причем анализ выполняется для принасосной компоновки, ибо по многим показателям именно принасосная компоновка является наиболее рациональной, каь при строительстве-реконструкции водозаборов, так и в эксплуатации, в осо бенности, если сам водозабор является ковшевым.

Критерий, определяющий эффективность функционирования ПБК, осно вывается на использовании выражения для потока переносимой через пневмоза весу примеси с концентрацией С (в качестве индикатора принимается концен трация рыбной молоди), т. е. величины t]cQ, где cQ - это поток примеси, < г] < 1 - безразмерный параметр, определяющий степень преодоления потоком с( пневмозавесы. При т| = 1 весь поток cQ проходит к водоприемнику и эффектив ность ПБК нулевая. Наоборот, при Т| = 0 rjcQ = 0, т. е. пневмозавеса ничего н< пропускает к водоприемным окнам и ее эффективность предельно высока (10( %). Очевидно, что скорость восходящей воздушно-пузырьковой струи и относи тельное заглубление экранирующей забральной стенки влияют на Г) в том смыс ле, что их рост уменьшает г|, так что для скорости воздушно-пузырьковой стру! одной из возможных и простейших форм представления является следующая:

Л = 1--Ъи--А, (50]

V + V н

увп т урыв 11

где VCTp - скорость восходящей струи пневмозавесы; V„n - скорость горизон тального течения потока, обусловленного работой насосов; Vpbla - рывкова; скорость рыбной молоди.

Выражение (50) показывает, что, чем выше скорость струйного течения i относительное погружение забральной стенки, тем меньше г|, а, следовательно и величина потока r)cQ, преодолевающего ПБК и поступающего в насоснун станцию.

Для получения обоснованного критериального условия, позволяющей оценивать степень функционирования ПБК для контрольного объема воды W,

В3 В1 опыт, м

/ / - по ф-л е (49) автор а

/ • - по ф-л Шаумяна

.... е.

9 0 значения свободно В3 м на 1 поверхно :тп

п

/й

Л!

22

25

Рис.6. График сопоставления опытных значений В , ,1 по формулам автора и проф. В.А. Шаумяна

27

Вз.в1, м

Расчет

Рис.7. График сопоставления опытных значений В3 в[ по формулам автора и проф. В.А. Шаумяна с экспериментами

между пневмозавесой ПБК и водоприемными окнами водоприемника составлено дифференциальное уравнение для концентрации рыбной молоди в этом объеме, так как выше уже отмечалось, что рыбная молодь наиболее подходит в качестве индикатора для оценки эффективности функционирования ПБК.

В диссертации рассмотрено несколько вариантов таких уравнений, отличающихся лишь сложностью учитываемых факторов. Одно из уравнений, учитывающих флюктуацию концентрации только рыбной молоди, при постоянном расходе притока и забора воды НС имеет вид

ас д (2, .

--1———С — Т|-(с, + с; Б1П (Л) .

<11 ж,

(51)

Здесь с - средняя концентрация рыбной молоди в контрольном объеме Wo, с, - осредненное значение и с^ - флюктуационное значение концентрации рыбной молоди; а - частота пульсационных колебаний концентрации рыбной молоди.

Решение линейного уравнения (51) записывается в виде

с =

Со - с. + Л

СТ Н--;

О .1

01 _ е +Т1С« + г|—■

-втсЛ- стсозсЛ

2 О

Wo2

,(52)

из которого видно, что при больших I первое слагаемое обнуляется. Поскольку эффективность функционирования должна определяться либо по сезонам, либс за год, то (52) должно быть еще проинтегрировано по времени и разделено на время Т2 работы ПБК, что дает, с учетом стремления экспоненциального множителя (52) к нулю, выражение

Сср|х. = ЛС» =

1 —

'стр

V + V

*в.п т *стр

8_ Н

С*.

(53)

Из него непосредственно следует, что предельной 100 %-ной эффективности при с. > 0 как раз и отвечает условие

* стр

V + V

"в.п у рыв

Д=1.

Н

(54)

Таким образом, эффективность ПБК определяется выражением

'ПБК ~

V,

стр

V + V

V *в.п ~ урыв

5

н

100 %.

(55)

с

Превышение левой части уравнения (54) единицы возможно, но это означает только неоправданное завышение стоимости проводимых мероприятий.

Рис. 8. Схематический разрез шахтно-камерного водозабора-водоприемника, совмещенного с НС фильтрации через кассету;

иоснашешюго филирующими кассетами: 3 - стальные подъемные тяги;

1 - фильтрующая кассета; 2 - мокрые камеры для накопления воды, поступающей через ФКИ 4 ~ всп0м0гательнь1й затвор,

забираемой всасывающей трубой нагнетательных насосов; 3 - разделительная стенка с соедини- перекрывающий водоприемное окно

тельным отверстием,' перекрываемым плоским затвором для поднятия уровня в первой камере (I) При ИЗЪЯТ1Ш фильтрующих касссг

путем прикрытия вентиля N2 и открытия вентиля N1 при низком горизонте для облегчения поднятия на РегепеРацшо фильтрующей кассеты вверх с целью ее регенерации; 4 - вспомогательный затвор, перекрывающий водоприемное окно при изъятии кассеты на регенерацию

Далее в главе дается анализ сравнительной эффективности ПБК и систе] рыбозащиты с фильтрующими кассетами (СФК). В частности, в диссертаци дано точное гидравлическое решение задачи о турбулентной фильтрации вод] через фильтрующую кассету, которое имеет вид

где Ьф к - высота фильтрующей кассеты; Н, - глубина перед кассетой; 5 - тох щина кассеты.

Сопоставление пропускной способности фильтрующих кассет с пропусь ной способностью обычного водоприемного отверстия, прикрытого традищ онной стержневой решеткой, показывает, что пропускная способность филы рующих кассет примерно на порядок ниже, чем окон со стержневыми решет ками, причем такое соотношение имеет место только при Ь = 0. При Ь > 0 прс пускная способность фильтрующих кассет еще больше снижается. Это означг ет, что за водоприемными камерами должны устраиваться низовые резервуар] для забора воды всасывающими трубами насосов для того, чтобы исключит подпор и обеспечить условие Ь = 0 и максимум ц (рис. 8, 9). Все это с учето: углубления здания насосной и усложнения его конструкций, а также с учето: производства работ приводит к значительному удорожанию водоприемников использованием СФК по сравнению с ПБК (примерно на 40-50 %). Вместе тем, анализ, приводимый в конце данной главы, показывает, что комбинаци ПБК с СФК в некоторых случаях может оказаться привлекательной.

1. В диссертационной работе рассматриваются результаты впервые вь полненных комплексных исследований по гидравлике ПБК бесплотшшых вс дозаборов с машинным водоподъемом хозяйственно-питьевого, промышленнс энергетического и ирригационного назначения, которые позволили выявит ряд особенностей в структуре восходящих воздушно-пузырьковых турбулент ных струй пневмозавес в сочетании с ЭСС в условиях различных комноново* ных решений элементов самих ПБК и компоновок элементов водозаборе водоприемных сооружений различных типов: береговых, русловых, ковшевы (неглубокой и глубокой врезки).

2. В результате выполненных модельных лабораторных гидравлически исследований с помощью теоретического аппарата математической гидравлик рассмотрен и решен круг главнейших гидравлических задач, связанных пневмобарьерными комплексами, и, в частности, с параметрами восходящи воздушно-пузырьковых течений, обеспечивающих совместно с экранирующе забральной стенкой эффективный отгон индуцированным поверхностным тс чением рыбной молоди и инертной примеси, которые восходящими токам поднимаются на свободную поверхность.

(56

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

3. На основании новых решений теоретической гидравлики построены гочненные формулы по расчету воздухопроводов, которые подводят сжатый зздух от компрессорных установок к отверстиям перфораций, выпускающих эздух для создания пневмозавесы.

4. На базе новых решений по гидравлике предельных линий токов в реке боковых водозаборов получены ординаты расположения пневмозавесы в

пане и, таким образом, плановый контур ПБК совместно с ЭЗС теперь уже «еет четкое научное обоснование и однозначно подчиняется расчету.

5. Проведен теоретический анализ эффективности функционирования БК в составе водозаборного сооружения, причем полученный критерий эф-ективности показывает, что ПБК системы автора достигает 100 %-ной эффектности по рыбной молоди.

Выполненный анализ показал, что для достижения такой же эффективно-:и посредством фильтрующих кассет, либо путем комбинирования ПБК с ильтрующими кассетами, 100 %-ная эффективность достигается ценой как инимум двукратного удорожания водозаборно-водоприемных сооружений.

6. Экспериментально, путем фотографирования с выдержкой < 0,005 с, пуализирован процесс формирований воздушно-пузырьковых струй в воде, ш выпуске в нее через перфорированные отверстия (3,5 мм) сжатого воздуха большими дозвуковыми скоростями, который позволил вскрыть механизм армирования и структуру турбулентной воздушно-пузырьковой струи, а так-г зафиксировать характерную для нее ляпуновскую неустойчивость. Впервые четливо зафиксированы на цветных фотографиях полные разрывы струи, деющие первостепенное значение для построения правильного теоретическо-| подхода к данному физическому процессу.

7. Впервые на основании гидромеханико-гидравлического подхода подуло полное решение центральной задачи теории турбулентных восходящих »здушно-пузырьковых струй по трансформации осредненных скоростей, об-1сть применения которой не ограничивается пневмозавесами ПБК, но и рас-гастраняется на химическую технологию (барботаж, флотация), морскую бе-товую гидротехнику (защита рекреационных зон от нефтяных пятен, перено-[мых ветром) для смягчения силы ударных волн объектов при взрывных ра->тах на морском шельфе, на защиту глубинных башенных водоприемников от тшланктона при цветении водохранилищ.

8. Дано обобщение классического решения Сен-Венана для докритиче-ого движения газа в цилиндрическом газопроводе на условие докритическо-движения в цилиндрическом перфорированном газопроводе с раздачей рас-да, зависящего от величины давления внутри газопровода, необходимого для >авилыюго расчета и проектирования воздухопроводов при создании ннев->завес не только ПБК, но многих тех прикладных задач, которые упомянуты в юдыдущем пункте.

9. Применительно к инженерным задачам о снабжении пневмозавесы сатым воздухом впервые рассмотрена задача нестационарного докритическо-движения в перфорированном воздухопроводе сжатого воздуха для установ-

ления необходимого пускового давления, имеющего существенное пракгиче ское значение, и довольно трудное для аналитического решения.

10. Впервые с позиции теоретической гидравлики дано решение трудно] для теоретического анализа задачи о предельном контуре водоотбора из рею боковым водозабором. Дано теоретическое объяснение известному опытном; факту о возрастании ширины области предельного водоотбора с увеличение! глубины погружения и приведены расчетные формулы, позволяющие осущесг вить аналитическое построение предельных линий водоотбора на любых глу бинах от начала втекания воды в боковой водозабор, вплоть до низовой точк: ветвления линии токов. Это решение количественно согласуется с опытным: данными для водозаборов, что объясняет интенсивное притягивание влекомы наносов к входным створам ковшей и входам в боковые каналы и образовани там баров, которые зачастую провоцируют их переформирование в побочш способные на долгое время полностью отключить водозабор. Поэтому для вс дозаборов на реках со сложным русловым процессом двустороннее питани является весьма желательным.

11. В диссертации впервые построена аналитическая математическая мс дель, позволяющая получить критериальное условие оценки эффективност функционирования ПБК. Показало, что для равнинных речных водозаборов качестве индикатора - показателя эффективности должна приниматься рыбна молодь как наиболее легко переносимая течением и подверженная неизбежно гибели в случае проскока ею ПБК и попадания в насосные камеры.

Показано, что для водозаборов, оснащенных ПБК конструкции автор; эффективность функционирования достигает 100 %.

Эффективность функционирования ПБК не определяет их экономич( скую эффективность. Для правильной оценки последней необходимо осущес-вить проектные разработки хотя бы на уровне ТЭО с сопоставлением сметы н главам 1 и 2, а также 8-12 (без 11-й). Только путем сопоставления хотя бы т; ких сводных смет можно сравнивать экономическую эффективность конкур! рующих вариантов. Использование для таких оценок критериев приведенны затрат дает менее надежный результат.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Статьи и монографии

1. Пневмозащига затопленных русловых водоприемников водозаборных соор; жений //Проекгирование водоснабжения и канализации. Вып. 1 (82). - М., 1973 (в о авторстве с Потаповым В.М.).

2. Натурные исследования водовоздушных струй, распоространяющихся в н подвижной среде // Гидравлика, использование водной энергии: Тр. МГМИ - Т.42. М., 1974.

3. Некоторые вопросы пневмозащиты водозаборов от ледошуговых осложнсни Дис.... канд. техн. наук. - М., 1975.

-334. Исследование водовоздушпых завес, применяемых на водозаборных сооруже-иях, для борьбы с ледошуговыми осложнениями //Тр. коорд. совещ. по гидротехнике НИИГ им. Б.Е.Веденеева. - Л., 1976.

5. Пневмозащита водозаборов от ледошуговых осложнений //Гидротехника райнего Севера - 76: Сб. тр. /ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. - JL, 1977 (в соавторстве с отаповым В.М.).

6. Работа водозабора ТЭЦ в период шугохода //Электрические станции. № 10. -L: Энергоиздат, 1982.

7. Исследование кинематики поверхностных водовоздушных струй, образую-[ихся в пневмозавесе //Гидравлика, использование водной энергии: Тр. МГМИ -.61. - М., 1979 (в соавторстве с Галяминой И.Г.).

8. Рыбозащитное пневматическое устройство на водозаборе //Водоснабжение и шитарная техника. 1984. № 2 (в соавторстве с Мотиновым A.M. и Пахоруко-лм A.M.).

9. Защита берегового водозабора Пскова от шуголедовых осложнений //Водо-ибжение и санитарная техника. 1984. № 4.

10. Кинематика течений пневмозатциты от шуголедовых осложнений по данным лтурных исследований //Борьба с ледовыми затруднениями на реках и водохранили-;ах при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений: Сб. тр. ИНИГ.-М., 1984.

11. Некоторые вопросы исследования пневматических установок при защите во-ззаборов от шуголедовых осложнений //Повышение эффективности работы водоза-эров из поверхностных источников. - М., 1985 (в соавторстве с Ивановым А.П.).

12. Характеристика водозаборных завес, используемых в качестве рыбозащит-лх мероприятий //Тр. ВНИИВОДГЕО. - М., 1985.

13. Распределите скоростей на фильтрующих преградах в раструбах водоприем-IKOB с дополнительным сходным сопротивлением /АГр. ВНИИВОДГЕО. - М., 1985.

14. Некоторые результаты натурных исследований кинематики водозаборных груй //Тр. ВНИИВОДГЕО. - М., 1989.

15. Пособие по проектированию сооружений для забора поверхностных вод к гл. НИП 2.04.02-84. Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и юружения. Нормы проектирования. - М., 1986. (Нормативный документ (в соавтор-лзе), утвержденный Гос. ком. по делам строительства 28.09.85 г. № 6. 2-Д).

16. Гидротехнические сооружения: Справочник по проектированию. - М.: гройиздат, 1986 (в соавторстве).

17. Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энциклопедия. - М.: гройиздат, 1994 (в соавторстве).

18. Использование пневмозащиты при защите водоприемного оголовка Водоснабжение и санитарная техника. 1978. № 1.

19. Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесилотинных водозаборов насос-лх станций на равнинных реках. - Владикавказ, 1998. (монография).

20. К динамике воздушно-пузырьковых струй, всплывающих в толще воды из гверстий перфоращш воздухопровода, проложенного по дну //Тр. III международной шференции "Устойчивое развитие горных территорий". - Владикавказ, 1998 (в соав->рстве с Созановым В.Г.).

-34 -

II. Авторские свидетельства

21. A.c. № 10860634. Шугозащитное устройство водозабора (в соавторстве Войнич-Сяноженцким Т.Г., Филипповым Э.Я., Мотиновым A.M.). Е 02 В15/02. Бю № 14.1984.

22. A.c. № 1096337. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения (в сс авторстве с Войнич-Сяноженцким Т.Г., Мотиновым A.M., Цыбочкиным В.Т. и Эрсл( ром А.Л.). Е 02В 8/08. Бюл. № 21. 1984.

23. A.c. № 1105549. Водозаборное сооружение (в соавторстве с Алексеевы

B.C.). Е 02 В9/04. Бюл. № 28. 1984.

24. A.c. № 1260436. Водоприемный оголовок водозаборного сооружения (в coai торстве с Жилиным В.Г., Мотиновым A.M., Лазовским М.А., Исаевым Г.Д., Беляевы Ю.В.). Е 02 В9/04. Бюл. № 36. 1986.

25. A.c. № 1375723. Оголовок глубинного водозаборного сооружения (в coaBTOj стве с Мотиновым A.M., Иващенко С.Н., Зайнстдиновым Х.Х.). Е 02 В9/04; Е С В8/08). Бюл. №7. 1988.

26. A.c. № 1424387. Бесилотинное водозаборное сооружение (в соавторстве Мотиновым A.M., Алтуниным Д.И., Шаховым A.B., Пахоруковым A.M., Зисмано

C.Л. и Богомяковым O.A.). Е 02 В9/04. 1988.

27. A.c. № 1384654. Русловое водозаборное сооружение (в соавторстве с Ляш ным АН., Алтуниной Е.И., Алтуниным Д.И.). Е 02 В9/04. Бюл. № 12.1988.

28. A.c. № 1404584. Речное водозаборное сооружение (в соавторстве с Алтуш ным Д.И., Мотиновым A.M., Алтуниной Е.И.). Е 02 В9/04. Бюл. № 23.1985.

29. A.c. № 1502691. Водозаборное сооружение (в соавторстве с Алтуниным Д.И Алтуниной Е.И., Зайнстдиновым Х.Х.). Е 02 В8/02. Бюл. № 31. 1989.

30. A.c. № 1730347. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения (в с( авторстве с Пахоруковым A.M., Черноусовым А.Н., Мотиновым А.М., Эрслеро А.Л.). Е 02 В8/04, 9/04. Бюл. № 16. 1992.

31. A.c. № 1618018. Речное бесплогшшое водозаборное сооружение (в соавто] ствс с Войнич-Сяноженцким Т.Г., Филипповым ЭЛ.). Е 02 В8/02. Бюл. № 32.1990.

32. A.c. № 1613532. Бесплотинное водозаборное сооружение (в соавторстве Мотиновым A.M., Сватеевым Ю.И., Пахоруковым A.M., Черноусовым А.Н., Галич< вым А.И. и Ворониным Н.С.). Е 02 В8/02. Бюл. № 31. 1990.

Глава 1. Введение. Краткая характеристика проблемы и основное содержание работы.

Цель и задачи исследований.

Глава 2. Пневмобарьерные комплексы в составе водозаборов насосных станций и компоновочные решения их составных сооружений.:.

§ 2.1. Назначение пневмобарьерных сооружений в составе бесплотинных водозаборов с машинным водоподъемом.

§ 2.2. Рациональные схемы пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов в сочетании с сооружениями воздухообеспечения. Конструктивно-компоновочные решения по составу сооружений пневмобарьеров.

§ 2.3. Основные задачи гидравлики сооружений ПБК бесплотинных водозаборов.

§ 2.4. О возможных теоретических подходах к оценке эффективности ПБК как инженерных (гидротехнических сооружений природоохранной направленности.

Глава 3. Экспериментальные исследования восходящих воздушно-пузырьковых струй ПБК.

§3.1. Основные результаты лабораторных экспериментов Кубуса с воздушными (воздушно-пузырьковыми) восходящими струями и их анализ.

§ 3.2. Экспериментальная установка, методика измерений, последовательность экспериментальных циклов.

§ 3.3. Основные результаты экспериментов со структурой восходящих воздушно-пузырьковых струй и их интерпретация.

§ 3.4. Результаты экспериментов по влиянию горизонтального течения на изгиб восходящей струи к ЭЗС на повышение барьерного эффекта пневмозавесы ПБК.

Глава 4. Гидравлика восходящих струй сжатого воздуха систем ПБК.

§ 4.1. Основные положения теории проф. Г.Н.Абрамовича о формировании газожидкостных струй и степень согласованности ее результатов с опытными данными

§ 4.2. Феноменологический способ решения задачи об изменении скорости восходящей воздушно-пузырьковой струи при ее выпуске в воду из воздушно-распределительного трубопровода системы ПБК.

§ 4.3. Гидравлико-гидромеханическое решение задачи об изменении скорости воздушно-пузырьковых восходящих струй пневмозавесы ПБК.

Глава 5. Гидравлика подводящих и воздухораспределительных перфорированных воздухопроводов пневмобарьерного комплекса.

§ 5.1. Основные зависимости для гидравлического расчета дозвукового движения сжатого воздуха по цилиндрическому воздухопроводу.

§ 5.2. Основные дифференциальные уравнения одномерного установившегося движения газа по перфорированному цилиндрическому воздухопроводу.

§ 5.3. Возможные варианты приближенного аналитического решения уравнения (5.29) и качественное исследование таких решений для основного участка перфорированного воздухопровода.

§ 5.4. Точное решение задачи о дозвуковом движении воздуха в перфорированном воздухопроводе.

§ 5.5. О решении системы дифференциальных уравнений дозвукового движения воздуха по перфорированному воздухопроводу в условиях переменной величины противодавления.

§ 5.6. . Установление избыточного давления в перфорированном воздухопроводе пневмобарьерного комплекса при включении компрессорной станции.

§ 5.7. Об имеющихся публикациях по сопоставлению различных модификаций решения уравнений гидравлики для докритического движения газа в перфорированных трубопроводах с раздачей газа через отверстия перфораций

Глава 6. Гидравлика зоны водоотбора и рациональное расположение воздуховыпускной системы ПБК у речных бесплотинных водозаборов.

§ 6.1. Гидравлика зоны водоотбора берегового и ковшевого (неглубокой врезки в берег) водозаборов.

§ 6.2. Качественный анализ полученных решений по гидравлике зоны водоотбора у водозаборов-водоприемников с продольным обтеканием * водоприемного фронта речным потоком. Сопоставление с известными ранее решениями.

§ 6.3. О рациональном расположении воздуховыпускной системы ПБК у речных бесплотинных водозаборов.

§ 6.4. О некоторых особенностях, связанных с гидравлической эффективностью экранирующей забральной стенки ПБК.

§ 6.5. К оценке возможного возрастания мутности поступающей в водоприемник воды из-за взмучивания донных русловых отложений восходящими воздушно-пузырьковыми струями ПБК.

Глава 7. Эффективность функционирования ПБК

§ 7.1. Дифференциальные уравнения, описывающие изменение концентрации рыбной молоди в контрольном объеме воды у пневмозавесы ПБК

§ 7.2. Интегрирование полученных уравнений.

§ 7.3. Анализ полученных решений и критерии эффективности функционирования ПБК.

§ 7.4. Сравнительная эффективность водозаборноводоприемных сооружений, оснащенных ПБК и фильтрующими кассетами.

§ 7.4.1. Оценка сопротивления воздушно-пузырьковой завесы ПБК горизонтальному потоку воды, притягиваемому водоприемником.

§ 7.4.2. Оценка сопротивления фильтрующих кассет (ФК) горизонтальному потоку воды, притягиваемому водоприемником, и некоторые соображения об экономическом сопоставлении ФК и ПБК "Гидросферы".

§ 7.4.3. О конкурентоспособности ПБК и систем фильтрующих кассет (СФК).

§ 7.5. О комбинированном варианте оснащения водозаборно-водоприемных гидроузлов сооружениями ПБК "Гидросфера" и СФК.

Естественно, что в упомянутой монографии не могли не быть приведены обязательные для диссертации такие ее характеристики, как актуальность проблемы, цель работы и научная новизна исследований, практическое значение исследования, реализация его результатов и некоторые другие.

Колесникова Т.В. Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций на равнинных реках. - Владикавказ. Изд-во СевероОсетинского государственного университета им.К.Л.Хетагурова, 1998.

Ниже эти характеристики диссертационной работы приводятся в традиционной последовательности, и, как хотела бы надеяться диссертант, с достаточной полнотой.

Актуальность темы. Специалистам-гидротехникам и водоснабжен-цам хорошо известно, что ежегодно на нескольких насосных станциях, подающих воду потребителям из рек, протекающих в области высоких широт РФ, возникают тяжелые ситуации, когда станция в течение суток и более не может обеспечить водопотребителей (город, ТЭЦ, промышленный узел и т.п.) водой даже в минимально необходимом количестве из-за забивки водоприемных решеток шугой или образования наледей вследствие налипания внутриводного льда. В более низких широтах после очередного половодья и сильных летних дождевых паводков часто наблюдается закупорка входных водоприемных окон отложившимися речными наносами, образующими у окон бор и резко снижающими забор воды насосной станцией, что также может на несколько суток привести к резкому падению подачи населению города питьевой воды. Такие ситуации на разных реках происходят ежегодно.

Ситуация осложняется и затягиванием рыбной молоди в насосные агрегаты и ее гибелью, за что насосным станциям приходится платить высокие штрафы. Чтобы исключить или смягчить возникновение подобных ситуаций, приносящих существенный материальный ущерб народному хозяйству, необходимо оснастить водозаборы системами ПБК.

Цель диссертационной работы. Цель работы — на основании детальных крупномасштабных лабораторных исследований по образованию и развитию воздушно-пузырьковых струй, а также на основе использования основных уравнений теоретической гидравлики для установления закономерностей эволюций уравнений построить систему расчетных соотношений для всех основных составных задач по определению элементов ПБК и их взаимодействию с водозаборно-водоприемными сооружениями и тем самым создать научные основы правильного проектирования систем ПБК для водозаборных сооружений равнинных рек в условиях тяжелого зимнего и руслового режима, что отвечает их основному назначению: надежно подавать речную воду водопотребите-лям и одновременно обеспечивать безопасность рыбной молоди.

Научная новизна исследования. В диссертационной работе получены следующие новые результаты:

Впервые в широком диапазоне выпускных скоростей поставлены серии крупномасштабных лабораторных опытов по формированию воздушно-пузырьковых струй при дозвуковом истечении сжатого воздуха из отверстий перфораций. Эти опыты проводились при значительном изменении толщи воды над перфорированными трубками. Проводились также серии опытов, имитирующих подход рыбной молоди к пневмоза-весе.

Благодаря использованию специальной техники подводной цветной съемки с малой выдержкой удалось впервые зафиксировать, что на начальном участке воздушной струи практически не происходит захвата капелек воды, в конце участка струи наблюдается развитие ля-пуновской неустойчивости с образованием экспоненциально растущих по времени квазипериодических волн и получить, в некотором роде, уникальные фотографии полного разрыва сплошности компактной воздушной и гетерогенной воздушно-пузырьковой части восходящих струй.

На основании полученной статистики по волновым всхолмлениям в месте выхода воздушно-пузырьковой струи при значительном изменении толщи водяного слоя получены данные по максимальным и средним скоростям восходящей струи и эмпирические формулы для определения высоты начального участка струи, а также диаметров и площади поперечного сечения струи в конце начального участка (в начале основного участка восходящей струи).

На основании одномерных уравнений гидродинамики (уравнений гидравлики) впервые получено такое теоретическое решение задачи о трансформации средней (по поперечному сечению воздушно-пузырьковой струи) скорости струи, которое полностью согласуется с охватывающим наибольший диапазон изменением относительной скорости и относительной высоты поднятия восходящих воздушно-пузырьковых турбулентных осесимметричных струй в покоящейся и движущейся воде.

Получена система дифференциальных гидравлических уравнений дозвукового движения сжатого воздуха в перфорированном цилиндрическом воздухопроводе, в которой впервые учитывается зависимость расхода истечения сжатого воздуха из отверстий перфорации от давления в воздухопроводе. В результате этого система уравнений сводится к одному нелинейному дифференциальному уравнению второго порядка. Осуществлено точное интегрирование этого уравнения, но из-за сложности оно трудноприменимо для аналитического "ручного" счета. Путем преобразований в работе также получено приближенное решение, которое удобно для инженерных расчетов и в котором сохранены все особенности исходного уравнения второго порядка. Решение обобщено на случай переменного противодавления, что позволяет правильно рассчитывать также и приоткосные участки воздухопроводов.

Насколько известно автору, впервые в рамках гидравлических подходов построена теория, позволяющая рассчитывать область предельного водоотбора боковым водозабором, что важно для выбора рационального расположения пневмозавесы ПБК. Решение в полном соответствии с опытными данными показывает, что зона притяжения речной воды в придонной области значительно превосходит- таковую у поверхности, чем и объясняется образование баров у входа в боковой водозабор и занесение водозаборов. Это решение позволяет выполнить необходимые диагностикопрогностические расчеты при проектировании.

Впервые осуществлена математическая формализация задачи об оценке эффективности функционирования ПБК как средства, предотвращающего гибель рыбной молоди в насосных станциях речных водозаборов. Критерий эффективности функционирования ПБК получен на основании решения и анализа дифференциального уравнения переноса рыбной молоди течением, создаваемым работой насосной станции в области между расположением пневмозавесы ПБК и водоприемными окнами. Показано, что при правильно спроектированных элементах ПБК (скорость выхода сжатого воздуха из отверстий перфорации, плотность перфорации, ЭЗС с необходимым заглублением, плановый контур ПБК и т.п.) обеспечивают 100%-ное предотвращение попадания рыбной молоди в насосные агрегаты насосных станций и гибель ее там. За счет решения задачи о турбулентной фильтрации воды через фильтрующие кассеты впервые показана ограниченность применения этих кассет на практике и доказана потребность в водоприемном фронте, на порядок большая по сравнению с водопотребностью при традиционных конструктивных решениях водозаборов. Сочетание ПБК с фильтрующими кассетами возможно, однако эффективность применения подобных решений не очень велика и уступает варианту ПБК без использования кассет, что значительно удорожает затраты на водозаборный узел.

Предметом защиты диссертации являются практически все перечисленные выше вопросы, которым свойственны не просто научная новизна и вполне приемлемая, а в некоторых случаях и высокая для инженерных задач точность. Все поднятые в диссертации вопросы используются при решении тех задач, которые ставят перед инженерами проектирование и строительство ПБК, взаимная компоновка с сооружениями самих водозаборов, так как без этого высокий технический эффект функционирования водозаборного узла с ПБК недостижим.

Практическое значение работы. Практическое значение диссертационной работы следует из двух предыдущих пунктов — "Научная новизна исследования" и "Предмет защиты".

Кроме того, оснащение ПБК водозаборов в гг. Псков, Кострома, Владимир; водозаборов ТЭЦ № 9, 12, 16, 20; ГЭС № 1 и ЗИЛ на Москва-реке, ТЭЦ № 22 на р. Оке в г. Шатура, которые работают уже несколько лет (некоторые больше десяти) говорит о том, что практическое значение диссертационной работы, по мнению автора, не должно вызывать сомнений [52, 55, 57, 58, 60, 61, 63, 69, 71].

Личный вклад автора в решение поставленных задач. Все теоретические решения, приводимые в диссертаций (за исключением решения проф. Г.Н.Абрамовича, которое анализируется в работе, и тех отдельных формул, которые используются для определения некоторых параметров и на которые делаются ссылки в соответствующих местах), выполнены автором лично. Однако при получении некоторых теоретических решений (например в гл.6) указано, что идея такого подхода принадлежит не автору, а известному специалисту Т.Г.Войнич-Сяно-женцкому и предложена автору в качестве попытки для реализации. Автор последовал совету, но математическая формализация такого подхода в форме построения дифференциальных уравнений, их решения и анализ решений выполнен лично автором диссертации.

Экспериментальные исследования, результаты которых приводятся в гл.З диссертации, конечно, выполнены автором не в одиночку, ибо подобные гидравлические лабораторные исследования всегда требуют участия в них группы опытных специалистов. Так обстояло дело и с теми экспериментами по турбулентным воздушно-пузырьковым струям, которые выполнялись в лаборатории и приведены в гл.З. Однако программа экспериментов разработана лично автором, им же осуществлена их методическая разработка, проведен анализ полученных результатов и дана их интерпретация.

В диссертации с благодарностью отмечается роль коллег автора, чей труд и участие в обсуждениях во многом были полезны диссертанту*.

См. об этом и в конце настоящей главы.

Реализация результатов исследований. Диссертационная работа выполнялась в течение 25 лет и поэтому отдельные научные разработки, вошедшие в диссертацию, реализовались в проектах и были защищены авторскими свидетельствами.

В связи с этим на тех одиннадцати водозаборах, которые упоминались выше (при составлении проектов ПБК были применены не все решения, полученные в диссертации).

Тем не менее, в проектах всех одиннадцати функционирующих водозаборов с ПБК решения, касающиеся установления ключевых параметров ПБК, такие, как необходимая скорость восходящих воздушно-пузырьковых струй на свободной поверхности, скорость противотечения, отгоняющего рыбную молодь от пневмозавесы, а, следовательно, и водоприемных окон, необходимые величины избыточного давления и мероприятия по равномерному выпуску сжатого воздуха из отверстий перфораций, осуществлялись по формулам автора, которые были им получены в разное время и вошли в данную диссертацию как основные.

Апробация работы. Диссертационная работа в целом докладывалась в "Госэкомелиоводе" на заседаниях Научно-технического совета (1988); на заседаниях Ученого совета ГрузНИИЭГС (1997), Тбил-ВОДГЕО (1997); в Международной Академии экологии и природопользования (1998); результаты работы освещались на Третьей Международной конференции во Владикавказе (1998). Отдельные фрагменты диссертации докладывались на секции Ученого совета ВНИИВОДГЕО (1978); на координационном совещании по гидротехнике ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (1976).

Публикации по результатам исследований. По теме диссертации автором опубликована монография "Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций на равнинных реках" (Владикавказ, 1998, 12 усл. п.л.), а также "Гидротехнические сооружения: Справочник по проектированию" (М.: Стройиздат, 1986 в соавторстве); "Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энциклопедия" (М.: Стройиздат, 1994 — в соавторстве); "Пособие по проектированию сооружений для забора поверхностных вод к гл СНИП 2.04.02-84. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования" (М., 1986). Кроме того, в трудах ВНИИВОДГЕО, МГМИ, журналах "Электрические станции", "Водоснабжение и санитарная техника", в трудах координационных совещаний ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева опубликовано 15 статей. По результатам исследований было выдано 14 авторских свидетельств (все в соавторстве).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 300 стандартных страницах, состоит из семи глав, содержит 5 таблиц 56 рисунков и библиографию из 200 наименований.

Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю признательность проф., д-ру техн. наук Т.Г. Войнич-Сяноженцкому, обсуждение с которым многих вопросов, затронутых в диссертации, позволило улучшить первоначальный вариант работы, отразив в ней некоторые его наводящие идеи и доведя их в диссертации до конкретных расчетных зависимостей.

Автор также искренне благодарен своим коллегам З.А. Аскурава, K.M. Аробелидзе и Н.В. Ковтуашвили, без помощи которых не удалось бы выполнить в нужном объеме лабораторные опыты с воздушно-пузырьковыми струями. В такой же мере автор признателен своей коллеге В.В. Штыковой, которая принимала участие в натурных измерениях полей скоростей в восходящих воздушно-пузырьковых струях пневмозавес на действующих водозаборах.

Автор с благодарностью вспоминает свое сотрудничество с коллегами из лаборатории гидравлики ВННИВОДГЕО в период ее работы там, и, в особенности, то содействие, которое ей неизменно оказывал в работах зам. директора по научной работе проф., д-р техн. наук B.C. Алексеев.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В диссертационной работе рассматриваются результаты впервые выполненных комплексных исследований по гидравлике ПБК бесплотинных водозаборов с машинным водоподъемом хозяйственно-питьевого, промышленно-энергетического и ирригационного назначения, которые позволили выявить ряд особенностей в структуре восходящих воздушно-пузырьковых турбулентных струй пневмоза-вес в сочетании с ЭЗС в условиях различных компоновочных решений элементов самих ПБК и компоновок элементов водозаборо-водоприемных сооружений различных типов: береговых, русловых, ковшевых (неглубокой и глубокой врезки).

2. В результате выполненных модельных лабораторных гидравлических исследований с помощью теоретического аппарата математической гидравлики рассмотрен и решен круг главнейших гидравлических задач, связанных с пневмобарьерными комплексами, и,' в частности, с параметрами восходящих воздушно-пузырьковых течений, обеспечивающих совместно с экранирующей забральной стенкой эффективный отгон индуцированным поверхностным течением рыбной молоди и инертной примеси, которые восходящими токами поднимаются на свободную поверхность.

3. На основании новых решений теоретической гидравлики построены уточненные формулы по расчету воздухопроводов, которые подводят сжатый воздух от компрессорных установок к отверстиям перфораций, выпускающих воздух для создания пневмозавесы.

4. На базе новых решений по гидравлике предельных линий токов в реке у боковых водозаборов получены' ординаты расположения пневмозавесы в плане и, таким образом, плановый контур ПБК совместно с ЭЗС теперь уже имеет четкое научное обоснование и однозначно подчиняется расчету.

5. Проведен теоретический анализ эффективности функционирования ПБК в составе водозаборного сооружения, причем полученный критерий эффективности показывает, что ПБК системы автора достигает 100%-ной эффективности по рыбной молоди.

Выполненный анализ показал, что для достижения такой же эффективности посредством фильтрующих кассет, либо путем комбинирования ПБК с фильтрующими кассетами, 100%-ная эффективность достигается ценой как минимум двукратного удорожания водозаборно-водоприемных сооружений.

6. Экспериментально, путем фотографирования с выдержкой 0,005 с, визуализирован процесс формирований воздушно-пузырьковых струй в воде, при выпуске в нее через перфорированные отверстия (3,5 мм) сжатого воздуха с большими дозвуковыми скоростями, который позволил вскрыть механизм формирования и структуру турбулентной воздушно-пузырьковой струи, а также зафиксировать характерную для нее ляпуновскую неустойчивость. Впервые отчетливо зафиксированы на цветных фотографиях полные разрывы струи, имеющие первостепенное значение для построения правильного теоретического подхода к данному физическому процессу.

7. Впервые на основании гидромеханико-гидравлического подхода получено полное решение центральной задачи теории турбулентных восходящих воздушно-пузырьковых струй по трансформации осредненных скоростей, область применения которой не ограничивается пневмозавесами ПБК, но и распространяется на химическую технологию (барботаж, флотация), морскую береговую гидротехнику (защита рекреационных зон от нефтяных пятен, переносимых ветром) для смягчения силы ударных волн объектов при взрывных работах на морском шельфе, на защиту глубинных башенных водоприемников от фитопланктона при цветении водохранилищ.

8. Дано обобщение классического решения Сен-Венана для докрит-и-ческого движения газа в цилиндрическом газопроводе на условие докритического движения в цилиндрическом перфорированном газопроводе с раздачей расхода, зависящего от величины давления внутри газопровода, необходимого для правильного расчета и проектирования воздухопроводов при создании пневмозавес не только ПБК, но многих тех прикладных задач, которые упомянуты в предыдущем пункте.

9. Применительно к инженерным задачам о снабжении пневмозавесы сжатым воздухом впервые рассмотрена задача нестационарного докритического движения в перфорированном воздухопроводе сжатого воздуха для установления необходимого пускового давления, имеющего существенного практическое значение, и довольно трудное для аналитического решения.

10. Впервые с позиции теоретической гидравлики дано решение трудной для теоретического анализа задачи о предельном контуре водо-отбора из реки боковым водозабором. Дано теоретическое объяснение известному опытному факту о возрастании ширины области предельного водоотбора с увеличением глубины погружения и приведены расчетные формулы, позволяющие осуществить аналитическое построение предельных линий водоотбора на любых глубинах от начала втекания воды в боковой водозабор, вплоть до низовой точки ветвления линии токов. Это решение количественно согласуется с опытными данными для водозаборов, что объясняет интенсивное притягивание влекомых наносов к входным створам ковшей и входам в боковые каналы и образование там баров, которые зачастую провоцируют их переформирование в побочни, способные на долгое время полностью отключить водозабор. Поэтому для водозаборов на реках со сложным русловым процессом двустороннее питание является весьма желательным.

2.66

И. В диссертации впервые построена аналитическая математическая модель, позволяющая получить критериальное условие оценки эффективности функционирования ПБК. Показано, что для равнинных речных водозаборов в качестве индикатора — показателя эффективности должна приниматься рыбная молодь как наиболее легко переносимая течением и подверженная неизбежной гибели в случае проскока ею ПБК и попадания в насосные камеры.

Показано, что для водозаборов, оснащенных ПБК конструкции автора, эффективность функционирования достигает 100%.

Эффективность функционирования ПБК не определяет их экономическую эффективность. Для правильной оценки последней необходимо осуществить проектные разработки хотя бы на уровне ТЭО с сопоставлением сметы по главам 1 и 2, а также 8-12 (без 11-й). Только путем сопоставления хотя бы таких сводных смет можно сравнивать экономическую эффективность конкурирующих вариантов. Использование для таких оценок критериев приведенных затрат дает менее надежный результат.

1. Абрамович Г.Н. Теория свободной струи и ее приложения — Труды ЦАГИ, 1936, вып. 293.

2. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и га-зов//Труды ЦАГИ, 1940, вып. 512.

3. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. — М.: Госэнергоиздат, 1948.

4. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. — М: Физматгиз, 1960.

5. Абрамович Г.Н. К теории свободной струи сжимаемого газа // Труды ЦАГИ, 1939, вып. 377.

6. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Гостехиздат, 1953.

7. Абрамович Г.Н. Принципы аэродинамического расчета коллектора // Труды ЦАГИ, 1935, вып. 231.

8. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Наука, 1969.

9. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. — М.: Наука, 1984.

10. Абрамович Г.Н. Гидродинамика подводных воздушных завес//Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа, т. 20. — М., 1986.

11. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. — М.: Недра, 1970.

12. Бай Ши-и Теория струй. — М.: Физматгиз, 1960.

13. Баланин В.В. Работа судоходного шлюза при пониженных температурах в условиях продления навигации //Труды ЛИВТАа, № 20, 1953.

14. Баланин В.В., Бородкин Б.С., Мелконян Г.И. Использование тепла глубинных вод водоемов. — М.: Транспорт, 1964.

15. Баренблатт Г.И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке. ПММ, т. 17, вып. 3, 1953.

16. Белова М.Н. Экспериментальное исследование некоторых вопросов, связанных с применением пневматических волноломов: Авто-реф. дис. . канд. техн. наук. — М., 1954.

17. Березин H.A. Гидробиология. — М.: Наука, 1953.

18. Блинов В.И., Худяков Г.Н., Петров И.И., Реутт В.Г. О движении жидкости в резервуаре при перемешивании ее струей воздуха//

19. Инженерно-физический журнал. — Минск: Наука и техника 1958.

20. Богомолов A.B., Михайлов К.А. Гидравлика — М.: Госстройиздат, 1965.

21. Боголепов И.А., Логинов Н.Д. Применение сжатого воздуха для защиты водных площадей от морских волн//Сб. ЦНИИВТа, № 1, 1934.

22. Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. — Л.: Гидрометиздат, 1989.

23. Бородкин Б.С. Защита гидротехнических сооружений от давления льда применением сжатого воздуха: Дис. . канд. техн. наук. — Л., 1956.

24. Бородкин Б.С., Жидких М.И. Расчет скоростей в осесимметричной водяной струе, увлекаемой пузырьками воздуха //Труды ЛИВТа. — Л.: Транспорт, вып. 129, 1970.

25. Бородкин Б.С. Лабораторные исследования кинематики подъема глубинных вод пузырьками воздуха //Труды ЛИВТа. — Л.: Речной транспорт, вып. XXII, 1955.

26. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. — М.: ОГИЗ, Гостехиздат, 1948.

27. Вдовин Ю.И. Совершенствование технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем водоснабжения на Севере: Автореф. дисс. . докт. техн. наук. М., 1996.

28. Вдовин Ю.И. Водоснабжение населенных пунктов на Севера — Л.: Стройиздат, 1980.

29. Вдовин Ю.И. Водоснабжение на Севере. — Л.: Стройиздат, 1987.

30. Ветрешко И.А. Теоретические основы гидравлического расчета глубинных бесплотинных водоприемников: Автореф. дис. . канд. техн. наук. — М., 1989.

31. Войчак В.П., Устименко Б.П. Исследование газожидкостной струи// Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики, вып. 8, 1972.

32. Войнич-Сяноженцкий Т.Г. Аэрация и волнообразование на высокоскоростных водосбросных сооружениях. Справочное пособие. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

33. Войнич-Сяноженцкий Т.Г. Гидродинамика устьевых участков рек и взморий бесприливных морей. Закавказский НИГИ. — Л.: Гид-рометеоиздат, 1972.

34. Войнич-Сяноженцкий Т.Г., Созанов В.Г. Лавинообразные потоки. Возникновение, динамика и воздействие на окружающую среду. Владикавказ, изд-во Северо-Осетинского ГУ им. К.Л.Хетагурова, 1997.

35. Вулис Л.А., Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости — М.: Наука, 1965.

36. Гидравлический справочник / Под ред. Киселева П.Г. — М.: Энергия, 1972.

37. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. Недрага В.Г. — М.: Стройиздат, 1983.

38. Гиневский А.С. Теория турбулентных струй и следов — М.: Машиностроение, 1969.

39. Гликман Б.Ф. О струе газа в жидкости // Энергетика и автоматика. АН СССР ОТН, № 2, 1959.

40. Гогиш Л.В., Степанов Г.Ю. Турбулентные отрывные течения. — М.: Наука, 1979.

41. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. — М.: Энергия, 1968.

42. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. — М.: Машиностроение, 1978.

43. Жидких М.И. Аналитические зависимости для построения поля скоростей циркуляционного потока в пространстве, ограниченномдвумя плоскостями//Труды ЛИВТа. — М.: Высшая школа, вып. 97, 1967.

44. Жидких М.И. Экспериментальное исследование поля скоростей циркуляционного течения, возникающего в зоне действия установок, предназначенных для борьбы со льдом//Труды координационных совещаний по гидротехнике. — Л.: Энергия, вып. 42, 1968.

45. Жидких М.И. Поле скоростей нижней зоны циркуляционного течения, вызываемого эжектирующим действием турбулентной струи // Труды ЛИВТа. — Л.: Транспорт, ввып. 119, 1968.

46. Жидких М.И. Исследование и расчет пневматических установок для поддержания незамерзающих акваторий: Автореф. дис. . канд. техн. наук. ЛИВТ, 1973.

47. Караушев A.B. Проблемы динамики естественных водных потоков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1960.

48. Керман В.Я. Пневматический волнолом/УВодный транспорт, № 6, 1937.

49. Кнороз B.C. О деформации дна и о влиянии их на гидравлический режим потоков//Труды III Всесоюзного гидрологического съезда. — Л.: ГИМИ, 1964, т. V.

50. Колесникова Т.В. Натурные исследования водовоздушных струй, распространяющихся в неподвижной среде // Труды МГМИ, Гидравлика, использование водной энергии. Т. 42, 1974.2 73

51. Колесникова Т.В. Некоторые вопросы пневмозащиты водозаборов от ледошуговых осложнений: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1975.

52. Колесникова Т.В. Исследование водовоздушных завес, применяемых на водозаборных сооружениях, для борьбы с ледошуговыми осложнениями/Труды коорд. совещ. по гидротехнике ВНИИГ им. В.Е.Веденеева. — Л., 1976.

53. Колесникова Т.В., Потапов В.М. Пневмозащита водозаборов от ледошуговых осложнений/Сб. Гидротехника крайнего Севера-76. ВНИИГ им. В.Е.Веденеева. Л., 1977.

54. Колесникова Т.В. Работа водозабора ТЭЦ в период шугохода// Электрические станции. Энергоиздат, № 10, 1982.

55. Колесникова Т.В., Галямина И.Г. Исследование кинематики поверхностных водовоздушных струй, образующихся в пневмозаве-се//Труды МГМИ, Гидравлика, использование водной энергии. Т. 61, 1979.

56. Колесникова Т.В., Мотинов A.M., Пахоруков A.M. Рыбозащитное пневматическое устройство на водозаборе//Водбоснабжение и санитарная техника. — М., № 2, 1984.

57. Колесникова Т.В., Носов Г.И. Защита берегового водозабора Пскова от шуголедовых осложнений//Водоснабжение и санитарная техника, № 4) 1984.

58. Колесникова Т.В., Иванов А.П. Некоторые вопросы исследования пневматических установок при защите водозаборов от шуголедовых осложнений//Сб. "Повышение эффективности работы водозаборов из поверхностных источников". — М., 1985.

59. Колесникова Т.В. Пневмозащита водозаборных: сооружений от льда и шуги//Гидротехника и мелиорация, № 2, 1980.

60. Колесникова Т.В. Исследования токов поверхностного растекания при выпуске сжатого воздуха в сносящий водный поток//Труды ВНИИВОДГЕО. М., 1981.

61. Колесникова Т.В. Характеристика водозаборных завес, используемых в качестве рыбозащитных мероприятий//ВНИИВОДГЕО. — М., 1985.

62. Колесникова Т.В. Распределение скоростей на фильтрующих преградах в раструбах водоприемников с дополнительным сопротивле-нием//Труды ВНИИВОДГЕО. М., 1985.

63. Колесникова Т.В. Некоторые результаты натурных исследований кинематики водозаборных струй// Труды ВНИИВОДГЕО. — М., 1989.

64. Колесникова Т.В. (в соавторстве) Гидротехнические сооружения: Справочник по проектированию. — М.: Стройиздат, 1986.

65. Колесникова Т.В. (в соавторстве) Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энциклопедия. — М.: Стройиздат, 1994.

66. Колесникова Т.В. Использование пневмозащиты при защите водоприемного оголовка//Водоснабжение и санитарная техника. — М., № 1, 1978.

67. Колесникова Т.В., Гиршович Т.А. Некотоорые вопросы использования пневмоимпульсных шугозащитных установок//Сб. "Ледотер-мические проблемы в северном гидротехническом строительстве и вопросы продления навигации "Лед-87". ВНИИГ им. В.Е.Веденеева, 1988.

68. Колесникова Т.В. Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций на равнинных реках. Владикавказ, 1998 (монография).1. ZH

69. Колесникова T.B. Созанов В.Г. К динамике воздушно-пузырьковых струй, всплывающих в толще воды из отверстий перфорации воздухопровода, проложенного по дну: III международная Конференция "Устойчивое развитие горных территорий". Владикавказ, 1998.

70. Колесникова Т.В., Мотинов A.M., Пахоруков A.M. Рыбозащитное пневматическое устройство, оборудованное струенаправляющей системой на водозаборе ТЭЦ. Тематический сб. ВНИИГ им. В.Е.Веденеева. — Л., 1984.

71. Колесникова Т.В. Шугозащитное устройство водозабора. Авт. свид. № 10860634 (в соавторстве с Войнич-Сяноженцким Т.Г., Филипповым Э.Я., Мотиновым A.M.). Е 02 В15 /02, Бюл. № 14, 1984.

72. Колесникова Т.В. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения. Авт. свид. № 1096337 (в соавторстве с Войнич-Сяноженцким Т.Г., Мотиновым A.M., Цыбочкиным В.Т., Эрслером А.Л.) Е 02В 8/08, Бюл. № 21, 1984.

73. Колесникова Т.В. Водозаборное сооружение. Авт. свид. N° 1105549 (в соавторстве с Алексеевым B.C.). Е 02 В 9/04, Бюл. № 28, 1984.

74. Колесникова Т.В. Водоприемный оголовок водозаборного сооружения. Авт. свид. № 1260436 (в соавторстве с Жилиным В,Г., Мотиновым A.M., Лазовским М.А., Исаевым Т.Д., Беляевым Ю.В.). Е 02 В 9/04, Бюл. № 36, 1986.zu

75. Колесникова T.B. Оголовок глубинного водозаборного сооружения. Авт. свид. № 1375723 (в соавторстве с Мотиновым A.M., Ивагценко С.Н., Зайнетдиновым Х.Х.). Е 02 В 9/04, Бюл. № 7, 1988.

76. Колесникова Т.В. Бесплотинное водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1424387 (в соавторстве с Мотиновым A.M., Алтуни-ным Д.И., Шаховым A.B., Пахоруковым A.M., Зисманом С.Л., Бо-гомяковым O.A.). Е 02 В 9/04, 1988.

77. Колесникова Т.В. Русловое водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1384654 (в соавторстве с Ляпиным А.Н., Алтуниной Е.И., Алту-ниным Д.И.). Е 02 В 9/04, Бюл. № 12, 1988.

78. Колесникова Т.В. Речное водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1404584 (в соавторстве с Алтуниной Е.И., Алтуниным Д.И., Мотиновым A.M.). Е 02 В 9/04, Бюл. N° 23, 1985.

79. Колесникова Т.В. Водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1502691 (в соавторстве с Алтуниной Е.И., Алтуниным Д.И., Зайнетдиновым Х.Х.). Е 02 В 8/02, Бюл. № 31, 1989.

80. Колесникова Т.В. Рабозащитное устройство водозаборного сооружения. Авт. свид. № 1730347 (в соавторстве с Пахоруковым A.M., Чер-ноусовым А.Н., Мотиновым A.M., Эрслером А.Л.). Е 02 В 8/04, 9/04, Бюл. N° 16, 1992.

81. Колесникова T.B. Речное бесплотинное водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1618018 (в соавторстве с Войнич-Сяноженцким Т.Г., Филипповым Э.Я.). Е 02 В 8/02, Бюл. № 32, 1990.

82. Колесникова Т.В. Бесплотинное водозаборное сооружение. Авт. свид. № 1613532 (в соавторстве с Мотиновым A.M., Сватеевым Ю.И., Пахоруковым A.M., Черноусовым А.Н., Галичевым А.И., Ворониным Н.С.).

83. Колмогоров А.Н. Уравнение турбулентного движения несжимаемой жидкости//Изв. АН СССР, сер. физ. 1942, т. 6, № 1-2.

84. Компрессорные машины: Каталог. — М.: Цинтихимнефтемаш, 1987.

85. Крашенинников С.Ю., Рогальская Е.Г. Распространение струи из прямоугольных сопл, свободных и вблизи экрана // Изв. АН СССР: Мех. жидкости и газа, № 4, 1979.

86. Кузнецов Ю.А. К вопросу об использовании воздушно-пузырьковых завес в рыбном хозяйстве: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Владивосток, ТИНРО, 1968.

87. Кутателадзе С.С., Накоряков Б.Е. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, 1984.

88. Кутателадзе С.С., Строкин A.C. О гидравличесокй устойчивости некоторых газожидкостных систем // Вопросы теплопередачи и гидравлика двухфазных систем. — М., 1962.

89. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостныхсистем. М., 1962.; 197693. Ламб Г. Гидродинамика. — М.: Гостехтеоретиздат, 1947.

90. Ландау А.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Теоретическая физика. М.: Наука, т. VI, 1986.

91. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика — М.: Физматгиз, 1959.

92. Логинов Н.Д. Проблема уничтожения морских волн с помощью сжатого воздуха // Сб. ЦНИИВТа, № 8, 1935.

93. Логинов Н.Д. Пневматический трал, собирающий нефтепродукты в гавани // Водный транспорт, № 3, 1936.

94. Мелконян Г.И., Бородкин Б.С. Расчет воздухопроводов пневматических установок для поддержания незамерзающих акваторий и гашения волн // Труды ЛИВТа. Вып. XIII, 1961.

95. Мелиорация земель в СССР. Рыбохозяйственное значение водных ресурсов / Под ред. Б.Г.Штепы. — М.: Колос, 1975.

96. Мелиорация и водное хозяйство: Справочник-сооружение / Под ред. П.А.Палад-Заде. — М.: Агропромиздат, т. 4, 1987.

97. Методические указания по расчету ущерба рыб на водозаборах, утвержденные Минрыбхозом 12 июля 1974 г. за № 30-2-02 и согласованные Минфином СССР 15.07.74.d au

98. Ю2.Милович А.Я. Основы динамики жидкости. — М., 1934.

99. ЮЗ.Милович А.Я. Деление и соединение потоков. — М.,1936.

100. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. — М.: Наука, 1981.

101. Новодережкин P.A. Насосные станции систем технического водоснабжения ТЭЦ и АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

102. Юб.Никеров Н.С. Гидравлический волнолом. Изд. Морской транспорт, 1961.

103. Норкин С.Б. Дифференциальные уравнения второго порядка с запаздывающим аргументом. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1965.

104. Образовский A.C., Ереснов Н.В., Ереснов В.Н., Казанский М.А. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников. — М.: Стройиздат, 1976.

105. Павлов Д.С., Пахоруков A.M. Биологические основы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения. — М.: Легкая промышленность, 1983.

106. НО.Патрашев А.Н., Кивако Л.А., Гожий С.И. Прикладная гидромеханика. — М.: Воениздат, 1970.

107. Патрашев А.Н. Движения жидкости с переменным расходом по пути // Известия НИИГ, т. 28, 1940.2У/

108. Петрашкевич В.В. Рыбозащитные сооружения водозаборов. — М.: ПО "Совинтервод", 1992.

109. Петров Г.А. Движение жидкости с изменением расхода вдоль пути. — М.: Стройиздат, 1951.

110. Повх И.Л., Лебедев В.Е. Устройство для измерения концентрации и скорости газожидкостного потока. Донец, ун-т. Донецк, 1984. 12 с. (Рукопись деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения 3 апр. 1984, № 2407 пр-84 Деп.). РЖМех, 1094, 7 Г286.

111. Потапов М.В. Сочинения. — М.: Сельхозгиз, 1950. Т. II.

112. Иб.Прандтль Л. Гидроаэромеханика. 2-е изд МИЛ, 1951.

113. Проскурняков С.М. Образование искусственных каналов и майн во льду. — М.: Гослесбумиздат, 1959.

114. Преображенский Н.Г. Математическое моделирование//Методоло-гические проблемы современной науки. — М., 1979.

115. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. Справочное пособие к СК и П. ВНИИВОДГЕО. М.: Стройиздат, 1990.

116. Рассказов Л.Н., Орехов В.Г., Правдивец Ю.П., Воробьев Г.А., Малахов В.В., Глазов А.И. Гидротехнические сооружения. Ч. 2. М.: Стройиздат, 1996.

117. Ржаницин H.A. Морфологические и гидрологические закономерности строения речной сети. — Л.: ГИМИЗ, 1960.

118. Рычагов В.В., Флоренский A.M. Насосы и насосные станции. — М.: Колос, 1975.

119. Сальвадоре М.Дж. Численные методы в технике ИЛ. — М., 1955.

120. Слезкин H.A. Дифференциальные уравнения движения пульпы// ДАН СССР, т. 36, № 2, 1952.

121. Соколов Б.А., Иноземцев В.Г., Расторгуев В.П. Установившееся движение воздуха с переменным расходом в магистральном воздухопроводе автотормозной системы//Труды ВНИИ железнодорожного транспорта. Трансжелдориздат, вып. 163, 1958.

122. Справочник по гидравлическим расчетам /Под ред. П.Г.Киселева. М.: Энергия, 1972.

123. Теплов A.B. Научные основы применения пневматического волнолома: Дис. . докт. техн. наук. 1955.

124. Техно-рабочий проект реконструкции водозабора ТЭЦ ЛПК г. Сыктывкар.— М.: Гидросфера, 1995-1996 (Гл. инж. проекта Колесникова Т.В.).

125. Техно-рабочий проект реконструкции водозабора водоснабжения г. Сыктывкар. — М.: Гидросфера, 1997 (Гл. инж. проекта Колесникова Т.В.).

126. Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. Ч. 1. М.-С.-Пб.: изд. технико-теоретической литературы, 1949.

127. Филимонов С.С. Исследование ледолесоудерживающих западней. Техническая информация, вып. 88. Л.: Гослесбумиздат, 1948.

128. Фрадкин Б.М., Кусков Л.С. Борьба с донным льдом и шугой на гидроэлектростанциях//Гидротехническое строительство, № 5, 1950.

129. Френкель Н.З. Гидравлика. Госэнергоиздат, 1956.

130. Хинце И.О. Турбулентность. — М.: Физматиздат, 1963.

131. Ховко В.Н. Зимние затруднения при эксплуатации ГЭС Днепровского каскада//Гидротехническое строительство, № 1, 1971.

132. Христофоров B.C., Строкин A.A., Загрядский И.В., Кравчук Ю.Д. Гасящее действие пневматических волноломов по данным лабораторных, полигонных и натурных исследований // Гидротехническое строительство, № 12, Госэнергоиздат, 1963.

133. Христофоров B.C., Строкин A.A. О гасящем действии пневматических волноломов//Сб. трудов МО СССР, № 38, 1964.

134. Христофоров B.C., Загрядский Н.В. Исследование работы перфорированных воздухопроводов пневматических волноломов и барботажных установок//Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 12, 1964.

135. Чертоусов М.Д. Специальный курс гидравлики. — М., Л.: Гос-энергоиздат, 1957.

136. Шандоров Г.С. Истечение в сносящий поток из отверстия в стенке канала и распространения струй в сносящем потоке//Труды ин-та им. Баранова, № 263, 1955.

137. Шандоров Г.С. Истечение из канала, в неподвижную и движущуюся среду Ж.Т.Ф., вып 1, т. 27, 1957.

138. Шаумян В.А. Научные основы орошения и оросительных сооружений. — М.: Сельхозгиз, 1947.

139. Шилер В. Движение жидкости в трубах. ОНТИ, 1936.

140. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Физматиздат, 1974.

141. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. — М.: Энергоатомиздат, 1984.

142. Эльсгольц Л.Э. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. — М.: Наука, 1964.

143. Юнгкинд Н.Л. Применение сжатого воздуха как мероприятия по борьбе с действием льда на 1-ю Магнитогорскую плотину//Изв. НИИТ, № 15, 1935.

144. Ягодин H.H. Опыт эксплуатации сооружений деривационной ГЭС. — Л.: Госэнергоиздат, 1955.

145. Яблонский B.C., Белоусов В.Д. Поправка на неизотермическое течение газа по трубопроводам//Нефтяное хозяйство, № 4, 1953.

146. Яблонский B.C. К расчету подводного воздуховода для пневматического волноломаУ/Труды Башкирского НИИ по переработе нефти, вып. 2, 1959.

147. Яковлевский О.В. Гипотеза об универсальности эжекционных свойств турбулентных струй газа и ее приложения//Изв. АН СССР. Отд. техн. н. Механика и машиностроение, № 3, 1961, с. 40-55.

148. Alonzo de F.Quinn. Design and Construction of Ports and Marine Structures. Me Crow-Hill Book Company, New-York, Toronto, London, 1961.

149. Baines W. The Principles of Operation of Bubbling Systems, in: Proceedings Symposium on Air Bubbling. — Ottawa, May 1961, National Research Council (Canada). — PP. 12-22 (Available as Tech. Memo, № 70).

150. Baines W.D., Hamilton G.F. On the Flow of Water Induces by a Rising Column of Air Bubbles, in: International Association for Hydraulic Research, Proceedings of the Eighth Congress. — Vol.2. — Montreai, 1959. Paper 7-D.

151. Barczewski B. Neue Meßverfahren für Wasser-Luftgemische und deren Anwendung auf zweiphasige Auftriebsstrahlen. — Mitt. Inst. Wasserbau Univ. Stuttgart, 1978, № 45.

152. Boure J.A., Mercadier Y. Existence and properties of flow structure waves in two-phase bubbly flowa. — Appl. Sei. Res., 1982. — P.38, 297-303. P)KMex, 1982, 9 T280.

153. Bulson P.S. Large Scale bubble breakwater experiment. "The Dock and Harboure Autority". 1963, 44, № 516.

154. Bulson P.S. Currents Produced by an Air Curtain in Deep Water. "The Dock and Harboure Authority", 1961, № 487.

155. Bubble gun for destratification. "Water and Water Engineering", 1961, Vol.65, № 779-780.

156. Cederwall K., Ditmars J.D. Analysis of Air-Bubble Plumes, Report № KH-R-24, W.M. Keck Laboratory of Hydraulics and Water Resources, Division of Engineering and Papplied Science, California Institute of Nechnology, Pasadena California, Sept. 1970.

157. Codegone Cesare. Flow through uniformly tapped pipes. Applied Scient. Res." 1953. A 4. № 1. 76.

158. Compressed Air and Hydraulics Breakwater. "Fluid Power Internarional", 1961, Vol.26, № 298.

159. DeNevers N. Bubble Driven Fluid Circulations, AIChF Journal. — Vol.14, № 2, Mar. 1968. PP.222-226.

160. Evans J. Pneumatic and Similar Breakwaters Model Experiment Using Surface Currents. "The Dock and Harbour Authority", 1955, № 422.

161. Goossens L.H.J. Reservoir destratification with bubble columns. — Delft: Univ. Press, 1979.

162. Gordon B. Non solid Breakwater. Performance of Full-Scale Installation. "The Dock and Harbour Authority". May, 1963, № 511.

163. Green J. Pneumatic Breakwater to Protect Dredgers. "The Dock and Harbour Authority", 1961, № 488.

164. Harmathy T.Z. Velocity of Large Drops and Bubbles in Media of Infinite of Restricted Extent, AIChE Journal. — Vol.6, № 2, June 1960. PP.281-288.

165. Horlock I. An investigation of rhe flow in manytolds woth open and closes ends, II. Roy Aeronaut Soc.", 1956. 60, N° 551.

166. Hensen W. Model Tests with Pneumatic Breakwaters. "The Dock and Harbour Autority", 1955, Vol36, № 416.

167. Herrero E., Viguier G. Abague a points alignes pour le calcul de la vitesse dans une soufflerie par la formule de Saint-Venant. "Genie civil". 1953. 130. № 4.

168. Improed Pneumatic Breakwater. "British Engineer International", 1958, Vol.41, № 6.

169. Kobus H. Berechnungsmethode für Luftschleier-Strömungen zur Auslegung von Pressluft-Ölsperren. — Wasserwirtschaft, 1972, 62, № 6.

170. Kobus H. Bemessungsgrundlagen uns Anwendungen für Luftschleier in Wasserbau. Bielefeld, E.Schmidt Verlag, 1973. - 168 S.

171. Kobus H. Anwendung der Dimensionsanalyse in der ezperimentellen Forschung des Bauingenieurwesens. — Bautechnik, 1974, 51.

172. Kobus H. Strömungsmechanische Entwurfsaspekte für Abwassereinleitungen ins Meer. — Wasserwirtschaft, 1976, 66, № 5.

173. Kobus H. On the use of air-bubble screen as oil barriers. — Fundam. Tools Used Environ. Probl. 16th Congr. Sao Paulo, 1975, Proc. 3.

174. Kobus H., Richter A., Westrich B. Aus der wasserbaulichen Forschung am Istitut für Hyromechanik. — z. Binnenschiffahrt und Wasserstr., 1975, № 11.

175. Kobus H.E. Analysis if the Flow Induces by Air Bubble Systems, Coastal Engineering Conference. — Vol.11, Chapter 65. — London, 1968.

176. Kobus H. Bemessungsgrundiagen und Anwendungen für Luftschleier im Wasserbau-Bielefeld, E.Schmidt Verlag, 1973.

177. Kobus H. On the use of air bubble screens as oil barriers. Fundam. Tools used environ, probl. — 16th Congr., Sao Paulo, 1975.

178. Morton B.R., Taylor G.I., Turner J.S. "Turbulent Gravitational Convection from Maintained and Instantaneous Sources", Proc. of the Royal Sociaty, Series A, Vol.234.

179. Morton B.K. Modeling Fire Plumes, Proceedings of the Symposium (International) on Combustion, 10th, August 17-21, 1964 at University of Cambridge, England, 1965.

180. Morton B.R. Forced Plumes, Journal of Fluid Mechanics, Vol.5, Pt.l, Jan.1959.

181. Michel B. Cold Regions Science and Engineering Monograph 3, Section Bla: "Winter Regime of Rivers and Lakes", U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Report- No CCREL-CRSE-3-Bla, 1971 (Available as AD 724 121).

182. Preissler G. Wällendämpfung durch Preßluft. "WasserwirtschaftWassertechnil", 1960, № 11, 12.

183. Pneumatic Breakwater Experiments in Japan. "The Dock and Harbour Authority", 1957, Vol.38, № 442.

184. Ranson V.N., Hicks D.L. Hyperbolic two-pressure models for two-phase flow. — J.Comput. Phys., 1984, 53, № 1.

185. Riznc J. Osnovne postavke drift-fluks modela dinamike dvifaznog strujania. — Technika, 1983, 38, № 1.

186. Ricou F.P. Spalding D.B. Measurements of Entrainment by Axisymmetrical Turbulent Jets, Journal of Fluid Mechanics, Vol.11, Pt.l, Aug. 1961.

187. Siemes W. Gasblasen in Flüssigkeiten. Teil I. — Chem. Ing.-Technik, 1954, № 4, № 11.

188. Schattulat S. Ausblasen von Luft aus' einem längs zur nalachse angeordneten Schlitz, "Heizung. Lüftung Haustechnick", 1958, 9, № 6.

189. Scarborough J.B., Numerical Vathematical Analysis, Fourth Edition, John Hopkins Press, Baltimore, 1958.

190. Subramanian G., Tien C. Mixing in Liquid Phase Due to Bubble Motion, AIChE Paper № 43D, 1970.

191. Sunada R., Kitayama Y. A study on the measurement of local void fraction. — Res. Bull. Hiroshima Inst. Technol., 1984, 18.

192. The German Experiments on Pneumatic Breakwaters. "The Dock and Harbour Autority", 1955, Vol.36, № 416.

193. Tomida T., Tabuchi F., Okazaki T. Axial dispersion coeffocient of the liquid phase in upward two-phase flow of air-liquid mixtures. — J.Chem. Eng. Jap., 1982, 15, № 6.

194. Tutu N.k. Pressure drop fluctuation and bubbly-slug transition in a vertical two-phase air-water flow. — Int. J. Multiphase Flow, 1984, 10, № 2.29f

195. Wang Sang S., Agee Lance J. Transient two-phase flow. Proc 3rd CSNI Spec. Meet. Pasadena, Calif. March 1981. Washington e.a. 1983.