автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидравлика узлов сопряжения открытых спокойных потоков

. ' ^ ГОССТРОИ РОССИИ

^ :> ВСЕРОССИЙСКИЙ

' ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО)

На правах рукописи УДК 5' 543

МУХАМЕДОВ Дурбек Ами .ич

ГИДРАВЛИКА УЗЛОВ СОПРЯЖЕНИЯ ОТКРЫТЫХ спокойных потоков

05.23. 16—гидравлика и инженерная гидрология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-1993

Работа выполнена в Харьковском отделе ВНИИ ВОДГЕО и научно-производственном объединении САНИИРИ

Официальные оппоненты; доктор технических наук доктор технических наук,

А.Н.ШШ

1

доктор технических наук

профессор

И.С.РУМЯНЦЕВ

Е.Г.Ф1ШШШ0В

Ведуцая организация - производственное объединение "Созинтервод",

Защита диссертации состоится "¿^"НойТрЯ 1993г. в часов на заседании специализированного Совета Д 033.05.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.16 "Гидравлика и инженерная гидрология" при В1Ш ВОДГЕО по адресу: 119826, ¡Досюза, Г-4В, Комсомольский проспект, 42.

Совет направляет Вам для ознакомления данный автореферат и просиг Ваш отзывы и замечания в 2 - х экземплярах, заверенных печатью, направлять по вышеуказанному адресу.

С диссертацией слоено ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "^Г" 1993г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук . О.В.ДШИДОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблему. В мязи с острым дефицитом оросительной веды б бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи, в Узбекистане, Казахстане и других республиках Средней Азии важной проблемой становится совершенствование действующих и проектирование новых высокоэффективных гидротехнических сооружений ка искусственных и естественных, водотоках. Значительную часть таких сооружений составляют водовпускные и водовыпускные сооружения, которые образуют узлы слияния, деления к пересечения потоков.

В настоящее время в практике водохозяйственного строительства в равной степени широко попользуется создание узлов слияния и деления для условий сопряжения напорных и безнапорных потоков. В местах пересечений естественных и искусственных водотоков в основном используется их сопряжение в виде дюкеров и акведуков, строительство и эксплуатация которых требует больших материальных затрат. Значительно реке сопряжение водотоков выполняется в виде узла отжатого пересечения. С экономической точки зрения это значительно выгоднее, однако неучет гидравлического реэима пересекающихся потоков и возникающих в узле пересечения русловых деформаций, как свидетельствуют данные эксплуатационных с.тугб, Еедет к большому материальному ущербу.

Б этой связи важной проблемой становится разработка на основе теоретических, экспериментальных и натурных исследований методики расчета узлов пересечения открытых потоков, прогноза возникающих в них русловых деформаций и мероприятий по их сни-хенип, Наряду с эткм большой научный и практический интерес представляют вопрооы совершенствования методики расчета узлов слияния а деления потоков, с целью-создания более совершенных компановок этих узлов, позволяющих обеспечить благоприятный гидравлический резким сопряжения потоков и минимальный объзм происходящих в них русловых деформаций.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка на основе теоретических, экспериментальных и натурных исследований методики гидравлического расчета узлов сопряжения открытых потоков, определения необходимой длины участков крепления и назначения гидротехнических элементов, о^естчиьтаких надегмуа работу угков сопряжения, й соответствии с этим с:ор«у-лировагы следующие за-а"И исследовали;::

1. Изучение структуры потока, его турбулентных характерно-, тик, русловых деформаций на узлах слияния и деления потоков и совершенствование на основе полученных данных методики'расчета этих узлов.

2. Изучение для различных схем сопряжения водотоков кинематической структуры пересекающихся потоков, характера изменения их турбулентных характеристик, русловых деформаций и разработка на основе этих данных методики расчета узлов пересечения открытых потоков.

3. Вывод расчетных зависимостей по определению глубин вше узлов соединения, деления и пересечения потоков и оценке местных потерь напора, возникающих в этих узлах.

4. Изучение кинематической структуры и переформирований русла на участках сопряжения натурных каналов с водотоками и разработка практических рекомендаций по сокращению возникающих в узлах сопряжения русловых деформаций.

5. На основе комплекса лабораторных и натурных данных изучение узлов сопряжения открытых потоков на моделях конкретных узлов слияния, деления и пересечения каналов с водотоками и разработка рекомендации по выбору их рационажных схем сопряжения.

^Научная новизна работу. I. На основе теоретических, экспериментальных и натурных исследований разработана новая методика расчета узлов соединения и деления открытых потоков. В основу методики положены усовершенствованные метода расчета глубин выше узлов соединения и деления потоков.

2. Впервые получены новые экспериментальные данные по гидравлике узлов пересечения открытых потоков, позволяющие установить закономерности изменения глубин, кривых свободной поверхности, границ раздела соединяющихся и разделяющихся потоков, размеров водоворотных зон, кинематической структуры потока, турбулентных характеристик и русловых деформаций до и ниже узла пересечения. '

3. На основе полученных автором экспериментальных данных и теоретических зависимостей, выражающих законы изменения количества движения е сохранения энергии, разработана новая методика расчета узлов пересечения открытых потоков.

4. На основе натурных исследований на ряде крупных каналов

Узбекистана и Казахстана получены и обобщены данные по кинематической структуре потока и русловым деформациям на участка« соединения, деления и пересечения открытых потоков.

5. Проведено моделирование конкретных узлов сопряжения открытых потоков и экспериментально проверены предлагаемые методы расчета, С учетом результатов проведенных исследований разработан комплекс инженерных мероприятий по снижению русловых деформаций на исследовании* узлах сопряжения водотоков и составлены рекомендации по использованию рыбозащитяого устройства эколо-го-гидравлического типа на участке бесплотинного,водозабора.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исс- ' ледозании разработана методика расчета узлов сопряжения потоков, используемая при проектировании и эксплуатации узлов соединения, деления, пересечение каналов и коллекторов с водотоками. Данная методика позволяет определить основные гидравлические характеристики потока в узле сопряжения: глубины потока выше узла сопряжения; величины подпоров и понижений уровней, возникавших в верхних участках обоих русол; местоположение сжатых сечений} размеры водоворотных зон, образующиеся при сопряжении потоков} донную и поверхностную границы разделяющихся потоков; характер распределения расходов ниже узла сопряжения; величины местных потерь напора и коэффициентов местных сопротивлений. Использование предлагаемой методики дает возможность установить характер распределения скоростей и величия интенсивности турбулентности на различных участках узла сопряжения, выявить зоны возможных русловых деформации, выбрать рациональную компановку узла, которая обеспечит благоприятный режим сопряжения потоков и мя-гималь-ный объем русловых деформаций, а также позволит снизить экономические затраты не, строительство и эксплуатации данного узла.

Реализации результатов исследований. Основные результаты исследований использованы:институтом "Соазгипроводхоз" при про-., ектированиа узлов сопряжения крупных канзлов с переоекащими их' трассу водотоками; Управлением эксплуатации Лмуларьинск'лх дельтовых ирригационных каналов при проведении, берегозадагных работ на участке слияния канала цават с притоком Карамэ'зысаяа; институтом "¿'згкпроводхоз" при разработке проекта реконструкции 0з«р-. но-уравнительного коллектора в' ХорезмскМ. области Уэ^гают««; " ГосударсгБеянкм комитетом по охране природа. Узбекистана-при раз- '

работке рыбоохранных мероприятий на участках бесплотинных водозаборов, в том числе на участке водозабора из Верхнего Ташкентского канала е Рамаданскую насосную станцию.

Личный вклад в решение проблемы. Данная диссертационная работа составлена автором на основе многолетних исследовании, проведенных им в лаборатории водозаборов САНИИРИ и Харьковской отделе ВНИИ ВОДГЖ). На основе детального анализа имеющихся в литературе данных, касающихся различных аспектов рассматриваемой проблемы, автором сформулированы задачи исследований и составлены проекты экспериментальных установок, по которым при его

■ личном участии осуществлено их строительство. Под руководством и непосредственном участии автора проведены в 1961-89 гг. натурные и экспериментальные исследования, в которых ему оказали помощь ряд сотрудников лаборатории водозаборов САНИИРИ, Теоретические исследования, обработка основного объема экспериментальных данных, их анализ, составление методики расчета узлов сопряжения открытых потоков, а также формирование заключительных выводов осуществлены лично автором диссертации. При выполнении данной диссертационной работы автор получил ценные советы от научного консультанта, д.г.н., профессора Шеренкова И.А.

Апробация работы. Основные результаты исследований, выполнен ''их автором в рамках данной диссертационной работы, были об-суадены и одобрены на всесоюзных научных совещаниях, организованных институтом "Союзгипроводхоз" (гг. Ташкент, Москва, Ивантеевка, Ленинград, 1981-86 гг.); заседаниях секции гидротехники Ученого совета САНИИРИ (г, Ташкент, 1981-90 гг.); республиканских нэучно-технических конференциях (гг. Ташкент, Ашхабад, Ба-

■ ку, Ереван, Джамбул, Тбилиси, 1981-88 гг.); на 2-й и 3-Й Всесо-- изннх конференциях "Динамика и термина рек, водохранилищ и окраинных морей" (г. Москва, 1984 и 1989 гг.); У Всесоюзной гидрологическом съезде (г. Ленинград, 1986 г.); Всесоюзной научно-технической конференции в Гидропроекте им. С.Я.Жука (г. Мооква, 1987 г.); 3-ем Бсеуральском научно-координационном совещании по охране и рациональному использованию подземных вод Урала (г. Челябинск, 1989 г.); заседаниях секции научно-технического совета Харьковского отдела ВНИИ В0ДГЕ0 (г. Харьков, 1990-93 гг.)} заседании научно-технического совета ВНИИ ВОДГЕО (г. Мооква, 1991 г.) расширенном семинаре отдела русел, лаборатории каналов, водохра-

- ? -

нилищ и сооружений СММШ (г. Ташкент, 1993 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 34 печатные работы, из них 9 в соавторстве.

Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа соо-тоит из введения, вооьми глав, основных выводов, приложения и списка литературы из 368 наименований. Она оодержит 297 страниц машинописного текста, 10 таблиц и 148 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения дано обоснование рктуальнооти темы дассергада-онной работы, определены цели я задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая значимость работы»

В первой главе приведен анализ имеххдихоя в литературе теоретических и экспериментальных исследований по соединению, делению, пересечения) открытых потоков и связанных о ними русловых деформаций на искусственных и естественных водотоках. Рассмотрены работы Алтунина B.C., Алтунина С.Т., Берковяча К.И., Ботвин-кова З.М.Брызгалова С.А.» Бубнова В.Ф., Васильченко Г.В., Гав-рюхова А.Т,, Гурьева А.П., Данелия Н.Ф., Дебольского В.К., Дуль-нева В.В., Дупляка В.Д., Забабурина И.А., Ибад-Заде Ю.А., Ибрагимова М.К., Квашилава Г.Э., Ковтун В.Д., Козлова Д.А., Краше-нияниковой Т.Д., Кричко Б.Ч., Леви И.И., Ляпина А.Н., ¡Иаккаве-ева Н.И., Мамедова А.Ш., Марченко A.C., Миловича А.Я», Митрюхи- ■ на A.A., Назаряна А.Г., Николаенко В.И., Образовского A.C., Офи-церова A.C., Петрова Г.А., Пручкина С.И., Румянцева И.С., Сали-кова В.Г., Синотина В.И., Соколова Д.Я., Трофимова Г.И., Федоровой С.И., Фроловой И.Е., Холодка JI.A., Шаумяна В.А., Шлихта В.М., Чалова P.C., Яковлева C.B., Али- Байга М.Д.» Вебера Н.Б. и Грей-теда К.А., Кханя Н.В., Лина Д. и Сунта Г», Милано В. и Сассоли Ф, Ноугаро £. и Боуера П., Тейлора Э., Ховарда А.Д., Ши Вай Ло и Рейнольдса А »Д., Ча Мен Сйха и др.

Анализ работ по гидравлике узлов сопряжения открытых потоков показал, что они в основном посвящены' узлам слияния и деления потоков. Работа же по гидравлике узлов пересечения крайне ограничены по их количеству и объему исследований. Теоретические исследования узлов «лилия и деления выполнены с целью построения планов течений, определения глубин, местных потерь напора. Для решения этих вопросов использованы уравнения движения жидкости

о переменным расходом вдоль пути, изменения количества движения, баланса полных и удельных энергии, а также методы конформных ото-бражешй. Приведенные в литературе данные экспериментальных исследований соединения и деления потоков относятся к изучению: характера изменения глубин и рельефа водной поверхности на участке сопряжения; местоположения и размеров водоворотных зон; местных потерь напора; границ раздела соединяющихся -и разделяющихся потоков; кинематической структуры потока в узле сопряжения для конкретных условий или в-ограниченном диапазоне гидравлических характеристик. Многие вопросы, связанные с соединением и делением потоков, получили свое решение и подтверздены данными экспериментальных исследований. Наряду с этим, отдельные принципиально важные вопросы (в частности, турбулентные характеристики потока в узлах слияния и деления, русловые деформации на участках сопряжения крупных и средних каналов с водотоками и др.) еще достаточно не изучены, а целый ряд предложенных авторами расчетных и эмпирических зависимостей нувдаются в уточнении, так как они не согласуются друг с другом, имеют ограниченный диапазон применения и дают значительные расхождения с опытными данными.

Имеющиеся в литературе немногочисленные работы по узлам пересечения открытых потоков посвящены теоретическим и экспериментальным исследованиям отдельных аспектов этого явления. Теоретические исследования, базирующиеся на .методах теории плоского потенциального движения и связанных с ними методах теории функции комплексного переменного, а также методе ЭГДА, выполнены для условий движения идеально;! нидкости и естественно дают существенные расхождения с опытными данными. Экспериментальные исследования выполнены с целью изучения: характера сопряжения потоков при различных схемах расположения впускного и выпускного сооружения; возникающих в основном русле подпоров; кинематической структуры и русловых деформаций в узла пересечения. Многие вопросы, связанные с пересечением открытых потоков, остаются пока практически не изученными. К ним, в частности, относятся исследования: характера изменения глубин и рельефа водной поверхности до и ншке узла пересечения; }дестных потерь напора; границ раздела и кинематической структуры пересекающихся потоков, их турбулентных характеристик и др. На основе анализа работ- по сопряжению открытых потоков сформулированы цель и задачи исследований, которые рассмотре-

- 7 -

ны в данной диссертационной работе.

Во второй главе изложины результаты теоретических исследований узлов сопряжения открытых потоков. На основе использования уравнения изменения количества движения к узлам слияния, деления и пересечения потоков (рис.1), углы сопряжения которых не превышают 90°, получены расчетные зависимости для определение глубин потока в верхнем участка основного русла Н4 № притоке Нп . Эти зависимости применимы для условий: симметричного и не симметричного планового расширения обоих водотоков при наличии в них произвольных и трапецеидальных сечений; симметричного планового расширения основного водотока трапецеидального сечения и призматического трапецеидального русла сопрягаемого водотока; наличия в обоих водотоках призматических, трапецеидальных и прямоугольных сечений; наличия в обоих водотоках прямоугольных русел и относительно малых уклонов дна, 13 полученных расчетных зависимостях учитывается силы давления, собственного веса и реакции боковых поверхностей.

Для узлов сопряжения двух водотоков, имеющих прямоугольные поперечные ссчения и относительно малые углены дна, расчетные зависимости имеют следутаций вид:

- для узлов соединения водотоков

'¿X + 6Д+ С1Д + 4НП + А

где: й ■ Л2 5 Я

С -Я1М.'- А- 9*......к. -6"-гДоРУ р - „ •

Сг- ^Г. С»,---з-зди * —Иг"Ь а*~ ' '

- для узлов деления потеков

где:

Рис.I. Расчетные о*еад узлов соединения (а), деления (б) и

• пересечения (в) открытых потоков.

„ _ а\ ■ би| /1. м» о! у о : д а?

~ ~- и1б<Нв+А= •

- для узлов пересечения потоков

1 а, Н? + аг Н, + - с"; Н 8 + сг Нп + * А = 0, 1 ' Л (3)

\гД* + е2И,1- с1,Н^+с1гИп+ +«0 = 0,

& , и - ииршш, соответственно, основного русла, притока и отвода; .

(3, , , йп , 0« - расходы, соотгзтсгпсшю, основного русла до и шгае угла сапо^ек^я, притока и отвода;

И ^ - угли СЛИЯНИЯ И Д0Л0Ш1Я потоков; Нг » Нг» Нп » И® - глуб:шы потопов, соответственно, в основном русле до к икла узла сопряжения, притока и отвода. На основе использования уравнения баланса энергии для узлов сопряжения открытых потоков получены расчетные,зависимости для определения местных потерь напора и коэффициентов местных сопротивлений в узлах слияния, деления и пересечения потоков. Расчетные зависимости дои определения местных потерь напора имеют вид:

- для узлов соединения потоков

+ (9п-Ьвп)-|-(9^Ьеа), (4)

- дяя узлов деления потоков

Ьм. = Э. - Эа- , (6)

«9, - Э|- Ье,- - , т

- 10 -

- для узлов пересечения потоков

- (В)

Ьн^Эп-Эа-Ь^-Ье,, (9>

hMÎ = Э( - " he, - bet , tiO)

hK + b^SrVhe-he,, <п>

■где: hM » Ь'н и hMp- общие местные потери напора, вызванные, . соответственно, соединением, делением и пересечением потоков; 9, , Эг и Эп , 34 - удельные энергии потоков в расчетных сечениях, расположенных, соответственно, в основном русле до и ниже узла сопряжения, притоке и отводе

^Z.Ht-^1. (12)

S - превышение отметки дна расчетного сечения над плоскостью сравнения;

oL - корректив кинетической энергии;

hg, , hfl « Кг„« Цв- потери напора по длине, соответственно, в верхнем и нижним участках основного русла, притоке и отводе.

Величины местных потерь напора в основном русле и притоке для узлов соединения открытых потоков могут- Сыть определены по зависимостям Лина Д. и СунгаГ. Коэффициенты местных сопротивлений в узлах слияния, деления и пересечения открытых потоков определяются по зависимости:

Им

¡м "ТГ (И)

ч

для соответствующих величин местных потерь напора.

Установлено, что рекомендуемые расчетные зависимости дои оценки местных потерь напора в узлах оопрякешя открытых потоков (4+II) могут быть получены как на основе составления уравнения баланса полных энергий для всего узла,, так и на основе раздельного составления нескольких уравнений баланса удельных энергий для расположенных в узле сопряжения расчетных сечений.

В третьей гл^рз приведены результаты исследований узлов соединения открытых потоков, выполненных на двух специально пост-

G

роенных для этого экспериментальных установках, которые предназначались также для Бедения исследований деления и пересечений открыта* потоков. На этих установках при помощи железобетонных плит и кирпичной кладки были построены узлы сопряжения двух прямоугольных горизонтальных лотков, которые путем соответствующих перестановок переоборудовались в узла слияния, деления и пересечения потоков. На первой установке общей площадью 1500 м' были расположены два прямолинейных лотка шириной 2 м й .»умной, соответственно, 46 и и 47 к. На второй устояовке общей пдощадак1 200 и* располагались: основной лоток криволинейного планового очертания с радиусом кривизна R =56 = 3 м, шириной 0,6 м и длиной 17 и-, прямолинейный сопрягаемый лоток шириной 0,6 м и общей длиной 7 м. При ведении исследований путем соответствующего переоборудования установки изменялись углы и схемы сопряжения лотков, их размеры и форма поперечного сечения. Опыты велись в условиях жестких и размываемых русел.

Исследования узлов соединения открытых потоков было посвя-цеко 73 опыта, в которых варьировались: углы слияния ( = 30+90°); относительная ширина притока (- "=0,25+1,0); расходы зсковного русла { =0,057-ь0,212 м3/о) и притока ( Q„ = ),04+0,126 м3/с); величина относительной боковой приточности 1 ТЗП i плановое очертание основного русла (прямоли-

гейное и криволинейное); форма поперечного сечения лотков (пря-юугольная и трапецеидальная); величины подпоров со стороны пиж-:его участка основного русла. Исследования на экспериментальных становках били проведены в диапазоне изменения чиоел Рейнольдса Re =(0,6+I,3)xI05, что позволяет перекосить полученные резуль-аты и для натурных условий.

Выполненные исследования позволили выявить характер измене-ал глубин и рельефа водной поверхности на участке соединения • этоков. Установлено, что:в верхнем участке основного русла и эитоке образуются кривые подпора; в узле слияния и нижнем участ-з основного русла (до сжатого сечения) - кривые спада; пике сжа->го сечения - кривые подпора, которые за створом исчезновения щоворота переходят в свободный профиль, соответствую,тШ -tino-м глубинам Hj для суммарного расхода .

Получены графические и эмпирические зависимости отноо;:толь-х подпоров в верхнем участке основного русла, и притоке от от-

ношений удельных расходов соединяющихся потоков и относительной .ширины притока. Проведено их сопоставление с данными Шлихта В.М., Пручкина С.И., Лина Д. и Сунга Г., Милано В. и Сассоли 5». На рис. • 2 представлены графики зависимости на которые

нанесены опытные данные Лина Д. и Сунга Г. Для определения подпоров, возникавщих в верхнем участке основного русла и притоке, рекомендуется использовать эмпирические зависимости:

где: Ню и Нп0 — бытовые глубины в верхнем участке основного русла и притоке, соответственно, при расходах Qi к Qn ;

fy и су„ - удельные расходы воды в верхнем участке основного русла и притоке.

Опыты показали, что с ростом отнсаёний удельных расходов в основном русле до и ниже узла слияния и относительной ширины притока , вне зависимости от изменений угла слияния , пооисходит сшшенио относительного перепада уровней в притоке

. Получены графшаа зависимости ^^ = j- (."^'"f^. Согласно представленного на рас^.З^^як^^ксшлссти -Ц2- = f (о^)» 0 ростом OTHoaomiii удельных расходов , вне зависшости от изменений угла слияния и относительной ширшш притока, наблюдается сокращение отношений глубин , а при у 0,8 глубины потока в верхнем участке основного русла Нi и притоке Ип примерно равны друг другу. При отношениях удельных расходов =(0,1*0,8) величину -¡^ рекомендуется определять по графику'= ) (рис. 3) или эмпирической зависимости:

н, Ц») - (16)

Полученная зависимость (16) позволяет выразить глубину потока в притоке Нп через глубину Н, :

Нп = кН,, (I?)

где: К = -jr- - определяется по зависимости (16).при заданном отношении удельных расходов . ■ Подставляя (17) в одно из уравнений оистеыы (I), в частное-

- и -

та, в первое уравнение системы, пооле несложных преобразований получим следующее раочетнее уравнение для определения глубины Н| , которое легко решается аналитическими методами:

а,И? + с(гН? + <а»Н, + А»0, (Ш

Исоледован характер изменена: удельных энергий соединяющихся потокое до и нкке узла слияния. Получены их графические и эмпирические зависимости от отношений удельных расходов. Установ-

Зп V

лено, что отношение удельных энергии выше узла слияния чд— убивает с ростом отношений удельных расходов . Получена эмпирическая зависимость для определения относительной разности удельных энергий в притока и нижнем участке основного русла:

-^■^^¡ф-О.ОЗ . (19)

ая ^а

С использованием расчетных зависимостей (4) и (13), а так-ае зависимостей Лина Д. и Сукга Г. были подсчитаны местные потери напора" в узле слияния и коэффициенты местных сопротивлений. Получены их графические и эмпирические зависимости от отношений чисел Фруда к удельных расходов соединяющихся потоков. Сравнение полненных величин с данными Таянева В.Н., Ито X. и ймаи К. для напорных потоков показало, что величины местных сопротивлений в узлах слияния открытых потоков отличаются от аналогичных величиь для напорных потоков. Величину общего коэффициента местных, сопротивлений рекомендуется определять по эмпирической зависимости:

Получены графические зависимости между отношением удельных расходов соединяющихся потоков и числами Фруда, Рейноль'дса, а такхе параметром -ур в начальных створах обоих русел, согласно которым рост отношений удельных расходов сопровождается увеличением этих параметров в притоке и их снижением в верхнем участке основного русла. Наблюдения за границей раздела соеди-

юшцихся потоков показали» что ее местоположение зависит от отношений удельных расходов , относительной ширины притока и практически не зависит от глубины потока. '

В ходо исследований установлено, что соединение открытых потоков под углом =30+90° сопровождается обрсзовшшем в нижнем участке основного русла водоворотной зоны. Получены графические и эмпкричэокие зависимости ее относительных ргямеров от отношений полных и удельных. расходов, средних скоростей , кожчзств'дтшсзпия , тесел ^руда -р—, согласно которым о ростом отношений §7 >' . » » 4? и угла слияния размеры водоворотной а они ув'алгавАотся. для определения размеров водоюротной зоны, образующейся э узле слияния двух равных прямоугольных русел, рекомендуется нссользовать смпя-рические зависимости:

(я0

где: &«» и - пир пи а и длина подо^оротно'' г?он»,

Получены грп'ичеогспо и зг.'пвричесхио ппгисичоста мсжлу расстоянием до сжатого сечения, гд? стрит водоворотной зоны достигает своей максшальпой величины и рязнераг.с: водоворотной зоны. Соотношение меяду шириной и длиной водоворотной зоны реком^нду-ется определять по эмпирической зависимости:

где: $2 - ашрина основного русла ниле узла слияния.

На основе исследований кинематической структуры соединяющихся потоков выявлен характер ряопределяния скоростей на различных участках узла слияния. Распределение продольных составляющих скороотей по глубине потока в узле слияния но подчиняется известна» завпсимэстям, полученным из полуэмпирической теории турбулентности, Получены чполонннв значения отноадний максимальной скорости на вертикали к средней по глубине ^г", а такте ' коррективов кинетической энергии а и количества движения су„ для различных участков узла слияния и выязлбн характер их изменения при варнгдии угла слияния, размеров, пр/тока, расходов

их русел, форш поперечного сечения и других параметров. Их "анализ показал, что значения ^р3* , оС и Ы0 в узле слияния и близлехазцих участках отличаются от аналогичных величин для равномерных потоков.

Проведены исследования турбулентных характеристик в узле соединения открытых потоков. Выявлен характер изменения интенсивности турбулентности вше узла слияния, в самом узле и ндае него. Определена степень воздействия на нее угла слияния, относительной ширины притока, отношения расходов, размеров водово-ротной зоны, грунта лот и др. Установлено, что максимальные величины интенсивности турбулентности ка участке соединения потоков отмечаются в водовсротпой зоне, а мишшашше - на границе раздела соединяющихся потоков и зоне транзитного потока.

На основе проведенных исследований выявлен характер происходящих в-узле слияния русловых деформаций, основными причинами возникновения которых являются: перераспределение скоростей по ширине и глубине потока; наличие поперечных перекосов водной поверхности; повышение пульсации скоростей и др. Выявлена степень воздействия на ход русловых деформаций изменений угла слияния, размеров руоел, их расходов, грунта лоха, формы поперечного сечения, планового очертания и др.

Сопоставление предложенных расчетных зависимостей для определен,,^ глубин выше узла слияния (в том числе I и 18) о бшгныыи данными показало на возможность их использования для практических расчетов.

В четвертой глете изложены результаты экспериментальных исследований узлов деления открытых потоков, состоящих из 72 опытов, в которых варьировались: углы деления ( ^ =30+90°); относительная ширина отвода =0,25+1,0); головной расход основного русла ( а, =0,11*0,257 м3/с); плановое очертание основного русла; величины подпоров со стороны ииших участков основного русла и' отвода..-Проведенные исследования позволили установить характер изменения глубин и рельефа водной поверхности на участке водозабора, а также определить степень влияния на них различных параметров разделяющихся потоков. Выявлены формы кривых свободной поверхности, устанавливающиеся на различных участках узла деления«

Опыты показали, что разделение потоков сопровождается воз-

- 17 -

никновением поперечных уклонов водной поверхности в .основном русле и отводе, величины которых зависят от отношений полных О* и удельных ^ расходов, чисел Фруда , относительной ширины отвода и утла деления . Максимальный поперечный . уклон водной поверхности в основном русле отмечается в створа верхней грани отвода. С ростом относительного водоотбора -{5®-происходиг снижение горизонтов в верхнем участка основного русла и увеличение перепада уровней г = Иг- Н, ДО и ниже водозабора (где: М, - наименьшая глубина потока перед водозабором, устанавливающаяся вблизи створа верхней грани отвода; На - бытовая глубина для расхода 02 , устанавливающаяся за двором нижней грани отвода). Получен графин зависимости е/^-:^^) , который показывает, что величина относительного перепада уровней в основном русла увеличивается с ростом относительного водоотбо-ра , вне зависимости от изменений угла деления и относительной ширины отвода. _ ,

Увеличение отношений и , а такге сокращение угла деления и относительной Ш1рины отвода ведет к снижений перепада уровней в отводе г, = Н, -(где: М« - бытовая глубина для расхода Ое , устанавливающаяся за створом исчезновения водоворота). Получены графические зависимости относительного пэрьлада уровней воды в отводе от отношений , • , и угла деления. Для определения величины Н4 при =30° рекомендуется использовать эмпирическую зависимость:

где: ^б - средняя скорость потока в отводе.

В ходе исследований установлено, что относительная разность удельных энергий в основном русле и отводе увеличивается с ростом отношений полных и удельных ^И* расходов, достигая 12-13 Относительная разность удельных йнергий в основном русле до я нияе водозабора также увеличивается с ростом отношений о^- и , однако ее' величина не провыпявг 1,5 %, что позволяет принять для прямоугольных горизонтальную русел .9,-э2 . Подставляя значение удельной энергии 3, , поело несложных пре-образоЕаннл получ:;м расчетную зависимость для определения глубины потока перед.водозабором:

Н,& - Э2Н? * (25) *

где: Э2 = Нг + ~2а~ ' '

С использованием расчетных зависимостей (5+7), (13) подсчитаны величины местных потерь напора и коэффициентов местных сопротивлений. Получены их графические и эмпирические зависимости от отношений , ^ , и угла деления. Анализ опытных данных показал, что полоса захвата донных и поверхностных Вп струй из верхнего участка основного русла в отвод увеличивается с ростом относительного водоотбора , отношения .удельных расходов и относительной ширины отвода , вне зависимости от изменений угла деления . Получены графически^ и эмпирические зависимости и -¡^ от отношений -д^- , и . Дяя определения полосы донного и поверхностного водоотбора в прямоугольных руслах рекомендуется использовать эмпирические зависимости:

-1^0.72 -0,02 , . (26) '

На основе проведенных ксслздоешшй установлено, что разделение открытых потоков сопровождается образованием водоворотной зоны в отводе, а определенных условиях и в нижнем участке основного русда. Размеры водоворотной зони в отводе (ее ширина и длина) убывают с ростом отношений полных и удельных расход дов, полосы донного и поверхностного водоотбора. Опыты показали, что в прямоугольных горизонтальных руслах Бодоворот в отводе практически исчезает при отношении удельных расходов >г 1,25, превращаясь в небольшой валец относительно малых размеров. По--лучены графики зависимости относительных размеров водоворотной зоны в . отводе от отношений удельних расходов , согласно которым ее относительная ширина и длина ( ^ и ) убывают с ростом отношений ^ , вне зависимости от изменений утла деления V?! и относительной ширины отвода . Получены графические и эмпирические зависимости между расстоянием до сжатого сечения и размерами водоворота в отводе. Соотношение между ее шириной и длиной может быть определено при помощи эмпирической зависимости:

В ходе иослодовшдал установлено, что при величине относительного водоотбора -|р- > 0,4 в нижнем участке основного русла, имеющего прямоугольное сечение, возникает водоворотная зона.. Этот факт имее? исключительно важное значение ври проектировании водозаборов. На рио.4 и 5 представлены рафики зависимости а 4 (•§*•) и = 1 С » согласно которым относительная ширина и длина волоэорот'ной зоны в основном русле воз-ростают при увеличении отношений расходов , вне зависимости от изменений угла деления и относительной ширины отвода. Получены графические и гшшрические зависимости меаду расстоянием до сжатого сечения и размерами водоворотяой зб.чы в основном русле. Для определения соотношения меаду ее шириной и длиной рекомендуется использовать эмпирическую зависимость:

^ = (28)

Выполненные исследования позволили установить характер распределения расходов ниие узла деления и определить степень влияния ка него угла деления, относительной ширины отвода, голов- • ных расходов, подпоров со стороны нижних участков основного русла и отвода. Проведено сопоставление полученных величин относительного водоотбора с зависимостями Ибад-Заде 10. А., Иоугаро Ж. и Боуера П.

На основе проведенных исследований выявлена кинематическая структура потока на.участке водозабора и определена степень влияния на нее различных параметров разделяющихся потоков. Установлен характер изменения и получены численные значения отнопений скоростей у*5', а также коррективов кинетической энергии о( и количества движения Ы0 на различных участках узла деления. Исследованы турбулентные характеристики потока на участке водозабора. Выявлен характер изменения интенсивности турбулентности на различных участках узла деления и определена степень воздействия на нее размеров водотоков и основных параметров разделяющихся потоков. ' •

лсододованяя показала, что разделе»»« открытых потоков сопровождается всзнйкновзним рузлових де'ормадил, заклгла/ди-сся

ч

М

0.5 -

0.2 -

0.1

/

00 /

со

л

и /

/

-I-со........ |-1-г

о 0,2 0.4 0.6 0.6 1.0

ь}|

Рис,4. График зависимости 5 (^"от)

А

Вг

8 о

6. •

2 -

/

а/ со

л.

I ■ I

о 0.2. £и о.б о.е 1.0 Рис.5, График зависимости

Ж. й)

в:размыве дна основного водотока перед фронтом водозабора; повышении отметок дна в нигнем участке основного русла; размыве даа и примыкающего к нему берега у нижней грани отвода; отложении наносов в водоворотных зонах. На ход русловых деформаций влияют размеры водотоков, их плановые очертания, грунт ложа, величина относительного водоотбора и др. Установлена возможность использования для практических расчетов предложенных расчетных зависимостей по определении глубины перед водозабором (в том числе 2 и 25) путем их сопоставления о опытными данннми.

В пятой главе приедены результаты экспериментальных исследований узлов пересечения открытых потоков, проведеннных в уело-виях жесткого и размываемого русел. При анализе полученных результатов Еерхння часть пересекаемого водотока (выше узла пересечения) условно названа притоком, а нижняя - отводом. Всего на двух экспсряментп-пьных установках было проведено 195 опытов, в которых варьировались: схемы сопряжения водотоков (сопряжение без сдвияки с совпадающими и не совпадающими осями притока и отвода, а также сопряжение со сдвижко*{ по схемам "отвод-приток" и "приток-отБод", ркс.6); угли пересечения ^ =304-90° (и соответственно углы слияния =30+90° и деденпя =30490°); размеры пересекаемого водотока ( =0,25+1,0 и =0,25*1,0); плановое очертание основного русла (прямолинеЛюе и криволинейное); отношение головных расходов (-^ =0,1+2,13); длина сдвижки = (1+15) Во ; подпоры со стороны нижних участков обоих русел.

На основе проведанных исследований выявлен характер изменения рельефа водной поверхности на участке пересечения потоков при различных схемах сопряжения водотоков. Установлено, что пересечение потоков, при котором друг на друга накладываются даа явления - соединение к деление потоков - сопровождается значительной деформацией свободной поверхности, величина которой зависит от схемы сопряжения водотоков, их размеров,, планового очертания, угла пересечения (и соответственно углов слияния и деления), отношений расходов до и ниже узла пересечения. Выявлены формы кривых свободной поверхности, которые устанавливаются на участке пересечения потоков.

В ходе исследований установлен характер изменения глубин на различных участках узла пересечения в зависимости от схемы сопряжения водотоков и основных параметров пересекающихся потоков.

СТЬ> CT»,4

г

~~'¿Z -

сгИ

ÎU.Ï'

CT».ç CW.6 «f T ««•» «».»О

«8.11

a.

a»

icup-ctí.9'

Î-

P

a)

ст»3 ctt.4 et»,? «b.t

CT».7

ûn

cn.4'

«6.5'

CTtô

Г

CT6.9 CT6.I0 ст». И

Ол.

f

ст».Бг

-СП. б'

а<

Ö)

Рио.6. У алы сопряжения оо сдвилкой по схемамs а) "приток-отвод"} б) "отвод-приток".

- 23 -

При всех рассмотренных схемах сопряжения водотоков в ттиа участках обоих русел, на некотором расстоянии от уэла пересечения, устанавливаются битовые глубины, соответствующие имеющимся там расхода воды ((Зг в основном русле и А« в отвода). Выше узла пересечения устанавливаются глубины Н. и Нл , которые в зависимости от-отношений головных расходов могут превышать или бнть мсныае бытовых глубин Н)е и НПо , соответствующих расходам

а, и о*.

Величины подпоров, возникающих в верхнем участке основного русла и притоке, зависят от схемы сопряжения водотоков, отношений по-таых ^ и удельных ^ расходов, относительной ширины притока

. Получены графические и эмпирические зависимости относительных подпоров в обоих руслах от отношений и , согласно которым наименьшие подпоры в верхнем учаятке основного русла и притоко наблюдаются при сопряжении водотоков со сдвиккой по схеме "отвод-приток". На рис.? я 8 представлены графики зависимостей относительных подпоров в вер.тном участке основного русла от отношений л для узлов сопряжен:« без одида и со сдвижкой по схеме "отвод-приток". Для определения относительного подпора в притоке, образующегося при сопряжении без сдвижки, рекомендуется использовать эмпирическую зависимость:

■^'«Ш15-^; (29)

Сопоставление полученных величин с данными для узлов слияния показало, что образующиеся в них подпори превышает аналогичные величины в узлах пересечения открытых потоков. На основе проведенных исследований установлено, что отношения глубин выше уэла пересечения увеличиваются с ростом отношений удельных расходов при сопряжении со сдвижкой по схеме "отвод-пряток" и убывают при сопряжении без сдвиякя и со сдвижкой по схеме "приток-отвод". Получены графические и эмпирические зависимости отношений глубин от отношений удельных расходов »согласно которым пря ^>0,8 для узлов сопряжения без сдвижки и со сдвижкой по схеме "приток-отвод", а также при ^ > 1,8 для узлов сопряжения со сдвижкой по схеме "отвод-приток" глубины потока выше узла пересечения примерно равны друг другу. Для определения отношения глубкн выше узла сопряжения без сдвигки и со

сдвижкой по схеме "приток-отвод" при =0,1+0,8 рекомендуется

тп

-'24

д- 64.ПС А ВГ'»

^=30°

а-И|„

ь, = в!=,)

Рио.Ч. Графики зависимости Д|~Нь

о

д

о - 1?1=9о", $1-60° «. 1

в 0°

Рис.8. Графики зависимости опыгов 00

сдвшккоа по схеме "отвод-приток".

- 25 -

использовать эмпирическую зависимость:

С использованием полученной зависимости (30) глубина потока в притоке, аналогично узлам слияния, может быть вырааена через глубину потока в верхнем участке основного русла:

Нп = к:в Н,, • (31)

Ни

где: К„ = -рр - определяется по зависимости (30) при заданном отношении удельных расходов ^ .

Подставляя (31) в первое уравнение системы (3), после несложных преобразований получим расчетное уравнение для определения глубины Нр , которое легко решается аналитическим методами:

• а,Н* + а»Н? + ааН| + А = 0 , (32)

где: а ,= -¿-(46 +3 к* в„ к06пНгС(*й

ТрЩГ ^ Не— т I6 -^-Со^у-убвНвиз^, А_ I (01 + <&Ъ**Л

В ходе исследований выявлен характер изменения удельных энергий пересекающихся потоков в зависимости от вариации их основных параметров и схемы сопряжения водотоков. Проведено их сравнение с аналогичными данными для узлов слияния и деления потоков. При помощи расчетных зависимостей (8*11), (13) подсчитаны местные_потери напора в узлах пересечения и коэффициенты местных сопротивлений. Подучены графические и эмпирические зависимости коэффициентов местных сопротивлений от отношений удельных расходов и "¿И"» относительной ширины отвода ¡^ и длины сдвиеки £сэз . Эмпирическая зависимость для определения общего коэффициента местных сопротивлений алеет следующий вид:

!

. 1331

Исследован характер изменения границ раздела соединяющихся и разделяющихся потоков в узлах пересечения водотоков, местопо-

ложеяие которых зависит от отношений расходов до и ниже узла пересечения, схемы сопряжения водотоков и величин подпоров со стороны нижних участков обоих русел. Установлено, что граница раздела соединяющихся потоков, образующаяся в узле сопряжения, может располагаться в дальнейшем в нижнем участке основного русла, а в отдельных случаях к в русле отвода. Соответствующая граница разделявшихся потоков может находиться в верхнем участке основного русла и притоке.

Получеяы графические и эмпирические зависимости относительной ширины донного и поверхностного водоотбора от отношений расходов , согласно,которым при всех схемах сопряжения водотоков величины и возросгают при увеличении отношений д^ . При этом, в зависимости от схемы сопряженш водотоков, между указанными величинами устанавливается прямолинейная (при сопряжении со одежкой по схеме "отвод-приток") и криволинейная (при оопря- , жениях без сдвижки и со сдвижкой по схеме "приток-отвод") зависимости. На рис.9 и 10 представлены графики зависимости -¡^ =

и ^ ( о^-*), полученные для узлов сопряжения без сдвижки, согласно которым зависимость для имеет вид комбинированной кшвой, обрвдешкй выпуклостьюзкиз при ^ 0,9 и вверх при ^ > 0,9, а зависимость для представляет собой кривую, обращенную выпуклостью вверх, где при > 0,Э существенно сниааатся интенсивность роста величин при увеличении отношений . Отмеченный характер распределения этих зависимостей объясняется тем, что при ^ 0,9 в отвод поступает большая часть потока с придонных слоев верхнего участка основного русла и меньшая часть о поверхностных слоев. При > 0,9 в отвод вовлекается и часть расхода притока, причем в большей степени за счет поверхностны* слоев, так как основная часть потока с придонных слоев притока поступает в ниншй участок основного русла.

Эмпирические зависимости относительной ширины донного и поверхностного водоотбора от отношений расходов имеют следую-» щий вид: '

- для узлов.сопряжения без сдвиеки

Рис.9". График зависимости ^

Рио.10. График зависимости

- 28 -

- для узлов сопряжения со сдвижкой по схеие "отвод-приток"

^=0,62 ^ -0,02, (36)

- для узлов сопряжения со сдаижкой по схеме "приток-отвод"

-0.02, да>

Для рассмотренных схем сопряжения водотоков получены также графические и эмпирические зависимости меаду величинами и

. Сопоставление полученных величин В^ и 5П с аналогичными данными для узлов деления потоков показало, что наиболее близки к ним данные, полученные в узлах сопряжения со сдвижкой по схеме "отвод-приток". При сопряжениях без сдаижкл и со сдвижкой по схеме "приток-отвод", в отличии от узлов деления потоков, где полоса донного водоотбора .всегда превышает полосу повер-. хностного водоотбора В* , указанная закономерность сохраняется до определенных величин , при превышении которых величина В] становится меньше Вп .

Исследования показали, что пересечение открытых потоков сопровождается образованием в низших участках обоих русел водово-ротных зон, местоположение и размеры которых зависят от схемы сопряжения водотоков, отношений полных (и ^ ) и удельных ( -¡г- к ^ ) расходов, величин подпоров со стороны нижних участков обоих русел и др. Получены графические и эмпирические зависимости их относительных размеров от отношений полных (тг ) й удельных в ) расходов, а также относительного расстояния до сжатого сечения для всех рассмотренных схем сопряжения водотоков. Установлено, что размеры водовороточ, образующихся в узлах пересвчекмя, аналогично узлам слияния и деления потоков, увеличиваются с ростом отношений , и , однако их численные значения при соответствующих величинах , и

могут пра определенных схемах совпадать и отличаться от аналогичных данных для узлов слияния и целения потоков.

При сопряжении водотоков без сдвижки образуются две водово-ротные зоны - у примыкающего к притоку берега основного русла и у верхней грани отвода. Установлено, что относительные размеры водоворотно" зоны в основном русле (и ) увеличиваются с ростом отношений расходов -4й- . Сравнеигс полученных величин

■Iй и -т4 с данными для узлов деления потоков показало, что в узлах сопряжения без сдвижки нет четкой гршгдчнок велячяны , при превышении которой в основном русло ооразустся водоворотная зона, в то время как в узлах деления потоков такая величина есть и павна ^ =0,4. Кроме того, интенсивность роста величин

и при 'увеличении отношений в узлах сопряжения йеа сдвижки ниже, чем в узлах деления потоков. Получены графические зависимости относительных размеров водоворотнон зони, образую-г щейоя в основном русло при сопряжении баз сдеиаки, от отношений расходов :

£> 0,29 (£)'■'-0.05, < 0,45 (36)

■ ^ > «■«•«»>

Эмпирическая зависимость между относительно:: широтой я длиной этой водоворотаой зоны имеет вид:

Получены графики зависимостей относительных: размеров водо-воротной зоны (и ), образующейся в отводе при сопряжении без сдвижки, от отношений удельных расходов , согласно которым величины и убывают с ростом отношений . Их сравнение с данными для узлов деления потоков показывает, что они превышают размеры водоворотной зоны, образующейся в отводе * при делении потоков. При этом, граничная величина , при которой практически исчезает водоворот в отводе, превращаясь в небольшой валец относительно малых размеров, в узлах сопряжения без сдвижки ( =3,2) больше, чем соответствующее значение

^ =1,25 для узлов деления потоков. Подучена эмпирическая зависимость ыевду относительной шириной и длиной водоворотной зоны в отводе в вида:

• (41)

Исследования показали, что наихудшие условия пересечения потоков наблюдаются при сопряжении водотоков со сдвижкой по схеме "отвод-приток", когда образуются две водоворотниз зоны в основном русле и одна в отводе, Первая водоворотная зона в ос-

■ - 30 -

иовном русле, расположенная'напротив отвода, возникает, также как и в узлах деления потоков, при отношениях -gj- у 0,4. Ее раз-мора ври соответствующих значениях полностью совпадают с аналогичными величинами для узлов деления потоков. Вторая водоворот-Kai зона в основном, русле образуется за притоком, у примыкащего к нему берега. Графические зависимости ее относительных размеров и ^ ) от отношений удельных расходов и относительной ширины притока показывают, что величины ^ к rgf возростаат при увеличении отношений "17 и . Их сравнение с данными для узлов слияния показало, что величины-^1 ипри соответствующих отношениях ^ r.-ревкшают значения z ^ дам узлов соединения потоков. Получены.-эмпирические зависимости относительных размеров водоворотной зоны, образующейся в основном русло за притока* при сопряжении со сдвижкой по схеме "отвод-приток", от отношений и : . л

If^fefC Ь^ГфН <«>

Эмпирическая зависимость между относительной шириной и длиной водоворотной зоны имеет вид:

Анализ опытных данных показал, что размеры водоворотной зо-образующейся в отводе при сопряжении со сдвижкой, по схеме "отвод-прЗток", уменьшаются с ростом отношений удельных расходов

. Их величины при соответствующих значениях -^f- превышают размеры водоворотов, образующихся в отводе при делении потоков а ;апрякекхи водотоков без сдвижки. Получены эмпирические зависимости е.е отйосгйельных размеров от отношений удельных расходов ^ :

Эмпирическая зависимость между относительной тгриной и длл-й 2одо::оротной зсны имеет гид:

4. • J!?s солряжекеа-.врдотоков со сдекжко;: йо' схеме "приок-отмд"-

две .'водоворстныз зоны..-;б- осногнсм -русле (за притоком)

- 31 -

и отводе. D отдельных случаях, при достаточно большой длине сдвижки ( tat =1Ь Ьг> ), у прогивополсяного отводу берега основного русла, аналогично узлам деления .потоков, пру. >0,4 возникает еще одна водоворотная зона. Относительные размеры водоворот-ной зоны, образующейся в основном русле за притоком при сопрям- . нии со сдвинсой по схеме "приток-отвод", увеличиваются с росток отношений удельных расходов и относительной ширины притока

. Их величина при соответствующих отношениях н от-та~ чаются от аналогичных дачных, полученных для узлов слияния и других схем сопряжения водотоков. Получена эмпирическая зависимость мезду относительной шириной к длиной данного Еодоворота:

Водоворотная зона, образующаяся в отводе при сопряжении водотоков со сдвижкой по схеме "приток-отвод", имеет наибольшие размеры из всех рассмотренных схем сопряжения водотоков. £е относительные размеры ( к ), аналогично узлам деления потоков и другим схемам сопряжения Еодотоков, убывают с ростом отношений удельных расходов , но при соответствующих отношениях ^ превышают их значения. Получены эмпирические зависимости .между величинами ^ и и отношением удельных расходов ^ :

На основе опытных данных установлено, что распределение расходов ниже узла пересечения зависит от схема сопряжения водотоков, их размеров, отношений головных расходов и величин подпоров оо стороны нижних участков обоих русел. Получены графики зависимостей отношений удельных расходов до ( ) и ниже ( ) узла пересечения, согласно которым величина ^убывает о ростом отношений , относительной ширины отвода ¡^и зависят от схемы сопряжения водотоков.

На основе проведенних исследований выявлена кинематическая структура потока в узлах переоечения водотоков. Установлено, что характер распределения скоростей на участке сопряжения водотоков зависит от схемы сопряжения, размеров обоих русел, их планового ч очертания, отношений полных ( и ^ ) и удельных С ^ и ^) расходов и др. Во всех рассмотренных охемах сопряжений водотоков

вблизи узла пересечения происходит перераспределение скоростзй по ширине а глубине потока с увеличением их значений у примыкающего к стводу берега основного русла и нижней грани отвода. По мере удаления от узла пересечения в обоих руслах происходит процесс ьырав.нкЕакия эгезры скоростей по ширине потока. Максимальные скорости на участке пересечения водотоков отмечаются ча границе раздела соедамяжихся потоков и в сжатых сечениях, расположенных в низшем участке основного р^сла и огвод-э. ^

Установлен характер изменения отдошенкй скоростей -^р , а такие коррехЕЯвоь кинетической энергии о1 и количества движения

на участке пересечения'открытых потоков. Получены их численные значения на различных участках узла пересечения и установлена степень влияния на них схемы сопряжения водотоков, их размеров, плодового .очертания основных параметров пересекающихся потоков. Проведены исследования турбулентных характеристик переоекагдился потоков при различных схемах сопряжения водотоков. Установлен характ&р изменения иктенсив«ости 'турбулентности на различных участках узла пересечена и гь-явлена степень воздействия на нее угла пересечения (и соответственно углов слияния и деления), схемы сопряжения водотоков, их размеров, грунта ложа, отношений расходов до и ниже узла пересечения п д-р.

В ходе исследований установлено, что пересечение открытых потоков сопровождается возникновением руслозых деформаций в узла сопряжения и близлежащих участках, характер и объемы которых зависят ст стнгщен'.г.* головных расходов, грунта ложа, планового очергиш обод/, русел, схемы сопряжения, размеров водотоков и др. Ка&меньаао о-Зьеии'русловых деформаций в основном русле наб-людаю'тсл при сопряжении водотоков со сдвияхой по схеме "приток-отвод". Наибольшие размывы в узлах пересечения отмечаются на границе разделу сседииявдихся потоков и в зонах транзитных потоков, а 'максимальные объемы отложений наносов - в зонах водоворо-то:-.. '

Прогедено сопоставлгн'ле полученных расчетных зависимостей ко опраделек.та глубин ::отока в:-ш:з узла пересечения Н, и Нп (в тс« ч/.сде 3 к 32) с опытнш/к данными, которое показало на ьоз-можссть -йх зстюльзовйякя зля практических расчетов.

Ъ .."'ото-!; ртав*? прэдогаялеяк ?езультгты натурных исоледова-ЛЛ. узлов ъог.:>я.ш\7Л открыт« потоков; - проведений*.в 19Ы-Г-Э гг.

на каналах Узбекистана и Казахстана. Для выбора натурных объектов были проведены обследования узлов слияния, деления и пересечения потоков, расположенных на каналах Ташсака, Шават, Шарихансай, Парная БАК, АБЖ, ЕЖ, ШК, СФК, Ш, ВЕС, Отводящем канале Кат-тахурганского водохранилища, ЛмК Кзшюрданского гидроузла и реке ЗараЕшан. В дасссртацстг приведены краткие характеристики этих каналов и изложены основные результаты проведенных обследований, которые позволили выявить характер происходящих в рассмотренных узлах русловых деформаций.

Установлено, что в узлах соединения потоков наблюдаются: отложения наносов в верхнем участке канала и притоке; размыв дна в узле слияния; отложения наносов у примыкающего к притоку берега канала ниже узла слияния п размыв противоположного берега; размыт берегов в местах сопряжения верхней и нижней граней притока с-основным руслом. На узлах деления потоков отмечаются: размывы примыкающего к отводу берега канала До и ниже водозабора и отложения наносов у противоположного берега; размывы дна вблизи водозабора; отложения наносов у верхней грани отвода и размывы русла у его нижней грани. Объемы указанных русловых деформаций зависят от: величин забираемых и поступающих расходов воды и наноссв; грунта ложа; степени закрепленности русла; планового очертания основного и сопрягаемого водотоков; скоростей течения воды; наличия регуляционных сооружений и др.

Натурные исследования соединения открытых потоков были проведены на узлах слияния: Большого Ферганского канала (БФК) с Сох-ским сбросом; Правой Ветки Левобережного магистрального канала (ПВ ШК) Кзылординского гидроузла с Северным коллектором; канала Шават с притоками Бакрамсака и Караыазысака. Эти узлы характеризуются: углами слияния £ =30*30°; отсуствием и наличием порога на участке сопряжения канала с притоком; прохождением русла канала в связных и легкоразмываемых грунтах; отсуствием и наличием частичного крепления обоих русел; сопряжением потоков с разной плотностью, вызванной различием в их мутности и минерализации.

Исследования показали, что при соединении открытых потоков в верхнем участке канала и притоке, где наблюдаются относительно равномерные распределения глубин и скоростей, образуются подпоры и происходит процесс осаждения наносов. В узле слияния, под воздействием боковой приточности, наблюдается резкое перераспреде-

леше скоростей и воз:ш::ает размыв дна канала на границе раздела соединяющихся потоков. Раздельное течение потоков-отмечалось в ряде случаев на значительных расстояниях от узла слияния. Ирг атом, оба соединяющихся потока имеют, как правило, свои максимумы доннкх и поверхностных скоростей. На процессы смешения этих вод в больней степени влияет разница в.плотности, обусловленная различием в их м;/тностя, минерализация и температуре.

При углах слияния =30+Ь0° в шж!ем участке канала, у примыкающего к притоку берега, возникает ьодоворотнач зона, где происходит интенсивное отлоленк^ каносов. Соответственно у проти-вошшшого берега, где проходит зона транзитного потока с повышенными скоростями течения воды, отмечается размыв русла. Размеры водоворогноГ; зоны зозростают с увел;;чы'Ж'л угла сляяяия и относительной боковой щдоочкостя. Б лажаем участке качала происходит рост скоростей потока до сгатого оечшшя к увеличение зоны размиза дна, пероходяцео в ряде случаев г. размка 'прстиаогомшяо-го притоку борога канала и ирхводячвз к уширена» его руола, как это имело место на узлпх слияния калача Шш?ат о притоками Байрач-оака и Карэмазысака. Ниже сжатого сеченая окорооти убквэат, что ведет к сокракзнг-э объемов руслових деформаций. По мере удаления от узла с-таян:ся происходят процесс выравнивания глубин и скорое-' тей по сечение канала.

Натурные йослодэвааия разделения открытых потоков были проведены на участках водозаборов из: Левобереаного магистрального канала (МО Кзылордаиского гадроузяа в м ¡хозяйственные раопре-де лат ели ЛМХ-3% ЯыК-о, Л,'.К-16 и ЛШ;-ПВ; Верхнего Ташкентского канала (ВТК) в подводящий участок Рамаданской насосной станции. Эта узлы характеризуется: углам деления потоков 30°; различной величиной порога;.прохождением русла канала ь связных и легко-разныааемых грунте*} наличием и эгсуспптем крепления русла канала; различат содержанием взвешенных наносов в в*де. к-и.ала; наличием одно- и двуголоаого водозабора. ,

Исследования на участках водозаборов из Л;1К КзшгордзимЬго гидроузла » Ш.-38- и £ЛК-5, а тск:;:е из ВТК в подволлдай участок Раыаданской иаоаоной отслдая показала, чю на прямолинейных участках канатов наблюдается относительно равномерное распределение глубин и скоростей потока"" ¿ьке створа водозабора, смоняю-аееся их перераспределением в узле дс-лоняч и псстеассно;! ста'!«-

лнзацией в нижнем участке канала. Яри этом, относительно небольшие водозаборы не оказывают существенного воздействия на происходящие в канале процессы.

На основе исследований, прогеде/шшс на участке последовательного водозабора из JWK Кзылординского гидроузла в межхозяй-ственяые распределители JMK-j.6 и Jii/iK—11в. установлено, что при близко;.! расположении двух соседних излучин может произойти, кек указывал Офицеров A.C., сдвиг на определенное расстояние характерных для криволинейных участков зон расположения максимальных глубия и скоростей потока. В частности, на указанном участке две характерные зоны максимальных глубин, которые должны находиться у вогнутых берегов канала в местах расположения отводов в ЛМК-16 и J1MK-11В, оказались соответственно у выпуклого берега канала, напротив водозабора в JMK-ilB и на его прямолинейном участке, ниже данного водозабора (рис.II). Отмеченное расположение зоны максимальных глубин и соответствующее изменение кинематики потока на данном участке вызывает значительное ухудшение условий водозабора в" ,'J,IK-IIB, в результате чего в отвод поступает большой объем донных наносов, откладывающихся в его подводящгм участке. Это, в свои очередь, приводит к изменению в транспортирующей способности потока ниже водозабора и оказывает определенное воздействие на ход русловых деформаций на этом участке капала,

Многолетние исследования на участке.последовательного водозабора из магистрального канала в JE,"K-I6 и ЛЖ-11В позволили составить практические рекомендации по улучшению условий водозабора в нехозяйственный распределитель ЛИК-ИВ и сокращению русловых деформаций на данном участке канала. Исходя из имеющейся структуры потока на данном участке канала, .предложено перенести место забора воды в J3MK-IiB на ISO м inxse по течению воды от существующего места водозабора и произвести крепление бетонными плитами сопрягающегося с новым местом водозабора в ЛМК-ПВ берега канала на длину ~ 50 и для предотвращения его от размыва. Выбор указанного места_водозабора обусловлен тем, что на этом участке канала у данного берега отмечаются максимальные поверхностные скорости и глубины потока, а .максимальные донные скорости расположены у противоположного берега, что позволит предотвратить поступление в отвод значительного объема донных наносов.

Общий характер русловых деформаций на' исследованных участ-

ках водозаборов сводится н: размыву верхней части берега и отложению продуктов раэмшза в его шишей части; размыву у одного de- ■ pera канала и отлокению наносов у другого; частичному подаыву бетонной облицовки ;_размыву примыкающего к отводу берега канала до и ниже водозабора; отложению наносов у иерхлек грани отвода и размыву у его нижней грани. На ход указанных деформаций ьлия-' ют: величина относительного водоотбора; криволинейное плановое очертание качала; большие скорости потока; превышение проектных уклонов водной поверхности (как кмело место на участке последовательного водозабора в MÍ-Í6 и ЛЖ-ПВ); прохождение русла канала в легкоразмываемых песчаных грунтах; частичное крепление русла; поступление в.капал эоловых отложений и др.

Исследования показали, что при делении потоков под углом 90° у верхних граней отводявдх_русел образуются водоворотиыо зоны, где происходит интенсивное отложение наносов. Соответственно у противоположных берегов отводов располагаются зоны транзитных потоков о поЕшенными скоростяшт течения воды, где наблюдается размыв русла. При увеличении относительного водоотбора размеры водоворота в отводе сокращаются. По мере удаления от узла деления происходит процесс выравнивания глубин и скорое- " тей по сечению отвода. Полученные на участках водозаборов в JI?.5K-I1B a JÍ.K-5 данные подтвердили выводы Офицерова A.C., сделанные им на основе лабораторных исследований о том, что грядовое движение наносов в основном русле способствует увеличению поступления донных наносов в отвод и что двуголовый водозабор дает снижение питания донными слоями во второй голове, в то время как в первую голову поступает тот же объем донных наносов, что и при одноголовом водозаборе.

В связи с тем, что на криволинейном участке магистрального канала, в месте последовательного водозабора в ЛМК-16 и ЛЖ-ПВ, было обнаружено нетипичное расположение зоны максимальных глубин и соответствующее изменение кинематика потока, были проведены . дополнительные исследования на двух участках поворотов русла канала, не содержащих водозаборов. Эти исследования показали, что на обоих криволинейных участках наблюдается характерное для них расположение максимальных глубин у вогнутого берега канала, нео- ! колько ним середины участка поворота. Эпюры донных и поверхностных скоростей имеют неравномерный характер распределения, выз- •

!

ванный налагаем здесь поперечной циркуляции. До середины участка поворота максилальные поверхностные скорости располагаются у вогнутого берега, а максимальные донные - у выпуклого. Ниже середины криволинейного участка канала максимум поверхностных скоростей смещается в сторону выпуклого берега, а максимум донных - в сторону вогнутого. Анализ полученных данных показал, что более плавному участку поворота русла канала соответствует меньший диапазон изменения основных параметров его русла.

Проведенные в 1984 г. натурные исследования на узле пересечения Нарпайского канала с Отводящим каналом Каттгитрганского водохранилища показали, что при сопряжении двух разнсплотностных потоков, имевших различную мутность и температуру, их смешение происходит на значительно.'.! расстоянии от узла сопряжения, несмотря на наличие здесь больших скоростей течения воды (более ' 2 к/о). Выполнэшше исследования, а такгс опыт эксплуатации изученных узлов показали, что неучет гидравлической структуры и кинематических особенностей сопрягающихся потоков, кх температуры, минерализации и мутности го:кет привести к значительным русловым деформациям в уйтах сопряжения и близл-зшздх участках, затруднении процессов смешения и ухудоендо качества орошаемой вода. Все это ведет, кок имело место на ряде исследованных узлов, к значительному материальному ущербу.

Основные параметры каналов на исследованных участках сопряжения с водотоками изменялись в период измерений в 1961-69 гг. в следующих диапазонах: ширина по урезу воды 6 =9,5+115 м; максимальная глубина Н „„=1,6+5,7 м; средняя глубина =1,21+3,4м; параметр=3,7+42,1; коэффициент формы русла 6" =0,44+0,85; величина гидравлического редауса Я =1,16+3,24 м.

В седьмой главе изложены результаты модельных исследований узлов соединения, деления н пересечения открытых потоков на каналах и коллекторах, выполненных на большой в малой экспериментальных установках, а также русловой лаборатории СА1ШИРИ. Моделировались участки: слияние канала Шават с притоком Карамазысака; соединения Озерно-уравнительвого коллектора с двумя подпитывающими коллекторами; водозабора из Верхнего Ташкентского канала в подво-дядай участок Рамаданской насосной станции; пересечения крупного канала о водотоком. Моделирование велось в условиях яееткого я ( размываемого русел с использованием материалов натурных ксследо-

вгнил, а также данных эксплуатационных служб и проектных организаций. Использована методика моделирования Левн й.И., дополнения к ней, сформулированные сотрудниками ЛШ на основе многолетних исследований разветвлений речных русел и другие имеющиеся в литературе методы.

Размываемая модель канала Шават с притоком Карамазысака бы--ла построена на площадке длиной Ь5 м и шириной 6 м, заполненной песком со средним диаметром 0,20 ш. Она имела масштабы: горизонтальный oíe -1:100 и вертикальный с^и =1:30. На модели было проведено ti опытов, в которых были исследованы ряд характерных режимов работы узла, выявлены виды и особенности происходящих здесь русловых деформаций и рассмотрены различные варианты инженерных мероприятий по их сокращению. На основе анализа материалов натурных к модельных исследований разработаны практические рекомендации по аш:знию объемов русловых деформаций на данном узле и представлены рекомендуемые варианты защитно-регулировочных работ с подсчетом объемов потребного материала, В частности, предложено провести:спрямление участка сопряжения нижней грани притока Карамазысака и примыкающего к нему берега канала; ликвидацию путем засыпки грунтом островка на участке сопряжения верхней грани притока о каналом; защиту противоположного притоку берега канала путем установки трех глухих шпор, ли-, бо его креплением при помощи каменной наброски или бетонных плит.

Размываемая модель двух последовательно расположенных под прямым углом узлов слияния Озерно-уравнительного коллектора о подпитывающими коллекторами,, имевшая масштабы. Ы^ =1:100 и с/ц =1:30, была построена на той se площадке» что и модель узла слияния канала Шават с Карамазысака. Длина ее рабочей части составила 25 и, а максимальная ширина - 3 ы. Всего на модели было проведено 12 опытов, в которых была изучены: кинематическая структура соединяющихся потоков; положение граничных линий тока; характер изменения рельефа водной поверхности; виды возникающих в данных узлах слияния русловых деформаций. Выявлена степень воздействия на исследуемые параметры режима работы узлов, а также наличия по трассе основного коллектора озер и перегораживающих сооружений. Результаты исследований были использованы институтом "Узгипроводхоэ" при разработке проекта реконструкции Оэарио-уравшгаельного коллектора.

_______Крупномасштабная модель < Ые. = о*н =1:8) участка водозабора из Верхнего Ташкентского канала в подводящий участок Рамадан-ской насосной станина была размещена на большой экспериментальной установка, йе рабочая часть швла длину 30 м и максимальную ширину 10 м. На модели было проведено Ь опытов, которые показали, что на исследуемом участке канала образуется типичная картина разделения открытых потоков с образованием поперечного перекоса »одной поверхности вблизи водозабора и водоворотной зоны у верхней грани отвода. После детального изучения кинематической структуры потока вблизи водозабора и анализа имеющихся в литературе 'методов рыбозацкты, на модели бит рассмотрены различные

. варианты рыбозащитного .устройства эколого-гпдравличзехого типа для предотвращения попадания рыбной молода в отвод. С использованием даннш натурных и модельных исследований били разработаны и породана Госкомприроде Узбекистана практические рекомендации по использованию рнбозшцигного устройства зколого-гкдравли-ческого тина на участке водозабора из Бер:л!е.'0 Ташкентского канала в подводящий участок Раиаданско;: насосной станции.

Исследования узлов пересечена открытых потоков били проведены на трех моделях, построенных на большой и мало;; экеперк-иетальных-установкам. Две модели узлл пересечения крупного канала с водотоком под углам соответственно 30° и 90° были размещены на большой экспериментальное установке и имели масштабы: горизонтальный. <Уе =1:75 и вертикальный' -1:40. Третья .модель узла пересечения аод углом 90° криволинейного в плане канала с прямолинейным водотоке;л располагалась на малой экспериментальной установке и имела горизонтальный масштаб 1:340, а вертикальный - 1:40. Длина рабочей части первых двух моделей составила 46 м, а максимальная сирина - 25 м. Соотьетствущае параметры третьей модели были равны 17 к и 10 ы. Всего на трех моделях было проведено 14 опытов, в которых варьировались: головные расхода канала и водотока; углы пересечения; схемы соп-рязения; плановое очертание канала; размеры водотока. Проведённые модельные исследования позволили устанозить: характер рас1-пределенвя расходов ниже узла пересечения; месгополоке.чие к размеры водоворотных зон; положение границ раздела соеданяащкх-ся и разделяющихся потоков; форт кривых свободной поверхности на различных участках узла пересечения; характер изменения ско-

росте?, пересекающихся-потоков; вида русловых деформаций, возникающих в узле пересечения. Результаты модельных исследований были использованы институтом "Соазгипроводхоз" при проектировании узлов сопряжения крупного канала с пересекающими его трассу во-дотокши.

В восьмой глаг.е представлены рекомендации по расчету узлов сопряжения открытых потоков, составленные на основе проведенных теоретических, экспериментальных и натурных исследований. С использованием полученных расчетных, графических и эмпирических зависимостей дана методика расчета узлов: , - соединения открытые потоков;

- разделения открытых потоков;

- пересечения открытых потоков для различных вариантов сопряжения водотоков: без сдвижки (с совпадающими и не совпадающими осями притока и отгода) и со сдвижкой по схемам, "приток-отвод" и "отвод-приток".

основные вывода

1. На основе анализа работ по соединенна, делению и пересечению открытых потоков.сфорлулированы цель"и задачи исследований.

2. Проведены теоретические исследования узлов сопряжения открытых потоков. На основе использования уравнения изменения количества движения к узлам соединения, деления и пересечения потоков получены расчетные зависимости для определения глубин потока выше узла сопряжения, которые могут быть использованы для условий:

- симметричного и не симметричного планового расширения одного или обоих сопрягающихся водотоков при налички в них произвольных и трапецеидальных сечений;

- наличия в обоих водотоках правильных призматических, трапецеидальных и прямоугольных русел; > ,

- наличия в сопрягающихся водотоках призматических прямоугольных русел с относительно малыми уклонами дна.

3. На основе использования уравнения баланса энергий для узлов сопряжения открытых потоков получены расчетные зависимости для определения коэффициентов местных сопротивлений и местных потерь напора, возникающих в узлах соединения, деления и пересечения потоков.

4. На двух экспериментальных установках проведены исследо-

вания узлов соединения, делегаи и пересечения открытых потоков. Установлен характер изменения рельефа водной поверхности, глубин и удельных энергий на участке соединения, деления и пересечения потоков. Получены графические и эмпирические зависимости относительных подпоров в верхнем участке основного русла и притоке, отношений глубич выше узлов соединения и пересечения, удельных энергий -от отношений удельных расходов соединяющихся и пересекающихоя потоков, а также относительно:! ширины притока. Получены графические и эмпирические зависимости относительных перепадов уровней воды в основном русле и отводе от отношений полных ц удельных -{г- расходоз, угла деления ^ и относительной ширины отвода .

5. С использованием полученных расчетных зависимостей проведена оценка местных потерь напора в узлах слияния, деления к пересечения потоков и коэффициентов местных сопротивлений. Получены их графические и эмпирические зависимости от отношений полных и удельных расходов, члссл Фруда, относительной ширины притока и отвода, угла деления и длины сдвижки. Установлено различие величин.местных сопротивлений в узлах соединения открытых и напорных потоков.

6. Исследован характер изменения границ раздела соединяющихся и разделяющихся потоков в узлах соединения, деления и пересечения водотоков. Получены графические и эмпирические з?зи-симости относительной ширины донного и поверхностного водоотбо-ра от отношений полных и удельных расходов, а также относительной ширины отвода для узлов делен:м и пересечения потоков.

7. Б ходе исследований установлено, что соединение, деле-гае и пересечение открытых потоков под углом 30*90° сопровождается возникновением водоворотных зол ниже узла сопряжения. Получены графические и эмпирические зависимости их относительных размеров от'отношений полных и удельных расходов, средних скоростей, количеств движения, чисел Сруда и относительного расстояния до скатого сеченгл. Определены граничные величины отношений полных и удельных расходов, при которых в узлах деления и пересечения потоков поятляетзя водоворотная зона в основном русле,к исчезает водоворот в отводе.

с. Изучен характер рэспредал-зшя расходов н'.-г' уплов дулз-н£я и пересечения псто::ов. Напучены грл¿.эв::с::мс.зт:1 отпоре-

ни ¡i удельных расходов до и muse узла пересечения для различных схем сопряжения водотоков.

9. Проведены исследования кинематической структуры потока

в узлах соединения, деления и пересечения водотоков. Выявлен характер изменения скоростей, отношений , коррективов кинетической энергии Ы. и количества движения oí0 на различных участках узла сопряжения водотокое. Исследованы турбулентные характеристики соединяющихся, разделяющихся и пересекающихся потоков.. Определены численные значения и характер изменения интенсивности турбулентности до и пиле' узла сопряжения водотоков.

10. Выявлен характер происходящих в узлах слияния, деления л пересечения потоков русловых деформаций, основными причинами возникновения которых являются: перераспределение скоростей по ■ ширине и глубине потока; наличие поперечных перекосов водной поверхности; повышение пульсации скоростей и др. Определена степень воздействия на ход русловых деформаций углов сопряжения водотоков, их размеров, планового очертания, фрмы поперечного сечения, схемы сопряжения, грунта ложа, отношений головных расходов и др. Установлено, что наименьшие объемы русловых деформаций в основном русле при пересечении водотоков наблюдаются при их сопряжении со сдвижкой по схеме "приток-отвод".

11. На основе сопоставления предложенных расчетных зависимостей для определения глубин выше узлов слияния, деления и пересечения открытых потоков с опытными данными установлена воз-можиость их использования для практических расчетов.

12. Обследованы узлы соединения, деления и пересечения открытых потоков на крупных каналах Узбекистана и Казахстана. Установлен характер происходящих в этих узлах русловых деформаций и определена степень воздействия на них различных параметров сопрягающихся водотоков.

13. Проведет в I9BI-89 гг. натурные исследования на:узлах слияния Вй{ с Сохским сбросом, ПВ ЛМК с Северным коллектором, канала Шават с притоками Балрамсака и Карамазйсака; участках зо-дозаборов из JMK Кзылординского гидроузла в межхозяйственные распределители ЛЖ-За, J1MK-5, ЛМК-16, JMK-IIB и из ВТК в подводящий участок Рамаданской насосной станции; узле пересечения Нарпайско-го канала с Отводящим каналом Каттакурганского водохранилища. Определена кинематическая структура потока в исследованных узлах,'

выявлен характер и объемы происходящих в них русловых деформаций» Установлено, что при сопряжении разноплотностных потоков, имеющих различную мутность, минерализации.и температуру, их смешение происходит на значительном расстоянии от узла сопряжения.

14. Выявлено в натурных условиях, предсказанное Офицеровым A.C., нетипичное расположение sohl: максимальных глубин и скоростей потока на криволинейном участке JJMK Кзылординского гидроузла, вблизи водозаборов в JMK-I6 и ЛЖ-ИВ, вызванное близким расположением двух соседних излучщ. Натурные исследования на двух других участках поворотов русла этого канала, не содержащих отводов, показали на характерное для криволинейных участков расположение максимальных глубин и скоростей потока у вогнутого берега, несколько ниже середины участка поворота. Установлено, что более плавному участку поворота русла канала соответствует меньший диапазон изменения основные параметров его русла. На основе многолетних исследований на участке последовательного водозабора из МШ Кзылординского гидроузла в ЛГЛК-16 и ЛМК-ПВ составлены практические рекомендации по улучшена» условий водозабора в Я.1К-ПВ

и сокращению русловых деформаций на этом участке канала.

15. Выполненные натурные исследования, а также опыт эксплуатации изученных узлов показали, что неучет гидравлической струк-' туры и кинематических особенностей сопрягающихся потоков, их тем-? пературы, .минерализации и мутности ыокет привести к значительным русловым деформациям в узлах сопряжения и близлежащих участках, затруднении процессов смешения и ухудшении качества орошаемой воды. Все это ведет, как имело меото на ряде исследованных узлов,

к существекйому материальному ущербу«

16. Основные параметры каналов на исследованных узлах слияния, деления и пересечения потоков изменялись в период измерений в 1961-89 гг. в следующих, диапазонах: „ширина по урезу воды В = 9,5+115 м^ максимальная глубина Н««, =Т,Ь+5,7 м; средняя глубина

Нср =1,21+3,4 и; параметр =3,7*42,1; коэффициент формы русла & =0,44+0,65; величина гидравлического радиуса R =1,16+ 3,24 м. . ,

17. С использованием материалов натурных измерений, дачных эксплуатацдонкух и проектных организаций проведено моделирование участков: слияния канала Шават о притоком Карамазысака; соединения Озерко-уравнительного коллектора с двумя подпитывающими кол-

лекторами;,водозабора из ВТК'в Рамаданскум насосную станцию; пересечения крупного канала о водотоком. 2 ходе модельных исследований изучен характер сопряжения потоков на этих узлах, установлены вида и особенности происходящих в них русловых деформаций, рассмотрены различные варианты инженерных мероприятий по их сокращению.

16. На основе анализа материалов натурных и модельных исследований разработаны практические рекомендации по: сшыешаз объемов русловых деформаций на узле слияния канала Шават о Карамозы-сака с подсчетом объемов потребного материала; использованию рыбозащитного устройства эколого-гидравлического.типа на участке водозабора из ВТК в Рамаданскую насосную стаяцшэ.

19. Результаты исследований использована: Управлением Аыу-дарьинекдх дельтовых ирригационных каналов при проведении берегозащитных работ на узле слияния канала Шават с Карамазысака; институтом "Узгшроводхоз" при составлении, проекта реконструкции Озерно-уравнительного коллектора; Госкомприродой Узбекистана при проведении рабоохранных мероприятий на участке водозабора из ВШ в Рамэданскуи насосную станцию; институтом "Соазгипроводхоз" при проектировании узлов сопряжения крупного канала с пересекающими его трассу водотоками.

20. На ооноаа проведанных теоретических, экспериментальных

и натурных исследований узлов сопряжения открытых потоков составлены рекомендации по расчету узлов соединения, деления и пересечения открытых потоков.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Некоторые результаты исследований Левобережного магистрального канала Кзылординского гидроузла // Тез. докл. н/т конф.. "Внедрение НИР в водное хозяйство". - Ташкент, 1981. - С.144-145,

2. Некоторые вопросы натурных исследований крупных каналов Ферганской долины // Тез. докл, н/т конф. "Внедрение НИР в водное хозяйство". - Ташкент, 1981. - C.I35-I37.

3. Предварительные результаты натурных исследований водозаборов канала Чиркейли // Тез. докл. н/т конф. - Ашхабад, 1982» -С,45-47. ■

4. Некоторые результаты натурных исследований крупных каналов^

■.-.■".-• ' - 46 -ка участках разделения потоков // Тез. докл. н/т конф. "Актуальные проблемы мелиорации а водного хозяйства". - Баку, 1982. - С. 168-169.

5. Некоторые результаты исследований русловых деформаций Ле-воберц-кного магистрального какала Кзылординского гидроузла // Тез. докл. н/т кон$. "Вопросы дальнейшего-развития орошения, мелиора-. цил и рационального использования водных ресурсов в Казахстане -Джамбул ь 1263. - С.60-32 (в соавторстве).

6. Исследование отдельных факторов, влияющих.на рекам работы ■канала на участке водозабора // Тез. докл. н/т конф. по совершенствованию технической эксплуатации кагалов оросительных систем, -Ташкент, 1964. - С.43-45. .

■ 7. Некоторш результаты исследований пересечения открытых потоков // Тез. докл. 2-ой Всесоюзной конф. "Динамика и термкка рек, водохранилищ-и эстуариев". -¡«.,1984. - 4,1. -С.13-16.

' 6. Исследование характера распространения наносов на участках отвода из крупных каналов // Тез. докл. н/т коаф. "Гидродинамика многофазных сред и ее приложение к нефтедобыче и орошению". - Ташкент, 1&84. - С.21-22.

9. Исследования условий отбора вода при пересечении открытых потоков // Сб. научя. трудов СА11ИШ1, посвященный «0-летию С.Т.Ал-тунина "Развитие исследований в области русловой гидротехники в Средней Азия". - Ташкент, 1964. - С.¿29-134.

10. Лабораторные исследования пересечения открытых потоков // Сб. мат. н/т конф. "Вопросы мелиорации и использования водных ресурсов".Йреван, 1965. - С.28-29. ,

11. Натурные исследования бесплотинных водозаборов на крупных каналах // Сб. научи.; трудов САНйНРЦ. -Ташкент, 19Ь5, -, Внп. 74. -С. 49-53. .

12. Исследование отводов воды из крупных каналов // рук. деп, • в цБШИ'К!. и'ВХ СССР.- «И., 1966. - & 330, - 19 о," '

13. Лабораторные исследования пересечения открытых потоков // Рук. деп. в ЦБНТИ :&! и. ЪХ ССЗ?. - й., 19а6. - » 331. - 17 с.

, 14. Деление потоков на крупных каналах // Рук. деп. в ¡_1ШТИ

и ах сое?. - !,;., - & ззг. - 1ь,с.; •

- 15. Гделсдовайзя '?усло?.ых 'де^орыадай крупных каналов на участках ах сопряжения с водотоками // Сб. тез. лога. У Всесоюзного глд-рол^гического. сг-зэда (секция руЬловых' процессов и накосо?).-Л.:

- 4? -

Гидрометеоиэдат, I98G. - С.6Б-69 (в соавторстве).

16. К вопросу о рациональном использовании вод местных водотоков при проектировании канала переброски // Сб. мат. к/г конф. "Повышение эффективности яелпор.труемцх земель и водохозяйственное строительство". - Тбилиси, IS87. - C.I6J-I&2 (в соавторстве).

17. К вопросу о пересечении крупного канала с водотоком // Рук. деп. в ВИНИТИ. - M., 19S7. - № 2690-В87. - 23 с.

18. Некоторые результаты натурных исследований соединения открытых потоков // Рук. деп. в ВИНИТИ. - М., 198?, - J& 2689-3387,19 с. (в соавторстве),

19. Некоторые результаты исследований соединения потоков // Сб. научи, трудов САШЕ- 1РИ "Совершенствование расчетов русловых процессов, водозаборных, грвдтяо-регулировочных сооружений и каналов в.условиях отбора вода'из рек", - Тапкзнт, 1987. - С.41-46.

20. Лабораторные исследования открытого пересечения канала о водотоком // Сб. научн. трудов Соизводпроекта "Проектирование и строительство каналов и гидаотех1шчес1шх_сооружекпй па структурно-неустойчивых грунтах". -M., 1967.- С. 62-89.

21. Длотносгнн© течения и их практическое применение // Сб. "Гидродинамика многофазных сред", - Ташкент, 1987. - С.28-33 (в соавторстве ).

22. К вопросу о русловых деформациях в узла слияния какала Шават с притоком Байрамсака // Сб. тез. докл. н/т конф. "Пути повышения эффективности использования водных ресурсов в условиях их нарастающего дефицита". - Ташкент, 1988. - С.45 (в соавторстве). -

23. Соединение потоков на крупных каналах // Ж, "Известия АН УзССР", серия техн. наук. - Ташкент, 1938. - № X. - C.4I-46.

24. Русловые деформации в канале переброски стока на участке пересечения с водотоками // Труды У Всесоюзного гидрологического съезда. Том 10, книга I. - Я.: Гидрометеоиэдат, 1986. - С.285-294 (в соавторстве).

25. Движение потоков в узлах открытого пересечения водотоков // X. "Известия АН УзССР", серия техн. наук. -, Ташкент, 1989, -

й 2. - С.45-49. _________________

26. Исследования сопряаения открытых потоков // Сб. тез. докл. 3-го Всеуральского и/к сов,.по охране и рациональному использовании подземных вод Урала. - Ч. I. - Челябинск, 1989. - С,77-78.

27. Некоторые вопросы рационального использования водных ре-.

сурсов на мелиоративных системах // Сб. тез. докл. 3-го ВСеураль-ского н/к сов. по охране и рациональному использованию подземных вод Урала. - Ч. 2. - Челябинск, 19Ь9. - С.49-50 (в соавторстве).

28. Некоторые результаты лабораторных исследований узлов открытого сопряжения каналов с водотоками // Сб. тез. докл. 3-ей Всесоюзной конф. "Динамика к термика рек, водохранилищ и окраинных морей".. - Том 2. - М., 19Ь9. - 0.116-11?.

29." Натурные исследования поворотов русла на ЯЖ Кзылордан-ского гидроузла // Сб. тез. докл. 3-ей Всесоюзной конф. "Динамика и термина рек, водохранилищ и окраинных морей". - Там 2. -1989. - С.117-116.

30. Некоторые результаты исследований криволинейных участков каналов // Сб. научн. трудов ТИШМСХ " Совершенствование проектирования гидротехническая ссоружегей в условиях Средней Азии". -Ташкент, 1989. - С.69-73 {в соавторстве).

31. Лабораторные исследования Озерно-уравнительного коллектора // Рук. деп. в ВИНИТИ. - М., 1990. - й 2238-ЕЭО. - 14 с. (в соавторстве).

32. Некоторые результаты исследований узла слияния канала Шават с Карачазысака // Рук. деп. в ВШИТИ.М., 1930. - 14 с. (в соавторстве).

33. Некоторые результаты исследований коллекторов Приаралья // Сб. 'научн. трудов САНИИРИ "Проблемы Арала, и Прир.ралья". - Ташкент, 1991.-0^2-67.

34. К вопросу о рыбозаддоте на бссллотпяякх водозаборах // Сб. научн. тру$Ьв САНЙИРИ, "Управление водохозяйственными системами, регулирование стока к охрана.водных ресурсов бассейнов рек Средней Азии". - Ташкент, 1991. - С.99-103.