автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Гидродинамическая устойчивость каналов в связных и несвязных грунтах

-V , 4 Ч* "

государственный концерн по водохозяйственному

строительству «водстрои»

производственное объединение но изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в ссср и за рубежом «совинтёрвод»

На правах рукописи

Алиев Тапдыг Алипаша оглы

гидродинамическая устойчивость каналов

I

в связных и несвязных грунтах

05.23.07 — Гидротехническое и мелиоративное строительство 05.23.16 — Гйдравлика и инженерная гидрология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени доктора технических наук

москва 1991

Работа выполнена в ПО "Совинтервод".

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, Лауреат Государственной премии СССР Доктор технических наук, профессор Доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Объединение , им. С'.Я.Жука.

Защита диссертации состоится " " ¿¿/[./иС^г 1992 г. в 47 часов на заседании специализирбв^нного совета Д 099.08.01 при Производственном объединении по изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в СССР и за рубежом 'Совинтервод" по адресу: 129344, Москва, ул. Енисейская, дом 2,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПО "Совинтервод".

Автореферат разослан " 5 " и/саЛЛг-с? 1992 г.

у.

Ученый секретарь специализированного совета

Д 099.08.01, канд. техн. наук Зубкова Н.Г.

Недрига В.П. Правдивей ЮЛ. Штеренлихт Д.В.

"Гидропроект"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

альность работы'. При проектировании водохозяйственных, энергетических и мелиоративных объектов возникают проблемы, связанные с расчетами гидродинамической устойчивости каналов и транспорта наносов, а также с прогнозированием русловых деформаций как в самих водотоках, так и в бьефах гидротехнических сооружений ( ГТС).

В последнее десятилетие по плану ГКНТ выполнялись прикладные исследования с целью совершенствования и развития методов расчета устойчивости каналов, прогнозирования общих русловых деформаций, повышения научной обоснованности и надежности расчетов, а следовательно, и надежности функционирования элементов ГТС. По результатам этих исследований разработаны практические рекомендации по гидравлическому расчету каналов и по прогнозированию общих русловых деформаций при стационарном и нестационарном течении воды!; Отечественными и зарубежными учеными выполнено большое количество работ по изучению закономерностей формирования русел водотоков в связи с возведением на них комплексов ГТС и с хозяйственным использованием водных ресурсов. Несмотря на достигнутые успехи, современные методы расчетов устойчивости каналов и прогнозирования общих русловых деформаций еще далеки от совершенства.

Методы гидравлического расчета каналов разработаны, в основном, для осветленных потоков'. Они не учитывают влияния мутности потока и фракционного состава наносов на характеристики потока и русла'. Задача определения параметров гидродинамически устойчивого русла для мутных потоков актуальна еще и потому, что при орошении полей мутной водой урожайность в 1,5-2 раза выше, чем при орошении полей осветленной водой1. Кроме того, проектирование канала с учетом необходимости обеспечения транспорта наносов значительно повышает надежность функционирования водохозяйственных и других объектов (водохранилища, водозаборные сооружения, отстойники, перегораживающие сооружения, мосты и др'.).

Проблема комплексного использования водных ресурсов тесно связана с необходимостью предотвращения вредного разрушительного воздействия стихийных сил природы. Одно из таких природных явлений — водная эрозия русла, поэтому разработка методов прогнозирования русловых деформаций, а также инженерных мероприятий по предотвращению или ослаблению их представляет собой насущную задачу1. Существующие методы прогноза и практикуемые мероприятия не полностью учитывают ^направленность и закономерности развития русловых режимов в различных грунтовых условиях, обусловленных как факторами природной среды (гидрологические, геологические), так и составом элементов ГТС.

Указанные выше обстоятельства диктуют необходимость проведения комплексных исследований, направленных на совершенствование и разработку новых методов расчетов гидродинамической устойчивости каналов при транспортировании осветленных и взвесенесущих потоков и прогнозирования общих русловых деформаций с учетом наносного и гидравлического режима течения воды в водотоках.

Целью диссертации является разработка теоретических положений по вопросам транспорта наносов, гидродинамической устойчивости и эрозионно-аккумулятивных процессов открытых русел, проходящих в связных и несвязных грунтах, а также разработка методов расчета этих процессов. Достижение этой цели потребовало решения следующих основных задач:

совершенствование имеющихся и разработка новых методов гидравлического расчета водотоков в земляных руслах на основе учета факторов, обуславливающих их устойчивость (гидродинамических и грунтовых характеристик, мутности потока и фракционного состава наносов), а также эксплуатационных, экологических требований, ограничений и др.;

разработка математических моделей расчета общих русловых деформаций в связных и несвязных грунтах при стационарном и нестационарном течении воды, построение алгоритмов для решения инженерных задач;

создание взаимосвязанной методики решения комплекса гидравлических вопросов, возникающих при научном обосновании проектов водохозяйственных, энергетических и мелиоративных объектов;

разработка методов оценки надежности функционирования канала на этапе проектирования.

Решение перечисленных задач осуществлялось на основе теоретических и экспериментальных исследований с использованием системного подхода при анализе экспериментальных данных.

Защищаемые положения. На защиту выносятся: научные основы и методы расчета гидродинамической устойчивости каналов с повышенной мутностью, учитывающие . направленность и закономерности развития русловых режимов в различных грунтовых и эксплуатационных условиях при стационарном расходе воды и при дискретном изменении его;

математические модели для расчета и прогноза общих русловых деформаций при установившемся и неустановившемся (в период половодья) течении воды в водотоках, при отсутствии и наличии сосредоточенного бокового притока, в бьефах гидротехнических сооружений, а также алгоритм решения указанных задач на ЭВМ;

методы расчета надежности функционирования канала. Научная новизна заключается в том, что: усовершенствованы существующие и предложены новые зависимости для расчетов: неразмывающих скоростей в земляных руслах, транспортирующей способности потока в отношении различных фракций наносов, расхода донных наносов и размеров гряд, плановой устойчивости русла и гидравлических процессов на размываемых моделях, гидравлических сопротивлений, распределения допускаемых касательных напряжений по периметру призматического канала в связных грунтах, плана течений на переходном участке русла;

на базе данных, полученных в результате исследований, разработаны методы расчета гидродинамической устойчивости водотоков при стационарном, расходе воды, а также при

дискретном изменении его, учитывающие физико-механические свойства грунтов, мутность потока и фракционный состав наносов, направленность и закономерности развития русловых режимов, а также эксплуатационные условия;

построены физические схемы, на основе которых выведен комплекс выражений для описания динамики насыщения потока наносами в процессе размыва по длине водотока в связных и несвязных грунтах на прямолинейном и криволинейном участках и разработаны численные полуэмпирические модели расчета общих русловых деформаций при стационарном и нестационарном (в период половодья) течении воды в каналах при отсутствии и наличии сосредоточенного бокового притока, а также в бьефах гидроузлов;

разработаны методы расчета надежности функционирования канала при различных русловых режимах.

Практическая значимость работы. Разработанные методы предназначены для использования их при проектировании, строительстве и эксплуатации каналов, водохранилищ, отстойников, а также для применения при разработке АСУ комплексным использованием водных ресурсов.

Реализация результатов исследований'. Результаты работы использованы при научном обосновании и разработке:

проекта "Комплекс сооружений по понижению уровня воды Сарезского озера в Таджикской ССР";

проектных решений по сооружению и эксплуатации каналов Иртыш-Курган, Главный коллектор в Ирате; проекта регулирования стока реки Оби; ТЭО строительства магистральных коллекторов для отвода дренажных и сбросных вод в бассейне реки Амударьи на территории Узбекской ССР и Туркменской ССР,

а также для обоснования позиций советской делегации при выработке решений, относящихся к водным объектам, на советско-корейских переговорах по спорным пограничным вопросам.

Результаты исследований вошли в ряд нормативных документов:

1. Руководство по гидравлическим расчетам крупных земляных каналов с определением потерь воды на фильтра-

цикУ. - М., В/О "Союзводпроект" - "С оюзгипроводхоз", -19811,—46 с'.

2', Методические указания по проведению натурных гидравлических исследований на действующих земляных кана-naxi - М,, Совет по гидравлике и прогнозированию русловых процессов крупных каналов'. - ГКНТ. - 1984'. - 60 с.

3'. Рекомендации по гидравлическому расчету крупных каналов'. - М., Совет по гидравлике и прогнозированию русловых процессов крупных каналов', - ГКНТ. - 1983. - 154 с.

4'. Рекомендации по расчету волн в каналах. - М., В/О "Союзводпроект" - "Союзгипроводхоз". - 1988. - 52 с.

5'. Рекомендации по гидравлическому расчету регуляционных и берегозащитных сооружений повышенной надежности для рек и каналов аридной зоны£ - М., "Союзгипроводхоз". - 199а - 42 с.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на; заседании секции русловых процессов ГКНТ (Москва', "Союзгипроводхоз", 1975-1985); XX, ХХШ конгрессах МАГИ (Москва, 1982; Отгави, 1989); международных совещаниях по научно-техническому сотрудничеству (Бухарест, 1981; Варшава, 1987-1989; Пекин, 1988); совещаниях по гидравлике и русловым процессам каналов (Ивантеевка, 1984; Каунас, 1985); П Всесоюзной конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и эстуариев" (Москва, 1984 ); У Всесоюзном гидрологическом съезде (Ленинград, 1986 ); 1У научно-техническом совещании (Москва, "Гидропроект" им. С.Я'.Жука, 1987); П Всесоюзном научном совещании "Моделирование и прогнозирование изменений природных условий при перераспределении водных ресурсов" (Новосибирск, 1987); советско-индийских совещаниях (Ныо-Дели, 1986, 1987); ряде ведомственных совещаний (Ташкент, САНИИРИ, 1985; Тбилиси, ГрузНИИГиМ, 1985-1986); 1У Всесоюзной наручной конференции "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях" (Моо-ква, 1987); научно-технической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве" (Новочеркасск, 1989); Ш Всесоюзной конферен-

ции 'Динамика и термика рек, водохранилищ й окраинных морей" (Москва, 1989); П съезд гидроэкологов СССР (Москва, 1991).

Диссертация была доложена в полном объеме в Груз-НИИГиМе на Всесоюзном совещании по отраслевой проблеме 0.11 'Разработать научно-технические мероприятия по повышению надежности'гидромелиоративных систем и сооружений* (29-30 марта 1988 г.) и на заседании кафедры гидравлики МИСИ (17 апреля 1990 г.). Материалы исследований по теме диссертации опубликованы в 65 печатных работах. Основные из них указаны в конце автореферата, .

Структура и объем работы1. Диссертация (в 2-х томах) объемом 678 страниц содержит 296 страниц машинописного текста, 100 рисунков, 56 таблиц (том 1), 21 приложений (том 2) на 190 страницах, список литературы 362 наименования, из них 45 - на иностранных языках.

В разделе 1 дан критический обзор основных итогов исследований в области русловых процессов; показаны основные отличия процесса руслоформирования в земляных каналах от руслового режима в естественных водотоках; систематизированы факторы, обуславливающие устойчивость русла канала; сформулированы термины, употребляемые диссертантом в вопросах изучения устойчивости русла; проанализированы работы, посвященные гидравлическому расчету крупных каналов и основным положениям турбулентного движения однородной жидкости и взвесенесущего потока; приведены результаты исследований диссертанта по изучению динамики формирования русла Каракумского канала.

На основе обобщения и анализа существующих классификаций отечественных и зарубежных авторов диссертантом разработана классификация русловых режимов применительно к земляным каналам, в которой представлены: вид грунта русла и наличие наносов в потоке; соотношение фактических и расчетных характеристик течения воды и мутности потока; категория процесса (элементарные, устойчивые русловые режимы; местные, переходные русловые режимы; общие, неустойчивые русловые режимы, процессы, быстро протекающие); направленность и тип процесса; причины воз-

никновешш деформаций русел и рекомендуемые методы расчета соответствующих русловых режимов с учетом эксплуатационных условий (сгЛ. табл.). Причины возникновения отдельных типов русловых режимов под динамическим воздействием потоков рассмотрены на примере Каракумского канала. Приведены зависимости изменения характеристик сечения русла от гидравлических условий, физико-механических свойств и гранулометрического состава грунтов русла, от наличия наносов в потоке при различных мутностях по длине канала.

Обобщение и анализ практического опыта и научных достижений в области проектирования и расчета каналов в земляных руслах показывают, что существующие методы недостаточно полно учитывают направленность и закономерности развития русловых режимов в различных грунтовых условиях под гидродинамическим воздействием потоков; влияние мутности потока и фракционного состава наносов на гидравлические характеристики и размеры русла; размыв или заиление русла под влиянием дополнительных факторов, обуславливающих устойчивость водотока; влияние паводковых вод местных водотоков на режим работы канала и его плановую устойчивость; регулирование русловых режимов и твердого стока с учетом эксплуатационной надежности комплексов ГТС.

Проанализированы существующие подходы, применяемые при замыкании системы уравнений Рейнольдса, Рассмотрены основные положения теоретических и экспериментальных исследований взвесенесущих потоков, представленные в работах целого ряда авторов.

Имея в виду сказанное выше, в работе поставлены задачи разработки таких методов расчета устойчивости и общих русловых деформаций искусственных водотоков в различных грунтовых условиях с учетом направленности и закономерностей развития русловых режимов, в которых снижение эксплуатационных затрат обеспечивалось бы возможным уменьшением эрозионно-аккумуляционных процессов каналов и надежной работой комплекса гидротехнических сооружений.

7 I

Таблица

00

Классификация русловых режимов земляных каналов

Вид грун- Критериальные Категория Направленность Причины воз- Методы

та русла и условия процесса и тип процесса никновения расчета

наличие деформаций

наносов в

потоке

1 2 3 4 5 6

Несвязные грунты, осветленные потоки

0е>1< Ют Элементар-J J с ные дефор-- @п мадии1.

V Уртпыи

[/Ь>/г<

Устойчивые

русловые

режимы

Отрыв частиц (сдвиг, опрокидывание, подъем) донное движение взвеси; образование и движение микроформ (гряды,рифеля, антидюны); равновесное состояние и сохранение прямолинейности канала в плане

Воздействие турбулентных пульсаций водного потока на материалы русла; ветровые и судовые волны

Метод допускаемой скорости или влекущей силы потока

1

Связные и несвязные грунты. X.

Осветленные и мутные потоки

Местные деформации.

рЧ < /г,

Р°1 ~ Переходные ■'л л русловые ре-

Ч жимы

со

Оползни. Обвалы. Образовав ние мезоформ. Крупные пео-чаные скопления, располагающиеся в пределах русла. Боковая эрозия и аккумуляция наносов на поворотных участках, в местах притоков и отъемов воды. Смещение динамической оси потока от прямолинейного положения

Гидравлическое воздействие потока (для машинных каналов - внезапная остановка насосных агрегатов). Водность потока и колебания уровня и расхода воды в реке. Фильтрационное давление на откосы канала

Метод допускаемой скорости или влекущей силы потока. Система уравнений: неразрывности потока, движения воды и баланса наносов

Несвязные

грунты.

Осветлен-

ные и

мутные

потоки

J / 1 формации. < 001 = /Ог[ Неустойчиво ¿Пг Бые Русло~ ус/01 вые режи_

мы

Несвязные грунты. Мутные потоки

0о < Ю Местные / ' у ' деформации.

/V ' Р1'! Переходные

М № режимы

Воздействие ливневых и талых вод на откосы канала

Изменение про- Резкое возра-

дольного уклона, расширение русла и блуждание. Образование макроформ (русловые образования, охватывающие и русло, и окружающую территорию)

Заиление и размыв. Образование мезоформ (развитие гряд, размыв берегов, блуждание)

стание расхода воды. Направленный размыв

Система уравнений: неразрывности потока, движения воды и баланса наносов

Перегрузка потока руслофор-мирующими наносами, Эксплуатационные условия.Клима-

Методы баланса наносов, допускаемой скорости или влеку-

1

2 | 3

Связные грунты.

Осветлен-

ные

потоки

0к</дгг Элементарные j J деформации.

Устойчивые русловые режимы

Связные грунты. Осветленные и мутные потоки

Общие дефор-Ц мации.Пере-

(доГ-Рт, ходные и не~

У У устойчивые

Р°с РУСловые ре-

V J жимы

Глубинные

врезания и

аккумуляция

наносов.

Изменение

продольного

профиля

русла

тические факторы, Геологические процессы

6

щей силы потока

Метод допускаемой скорости или влекущей силы потока

Отрыв arpe- Гидравлические гатов грунта, воздействия образование потока нг ма-локальных териалы русла мезострук- и эксплуата-тур нераз— ционные усло-мываемых вия1. Гидрохими-или слабо- ческая эрозия размываемых пород

Перегрузка по- Методы ба-тока руслофор- ланса нано-мируклцими на- сов, допус-носами; на- каемой ско-правлешплй рости или размыв; Эко- влекущей плуатационные и силы потока, другие условия

КЗ

Продолжение табл.

Система уравнений: неразрывности, движения воды и баланса наносов

Примечание. В ряде случаев могут иметь место деформации, возможность возникновения которых не была предусмотрена при проектировании объектов; неучет в расчетах полного комплекса физико-механических свойств грунта русла, турбулентных характеристик потока, наличия в грунте легкоразмываемых солей (диффузионное выщелачивание).

В разделе 2 рассмотрены вопросы, связанные с расчетом неразмывающих скоростей в земляных руслах и транспорта наносов.

При установлении формулы для расчета донной скорости течения рассматриваются лежащие на дне частицы (агрегаты) грунта, физико-механические характеристики которых выражаются через параметры рг > Ов с1 г Ср , Ч'р 1 (уЭг Ре-плотность частицы грунта и воды; (/ - диаметр частацы или агрегата грунта; Ср ',Я^р - расчетные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения грунта). Если силы гидродинамического давления превышают силы сопротивления, частица грунта может начать двигаться тремя способами: сдвигаться, опрокидываться (катиться) и подниматься (взвешиваться)'. При квадратическом законе сопротивления выражение для расчета допускаемой донной скорости, независимо от принимаемой расчетной модели, имеет один и тот же вид.

Сопоставление опубликованных в литературе опытных данных показывает, что даже при субъективном определении момента начала подвижки или отрыва частицы грунта отсутствуют существенные расхождения в определениии предельных значений донных скоростей1. Расхождения возникают лишь при переходе от донной скорости к средней по глубине потока.

При сопоставлении структуры зависимостей для определения неразмывающих скоростей их можно разделить на следующие группы:

1) формулы, выражающие средние и донные неразмываю-щие скорости (независимо от того, соответствуют они *не-передвигающим" или "срывающим" значениям) через комплекс Удс[ . В этих формулах не учитывается влияние глубины потока на величину неразмывающих скоростей потока;

2) формулы, полученные при переходе от донной скорости к средней по глубине по степенному закону;

3) формулы, в которых переход от донной скорости к средней по глубине осуществляется по логарифмическому закону;

4) формулы, непосредственно учитывающие гидравлические сопротивления.

Как показано в диссертации, для оценки неразмывающих скоростей одним из наиболее важных вопросов является нахождение соотношения между донной и средней скоростями. На основе детального рассмотрения имеющихся представлений многих авторов о структуре и кинематике турбулентного потока диссертант выразил закон изменения продольной скорости по глубине следующей комбинированной зависимостью (логарифмика - по В.ЩГончарову плюс степенной закон).

Для Д ^'¿.^ггр

■ и. (%? 4 (*■*£")

Для остальных глубин =6/У

где ¿Игр - глубина турбулентного пристенного слоя, для которого характерно логарифмическое распределение скоростей (¿>/> = (0,1-0,2) Н; Н - глубина потока; ОС - показатель степени.).

Результаты обработки данных экспериментов по распределению скоростей в крупных каналах (Большой Ферганский, Кызылкумский, Северо-Крымский, Каракумский и др.) показывают, что из известных логарифмических и степенных ■зависимостей для распределения скоростей по вертикали при глубинах потока более 2 м лучшее совпадение с опытными материалами в придонной и внешней областях потока дают зависимости. (1) и (2).

Изменения скорости по глубине потока по логарифмиче-

Л ^

ской и комбинированной моделям при о[ 10000 получаются близкими, при > 10000 получаются близкие ре-

В разделе 2 рассмотрены вопросы, связанные с расчетом неразмывающих скоростей в земляных руслах и транспорта наносов.

При установлении формулы для расчета донной скорости течения рассматриваются лежащие на дне частицы (агрегаты) грунта, физико-механические характеристики которых выражаются через параметры рг ) 0[г Ср , Ч'р 1 (/)г,Рв~ плотность частицы грунта и воды; с[ - диаметр частицы или агрегата грунта; Ср ',Чр - расчетные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения грунта). Если силы гидродинамического давления превышают силы сопротивления, частица грунта может начать двигаться тремя способами: сдвигаться, опрокидываться (катиться) и подниматься (взвешиваться)'. При квадратическом законе сопротивления выражение для расчета допускаемой донной скорости, независимо от принимаемой расчетной модели, имеет один и тот же вид.

Сопоставление опубликованных в литературе опытных данных показывает, что даже при субъективном определении момента начала подвижки или отрыва частицы грунта отсутствуют существенные расхождения в определениии предельных значений донных скоростей'. Расхождения возникают лишь при переходе от донной скорости к средней по глубине потока.

При сопоставлении структуры зависимостей для определения неразмывающих скоростей их можно разделить на следующие группы:

1) формулы, выражающие средние и донные неразмываю-щие скорости (независимо от того, соответствуют они "не— передвигающим" или "срывающим" значениям) через комплекс Удс[ . В этих формулах не учитывается влияние глубины потока на величину неразмывающих скоростей потока;

2) формулы, полученные при переходе от донной скорости к средней по глубине по степенному закону;

3) формулы, в которых переход от донной скорости к средней по глубине осуществляется по логарифмическому закону;

4) формулы, непосредственно учитывающие гидравлические сопротивления.

Как показано в диссертации, для оценки неразмывакяцих скоростей одним из наиболее важных вопросов является нахождение соотношения между донной и средней скоростями. На основе детального рассмотрения имеющихся представлений многих авторов о структуре и кинематике турбулентного потока диссертант выразил закон изменения продольной скорости по глубине следующей комбинированной зависимостью (логарифмика - по В.Н.Гончарову плюс степенной закон).

Для Ь^&Кгр

ш -(г-уц(в,79¡¡ту .(о

Для остальных глубин < ЛГ ^ /-/

где - глубина турбулентного пристенного слоя, для ко-

торого характерно логарифмическое распределение скоростей (= (0,1-0,2)Н; Н - глубина потока; ОС - показатель степени.).

Результаты обработки данных экспериментов по распределению скоростей в крупных каналах (Большой Ферганский, Кызылкумский, Северо-Крымский, Каракумский и др.) показывают, что из известных логарифмических и степенных •зависимостей для распределения скоростей по вертикали при глубинах потока более 2 м лучшее совпадение с опытными материалами в придонной и внешней областях потока дают зависимости. (1) и (2).

Изменения скорости по глубине потока по логарифмиче-

И

ской и комбинированной моделям при & 10000 пслу-чаются близкими, при М > 10000 получаются близкие ре-

зультаты по комбинированной и степенной моделям1. Это свидетельствует об универсальности комбинированной модели, которая удовлетворительно описывает распределение скоростей по глубине как в придонной, так и во внешней областях потока.

Для расчета относительной донной скорости на высоте выступа частицы из выражения (1) получим:

^вгГ (3)

и. ^уЩШЩ^Щ

При выводе формул для определения неразмывающих скоростей в крупных земляных руслах использован метод расчета по предельному состоянию (Ц.Е.Мирцхулава), а при переходе от донной скорости к средней по глубине потока -комбинированная модель'. Показано, что в практических расчетах допустимо применение степенного закона распределения скорости по глубине. Ниже приведены уточненные формулы по определению неразмывающих скоростей для различных грунтов русла. Для однородных по крупности несвязных грунтов: _ _

2п>\

Цнр

{р{23,85 1Г7

(4)

(5)

Для неоднородных по крупности несвязных грунтов:

\хн

Ынр=

(е)

2дт* (/)г -/о*)л

0,44/Ог Пп

где ) /^к - коэффщиенты, характеризующие неравно-

мерность распределения скоростей по живому сечению; О -боковой приток, приходящийся на единицу длины русла.

Ввиду сложности непосредственного совместного решения уравнений Сен-Венана и уравнений деформации русла и транспорта наносов целесообразно ограничиться "смыканием" ("сшивкой") поочередных решений уравнений Сен-Венана и остальных уравнений в отдельности для каждого расчетного интервала времени. Численное интегрирование уравнений Сен-Венана выполнялось по неявной разностной схеме Института гидродинамики им. М.АЛаврентьева СО АН СССР с использованием программы HJДR~i . При этом исходные данные по морфометрии русла берутся из результатов расчетов деформации для предыдущего интервала времени. При расчетах неустановившегося движения за первый интервал времени сведения о расходах и уровнях воды берутся из начальных условий о морфометрии и гидравличе -ских сопротивлениях русла - из исходных данных к расчетам. Значения расхода воды во входном створе и одного из элементов режима (расхода или уровня воды) в выходном створе берутся из граничных условий, В расчете транспорта наносов учитывается изменение скорости потока при неустановившемся режиме.

Диссертантом разработана математическая модель и выведены расчетные выражения, позволяющие прогнозировать заиление водохранилищ и водотоков.

В разделе 6 для воспроизведения в вычислительной системе процесса функционирования комплекса "поток-русло" разработаны численные полу эмпирические модели гидравлического расчета и прогнозирования общих русловых деформаций при установившемся и неустановившемся движении воды, а также выполнена проверка этих моделей по натурным и лабораторным данным. Рассмотрены следующие задачи: гидравлический расчет и прогноз деформаций русла канала, сложенного однородными . по крупности несвязными грунтами при строительстве канала очередями; гидравлический расчет и прогноз русловых переформирований канала, сложенного неоднородными по крупности несвязными грун-

ления диффузии, транспортирующая способность пропорциональна скорости течения воды в степени, близкой к квадрату'. В большинстве формул состав наносов характеризуется средним диаметром, который не является объективной характеристикой всего механического состава наносов. Поэтому для решения поставленной задачи автором использована пофракционная схема расчета транспортирующей способности потока в отношении взвешенных наносов ( А.Г.Ха-чатрян, Х.Ш.Шапиро). Ниже приведена формула для определения транспортирующей способности в отношении фракций наносов, уточненная автором:

О25 4 -2 1

Здесь Р=1,64 И/' +0.42 10 "V ' /

и/ = ^ . 1П-4 Р1 /9 ) *

™ 2($0) ' А~10 '

где - минимальная гидравлическая крупность частиц

наносов; Ц( - взвешивающая способность руслового потока (~ АЫ* ; для взвешенных наносов А = 0,4-0,5; для донных наносов А = 1,05-1,1; Ы» - динамическая скорость потока) .

Для проверки формулы (Ю) использованы данные натурных исследований различных авторов. По транспортирующей способности открытых потоков имеется большой натурный и экспериментальный материал, полученный по различным методикам. Не все данные относятся к критическому режиму. В соответствии со сказанным, предстояло отобрать данные, относящиеся к критическому режиму, и выявить при этом режиме удельное содержание мутности потока по фракциям: Ы= 0,1-0,25 мм; 0,05-0,1 мм; 0,01-0,05 мм; 0,05-0,001 мм.

При тщательном анализе экспериментальных материалов для проверки формулы (10) наиболее полными и надежными оказались данные, полученные в результате полевых наблюдений на каналах в низовьях Амударьи (САНИИРИ), на-

блюдений китайских специалистов на каналах бассейна р^Хуанхэ и ряда наблюдений, относящихся к критическому режиму мутности потока р.Амударьи (данные института "Со-юзгипроводхоз*)'. Эти данные не были использованы при установлении опытных значений параметров в формуле ( 10 ). Сопоставление опытных значений мутности потока с установленными по формуле (lO) показывает, что это выражение дает результаты, близкие к опытным данным.

Диссертантом выведены и новые выражения для расчета транспортирующей способности в отношении взвешенных наносов. Для фракций наносов d = 0,1-0,25 мм; 0,05-0,1 мм; 0,01-0,05 мм при определении транспортирующей способности потока рекомендуется использовать выражение

. A« 2UZ g (а)

а для фракций наносов d = 0,005-0,01 мм

Для фракций однородных наносов при d > 0,01 мм можно написать

А JL (13)

/7-/7 и/ • 4 '

П ~ F? п J _ __а

р - гг/н ft-fî W С

При численных значениях параметров И^ = 0,05 V , = 16002кг/м3, = 1005 кг/м3, Ю8 = 1000 кг/м3, О. = = 9,81 м/с формула (13) будет иметь следуюпуш вид

49 У* (14)

'' " С Wha/>

Полученные различными авторами (С«Х'.Абальянц, К'.И£Рос-синский^ И.А'.Кузьмин, Ф.С'.Салахов и др,) в формуле =

=К ^^ значения (от 0,0135 до 0,024) соответствуют значениям- при 0 = 40-60, Поскольку формулы указанных авторов являются частным случаем выведенных новых формул, то последние можно рекомендовать вместе с формулой (10) для выполнения расчетов транспортирующей способности потока в отношении отдельных фракций наносов. Для определения значений удельного расхода сальтирую-щих по крупности однородных и неоднородных наносов в диссертации рекомендовано использовать следующие выражения: ^

в =15 (<Р-%)Щ^-и' ¿/Д ; (15)

/ / 2] 1/5 '

, (16)

где $ш - ширина области движения ('захвата") данных наносов1.

Вероятности отрыва ( У7 ) и взвешивания ( ^ ) частиц определяются в зависимости от величин донной неразмы-вающей ( Цл ) и мгновенной донной ( ЫЛх ) скоростей течения воды, Случайная величина £- ЬСд^ ~Ылн является линейной функцией от нормально распределенных аргументов и подчинена нормальному закону распределения с параметрами:

тх - /77% - т„Лн ;

Плотность распределения величины ОС :

\2.

<5^. \JiX~

е

а функция распределения : , 2

F(x).r(x<4.<fe

пР

i i'

-OO

Разобьем область возможных значений величины (-<=-=>-с. на три подобласти: - JC - нет

отрыва частиц грунта; 0<. СС — частицы отрьшаются от грунта; ОС<Х(ОС >0) - частицы грунта взвешиваются. Тогда для вероятности отрыва частиц грунта без взвешивания можно написать:

Р(о<х<а)^ (wr) - Ф (m""¿m"»), (">

где <аг - <2/77^ ; fí-f+Z ; oí' и>« .

Первый член разности (17) равен вероятности отрыва частиц от'грунта, а второй - вероятности взвешивания частиц.

Для определения значений аргументов V* и получены упрощенные формулы:

si } <5* ti '

rttef;^K'

Результаты расчетов по формуле (15) удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным.

Параметры донных форм в руслах, сложенных однородными несвязными грунтами, могут быть установлены по фор-20

мулам, выведенным на основе материалов натурных исследований на действующих каналах (Каракумский, Кызылкумский, Волго-Каспийский и др.):

Сг=о^м^дЗ ' э1я

Д. = 0,62 ¡1 Гг17,46 51п

1>г = 4,24 И Ре'*07вед (Л

\ Ын / '

(18)

высота

где Сг - скорость перемещения гряд; Д- / &г -длина гряд; Ц,н - непередвигающая скорость для частиц несвязного грунта {1ЛН ^ Ынр 1^2 ); ¡1 - глубина потока.

Таким образом, полный расход влекомых и взвешенных наносов в руслах вычисляется по формуле

£ £§+&Сгнг ,

С-1 J 1 С=Г

(19)

где = 0,5-0,6 (коэффициент полноты гряд),

В разделе 3 рассмотрены и решены задачи, связанные с гидравлическим сопротивлением (Д, /1) С ) открытых потоков.

Коэффициент сопротивления зависит от структуры турбулентного потока, относительной шероховатости русла (А ), относительной ширины русла ( 3 ) и концентрации наносов ( Э ), что в критериальном виде можно представить как

В работе вид этой функции без учета параметров

з, рг

для водотоков установлен экспериментально и представлен в графической форме. Проанализированы и систематизированы наиболее известные формулы для вычисления коэффициента Ше-зи и разработана новая шкала значений коэффициента шероховатости на основе отечественных и зарубежных данных,

полученных на эксплуатируемых каналах1. Далее рассмотрены следующие задачи: гидравлические сопротивления в руо-лах, сложенных несвязными грунтами в зоне развитой турбулентности; связь критерия плановой устойчивости.русла с коэффициентом Шези; влияние взвеси на гидравлический уклон трения размываемых русел.

Для решения первой задачи теоретически исследованы зависимости коэффициента гидравлических сопротивлений в развитом турбулентном течении от числа Рейнольдcai; Показано, что для потоков, протекающих в земляных руслах, возможно получение зависимости для определения коэффициента Шези без ограничения области применения ее по глубине^ Используя комбинированную модель и обработав опытные данные по земляным каналам в диапазоне tlcp - 1-5 м, d- = 0,0001-0,0008 м, = 0,9-4 можно вывести выра-

жение для расчета коэффициента Шези в песчаных руо-

>20)

С

^ i ({" ) (iff Xy+irfi-4,59*] ,

= _ коэффициент подвижности; X = 0,2;;

- ( 0,15-0,2) r7tdf>.

Преимущество установленного нами выражения по cf нению с другими формулами заключается в том, что .'оно может быть применено для расчета коэффициента Шези '' при различных ¿тадиях движения наносов^ Для проверки применимости зависимости (20) были взяты данные по лабораторным лоткам и рекам: Волга, Полометь, Брахмапутра-Джамуна и др'. Совокупность данных насчитывала 86 значений в диапазоне = 0,15-15 м, d = 0,155-3,5 мм, %гГ -= 0,6-3,9i Сходимость вычисленных по формуле (20) приX = «=■ 1,5 и = 0,15 hep значений с подсчитанными по за-

меренных значениям ТГ и характеризуется отклонением 18% для натуры и <=-° 10% для лабораторных русел. Связь коэффициента гидравлического сопротивления и относительной ширины русла выражена" в критериях плановой

устойчивости русел. Последние можно получить на основе критериев подобия или уравнений плановой гидравлики, представленных в работах ряда авторов. Критерий плановой устойчивости в общем случае записывается в виде

jL ~г— ~/Ь = ¿dem ' 0,5^ X ^ 1, Автором сделана попытка

ПеР J а /г>

определить значение коэффициента р при С1> = 0,5 с помощью данных советских и зарубежных исследователей по крупным водотокам'. Опыты проводились по всем характерным областям сопротивления для земляных русел в широких пределах R.e - 10^-75«10^ и по характерным грунтовым условиям, Более 2000^опытных точек были обработаны в системе координат J5 (ße, Мс) и в результате аппроксимации построенных кривых получено приближенное выражение:

_7 O.ii*/mГ п

jb= 0,05+0,018-10 Re e • Мс=Щ + 21>

В целях теоретического обоснования вида функций i/L = =f("K , /в ¿д- Re)u/3 /^представленных в дис-

сертации, использовано уравнение кинематической волны. Иначе говоря, рассмотрен такой вид неустановившегося движения воды, при котором колебания расходов и уровней происходят медленно и, соответственно, силы инерции малы. Поэтому в данном сечении водотока зависимость расходов воды от уровней однозначна (нет паводочной петли, движение квазиустановившееся), В этом случае деформации русла довольно незначительны и можно полагать, что расход воды практически не зависит от отметки дна и может быть выражен как функция Q-j-ifZ, СС) или как функция уровни воды и координаты площади живого сечения и длины

Q'fz 3е) • При этом принято, согласно эксперимен-

тальным данным, что водоток работает в области доквад-ратических сопротивлений и движение потока, как сказано выше - квазиустановившееся'. В результате ряда несложных преобразований диссертантом получено приближенное выражение:

4 - (tf&.F*)» ' (22)

Если выражение (22) трактовать как критерий подобия,

то для подобия необходимый^ =idem;Re-.idm;Fz-ídem.

При изучении плановых деформаций на гидравлических моделях принимается условие ^ = ide/Tl Сравнение (22) с критерием плановой деформации дает основание в первом приближении при €• = 1 принять /Ц Д, или ^ = , Тогда можно написать:

i __/__с оч)

Я Н - ff(Re-Fe)* • v '

Выражение (23) устанавливает связь между параметром форгуГ-т русла, силами трения, инерции и вязкости1. Проверка этой формулы выполнялась для связных и несвязных грунтов по экспериментальным данным различных авторов1. Среднее значение параметра в несвязных грунтах для осветленного потока получилось бСр = 0,70, а в связных грунтах бср = 1'. Параметр /Ц и его экспериментальная проверка дополняют и подтверждают выводы ранее рассмотренных работ, касающихся критерия плановой устойчивости во-

17

дотока Л -R— , который был предложен для решения за— п

дач плановой гидравлики и устойчивости русла'.

Для оценки величины потери уклона, вызванной наличием наносов, использованы общие положения из гравитационной и диффузионной теорий й в результате математических преобразований получено следующее выражение:

i'Q+'-ñщщ115М. (24)

Здесь 5 = Q =[J(1-s) votcú; ü7 -ffsifdo).

' s со a

Анализируя уравнение турбулентной диффузии для случая установившегося равномерного течения, получим, следуя В.М,Маккавееву, выражение для вычисления распределения мутности по глубине потока: ^

где ¿у - донная мутность (на высоте выступа шероховатости) .

Для коэффициента турбулентного обмена ( £ ) используем известное выражение Буссинеска-Маккавееваб-^/тЭДл/Г, где М=0,7С+6, и=и(з£) - скорость на расстоянии л? от дна1. Подставив в него формулы (1) и (2) для распределения скорости по глубине получим: - - 2

т

23,вбдни^е(1г?!н/

а г при ММСК ' '

где . кхн.

' Л 'г^при

Щ ¥*¥)* ЧР- ¥*»¥)

Выражения (30) в целом хорошо согласуются с данными экспериментов многих авторов (Ванони, Ю^А'.Ибад-заде, И.Ф'.Карасев, автор и др.) .

Поскольку в дальнейшем нам понадобится средняя по глубине мутность, будем приближенно считать, что по всей глубине распределение мутности описывается выражением:

-ьС —

э = 5 н , (26>'

где А

, __У/МСК_

5~ д(1-х)ивнес/е(238б^) -

В частном случае для прямоугольного русла глубиной Н и шириной Н - второй член правой части выраже-

ния (24) переписывается в виде

Н

Учитывая 1+3 = 1 и подставляя (26), получим:

^-^.^(а^е2^- е^ав,). (27)

< -2о($

Для взвешенных наносов ( Ц < 0,1 мм)ц53не

поэтому в дальнейшем этим выражением будем пренебрегать, Кроме того, очевидно:

о

Теперь (24) можно записать в виде:

(28)

и - 'п2о +

1ГХ*

-3

или

(1-е ) , (29)

Таким образом, на основе результатов выполненных исследований для определения значений полного касательного напряжения потока в земляных руслах можнй написать следующее выражение:

где индексами с( и 7> отмечены величины, относящиеся соответственно к сопротивлению зерен грунта и воды. Значения касательного напряжения потока на дне, вычисленные по выражению (31) удовлетворительно согласуются с данными экспериментов диссертанта, а также с опытными данными других авторов.

В разделе 4 рассмотрен вывод формул для гидравлического расчета каналов, сложенных связными и несвязными грунтами. За исходные выражения для получения формул по определению гидравлических параметров канала принимались: уравнение неразрывности потока (Ц=иВЬср , формула неразмывающей скорости, выведенная на основе степенного закона распределения скоростей, критерий подвижности

грунтов русла Ж-

зависимости. *р

Для русел, сложенных несвязными грунтами:

Ниже представлены полученные

Ках'ОМ!

а

0,46 , 0,091

а

Рв

0,23

для русел, сложенных связными .грунтами:

0,46 . дон

а

ж

02Ъ

(32)

(33)

Значения параметров Зп г Ё>с определяются по формулам, подтвержденным опытными данными:

...... Ьд%

Вс*2>4(1 д с[ \(1+0,11Ме ) (1+0,045 Мс )\ (34)

А" ' м!'4+0,5) 13 '

Автором получены также зависимости для построения поперечного профиля русла, а также для расчета распределения значений средних и максимальных скоростей по ширине потока. Дано сопоставление вычисленных данных по этим формулам с данными экспериментов по поперечным профилям русла и распределению скоростей на действующих крупных каналах.

Проведено сопоставление методов расчета крупных земляных каналов, предложенных различными авторами, и метода диссертанта; При сравнении использованы натурные данные по крупным земляным каналам СССР: Волго-Као-пийскому, Каракумскому, Тасмурунскому, Потийскому городскому, Шават и Ташсака'. Сравнение показало преимущество методики автора!. Получено хорошее совпадение рассчитанных гидравлических параметров с натурными не только для осветленного, но и для мутного потока.

Рассмотрена и решена задача о распределении допускаемых касательных напряжений по периметру призматического канала в связных грунтах и теоретически обоснован вопрос формирования потоком более крутого откоса в этих грунтах. Уравнение для расчета распределения допускаемых касательных напряжений по ширине призматического канала получено в виде:

(-глох ЧУ

Учитывая, что , а в,

уравнение (33) можно использовать для нахождения профиля гидродинамически устойчивого русла. После преобразований имеем:

(зе)

где введены обозначения У- %пах~Сг>.о . ^Р'

Для определения величины параметра Срс использованы данные опытов автора по размыву русла лабораторных водотоков, сформированных из различных видов грунта. При обработке опытных данных применялись численные значения критерия Шильдса, выраженные диссертантом для связных

грунтов в виде Л/г = И ЧИСЛа РбЙ"

нольдса 'У* Результаты обработки данных экспе-

риментов показали, что критическое значение мало меняется при изменении ¡^е^ и находится в пределах точности экспериментов ( Мг = 0,0007-0,0008). Таким образом, можно написать Срс~ Мг^р •

Результаты численных экспериментов и сопоставление их с опытными данными (Каракумский канал - 46-51 км; Вол-го-Каспийский канал - 33 км, Белинский канал - 2 км) показывают, что выражение (35) при Ср.с = (0,4-0,5) Тта_х хорошо описывает распределение допускаемых касательных напряжений по ширине потока в связных грунтах.

Переходный участок при сопряжении двух русел, сложенных различными грунтами, представляет собой непризматическое русло. Для оценки плановой устойчивости в отношении деформации переходного участка необходимо построить план течений. Для расчета плана течений Ьа переходном участке использованы уравнения движения и неразрывности потока:

дх ду-

(37)

При решении (37) коэффициент виртуальной вязкости принят в виде:

\=агОС11 или в общем случае ))т = ¡}(х)Ы (38)

Решение уравнений (37) выполнено численно с использованием явной схемы. После приведения уравнения движения к

уравнению для функции тока ( ^ )» замены производных разностными аналогами и выполнения несложных преобразований получается:

1 „*

^ -

где у-М^-^ц ; Ег±лЬтитщ ; (39) ит " тч и

г

р. » • 7 /'^

£ пГ ' (т^ут— '

Получено также приближенное аналитическое решение уравнения движения в виде отрезка тригонометрического ряда.

По описанному алгоритму составлена и отлажена программа. В вычислительных экспериментах установлено, что

иь

при определенных поперечных уклонах наступает от-

У

рыв потока от берегов. При этом размер областей с водоворотом хорошо согласуется с экспериментальными данными.

В разделе 5 приведено описание математических моделей для расчета и прогноза деформаций русел водотоков, сложенных связными и несвязными грунтами, при установившемся и неустановившемся движении воды с учетом направленности русловых режимов. На основе рассмотрения работ ряда авторов по методам расчета деформаций русел водотоков как в стационарных, так и в нестационарных потоках, в работе для количественной оценки русловых дефор-г/О

маций при = 0 использовано уравнение деформации рус-

ла, для замыкания которого приняты полуэмпирические вы-

ражения. В результате получены зависимости для расчета общего размыва русла, сложенного однородными несвязными грунтами:

I ' I г

г , 1 (40)

¿V* = Д,- (Ву +А В,у) А Всу\ А Хк /

а,-

где , В/, А/ - расход воды, ширина и глубина канала для у' -ой очереди; д£/ - средневзвешенные изменения отметки дна; АВ/ ~ средневзвешенное приращение ширины русла за расчетный интервал времени АЬ на у -ом участке; - средняя по сечению вертикальная скорость,

-Ц^ = (0,4-0,5)¿4 I Р*г ~ объемная масса грунта; Рс -процентное содержание фракций; оС - опытный параметр, равный 0,05-0,1; Рц/ - средняя по сечению мутность потока в точке /" , обусловленная наличием _ фракции О ; Л Хк - расстояние от точки К Д° точки у уС\к если в точку К=]~1 поступают дополнительно наносы.

Для расчета гидравлических параметров канала и переформирований его русла, сложенного неоднородными по крупности несвязными грунтами, в работе рекомендуются следующие формулы:

а

тах

= 0,92 Г ы

й

2сЦ%(Кп+1)х\ р* г 444 ¿ш \| л

0.46 0.091 ¿СР.Ш

ж

агз

I к р. т!п

г.яг

(41)

С»

^ОТМ./

-X

+6В, Ъ (■>-£)

^ -о

где Окр тщ - минимальный диаметр фракций отмостки ( С1Ш = с1с/> - в начале и Ыш = Лвгм ~ на следующих шагах расчета); /?у - глубина русла в точке j ; ¿Улр./ и P|(flj - средний диаметр и относительное весовое содержание в исходном грунте крупных фракций, отмащивающих русло при гидравлических условиях, соответствующих j -ому шагу расчета; И0гм к ~ диаметР отмостки, получающейся на /С -ом шаге расчета. Выражения для расчета плановых и глубинных деформаций водотока на его повороте получены решением уравнений балансов наносов при е/в

- 0, в которых деформации русла рассматриваются как

следствие изменения взвешивающей способности потока, вызванного наличием поперечной циркуляции. При этом выражение для определения взвешивающей способности потока записывается с учетом вертикальной составляющей скорости, обусловленной циркуляционным течением на повороте. Ниже приводятся зависимости для расчета деформаций водотока на повороте для двух областей (в кольцевой зоне, ог-

раниченной углами Ч>,

т/п

%

так и радиусами

), отделяющихся друг от друга характеристикой,

определяемой выражением

г ,0 _ г„

С,

тт

В первой из этих областей граничным является условие вдоль дуги радиуса при значениях угла V от %<п

до У/пах , во второй - условие вдоль прямой, расположенной под углом Ц>т,-л при значениях радиуса 5 от до

В первой области, где точкам (5, У7 ) удовлетворяет со-

отношениям

(Л < ¡7/ (п

С, "Гтах^у^ ^ У/л/Тт

имеем:

/ 9 [ВоС&^ Ь _ . (42)

а—тасчтъ-с)

Во второй области, где точка (У )

соотношениям

¿г •

<У< ^ ~ УгШп

д а -е^а-ос)^г (д. -у?*)ехра[ ;

[4 (Г„мт 2АС Ь v

удовлетворяет имеем:

г / т*а \г

К-к); - ^ - ^

(43)

где в последней формуле величина ^ зависит от угла в наклона рассматриваемой площадки к горизонту, коэффициента внутреннего трения грунта ¿д У и отношения коэф-

~ X

фициентов подъемной и лобовой сил Я =

х ги

В формулах (42)-(43) Ч>) С,* ¿Ц*-; А*й09

я У

При вьшолнении расчетов уС^. рекомендуется принимать равным значению мутности потока перед участком поворота, а на длине криволинейного выпуклого берега Я следует рассчитывать по формуле: ^

р'ф^г^ехр (- • (44)

Данные лабораторных исследований, выполненных в гидрофизической лаборатории МГУ' сотрудниками института "Союзгипроводхоз", .диссертантом использованы для проверки разработанного метода расчета общих русловых деформаций на участке поворота. Сопоставление . расчетных значений интенсивности расширения и углубления русла во времени по формулам (42) и (43) с данными экспериментов показало удовлетворительное совпадение.

Для расчета общего размыва русла, сложенного связными грунтами, диссертантом получены формулы:

= £с/Сл* (р, ехр(- ;

6С= 0,00085(ил,-илз0„)вхр(-ОмМ) ;

илдопч.25^{ЦЪСр-^С^г ; (45)

иА

^ А и /г

фГ-Ч'Щр

\Птал/

Расширение русла в связных грунтах в процессе общего размыва ^ 2> учитывается по формулам автора, полученным на основе концепции о законе непрерывного взаимодействия потока и русла:

--одг о.о4

_ _ 0.5 О-В,- /уО-Ье-М £-091

3-п (иа) о, Ог д

I. л оз о.ъ~-а.н_/ о.1$ с о.з ¡г о* -пои

Кы = а О П 7; а1 д, дг у О

(46)

В />* к

так

где л = 0,3 + 0,03^; 4 = 1,65 +0,074 ^ ; ^ = =¿7-» - ; ~ уклон до начала размыва русла;

П - коэффициент шероховатости русла.

По приведенной методике был выполнен расчет размыва русла канала переброски р.Терек в связных грунтах, который являлся частью общей системы реконструкции дельты Терека, разработанной институтом "Южгипроводхоз". Проектные данные (прогнозируемые значения характеристик потока и русла после саморазмыва) удовлетворительно согласуются с фактическими данными, которые представлены в диссертации.

Для совместного расчета русловых деформаций и неустановившегося движения воды в каналах при отсутствии и при наличии сосредоточенного бокового притока использована система уравнений:

где оЦ-, - коэффициенты, характеризующие неравномерность распределения скоростей по живому сечению; О — боковой приток, приходящийся на единицу длины русла.

Ввиду сложности непосредственного совместного решения уравнений Сен-Венана и уравнений деформации русла и транспорта наносов целесообразно ограничиться "смыканием" ("сшивкой") поочередных решений уравнений Сен-Ве-нана и остальных уравнений в отдельности для каждого расчетного интервала времени. Численное интегрирование уравнений Сен-Венана выполнялось по неявной разностной схеме Института гидродинамики им. М.АЛаврентьева СО АН СССР с . использованием программы HlIlR-1 . При этом исходные данные по морфометрии русла берутся из результатов расчетов деформации для предыдущего интервала времени. При расчетах неустановившегося движения за первый интервал времени сведения о расходах и уровнях воды берутся из начальных условий о морфометрии и гидравличе -ских сопротивлениях русла - из исходных данных к расчетам. Значения расхода воды во входном створе и одного из элементов режима (расхода или уровня воды) в выходном створе берутся из граничных условий. В расчете транспорта наносов учитывается изменение скорости потока при неустановившемся режиме.

Диссертантом разработана математическая модель и выведены расчетные выражения, позволяющие прогнозировать заиление водохранилищ и водотоков.

В разделе 6 для воспроизведения в вычислительной системе процесса функционирования комплекса "поток-русло" разработаны численные полу эмпирические модели гидравлического расчета и прогнозирования общих русловых деформаций при установившемся и неустановившемся движении воды, а также выполнена проверка этих моделей по натурным и лабораторным данным. Рассмотрены следующие задачи: гидравлический расчет и прогноз деформаций русла канала, сложенного однородными . по крупности несвязными грунтами при строительстве канала очередями; гидравлический расчет и прогноз русловых переформирований канала, сложенного неоднородными по крупности несвязными грун-

ления диффузии, транспортирующая способность пропорциональна скорости течения воды в степени, близкой к квадрату*. В большинстве формул состав наносов характеризуется средним диаметром, который не является объективной характеристикой всего механического состава наносов. Поэтому для решения поставленной задачи автором использована пофракционная схема расчета транспортирующей способности потока в отношении взвешенных наносов ( А.Г.Ха-чатрян, Х.Ш.Шапиро). Ниже приведена формула для определения транспортирующей способности в отношении фракций наносов, уточненная автором:

026 г ~ -2 1

Здесь Р=1,64 IV' +0.42 10 ¡V

1Л/ =

- т +и*й . г у А / 9 У/з

-^ту?*- , /¡рМ '

где - минимальная гидравлическая крупность частиц

наносов; 11( - взвешивающая способность руслового потока (¿4 = АН* ; для взвешенных наносов А = 0,4-0,5; для донных наносов А = 1,0&-1,1; Ы* - динамическая скорость потока) .

Для проверки формулы (10) использованы данные натурных исследований различных авторов. По транспортирующей способности открытых потоков имеется большой натурный и экспериментальный материал, полученный по различным методикам. Не все данные относятся к критическому режиму. В соответствии со сказанным, предстояло отобрать данные, относящиеся к критическому режиму, и выявить при этом ¡режиме удельное содержание мутности потока по фракциям: ¿/= 0,1-0,25 мм; 0,05-0,1 мм; 0,01-0,05 мм; 0,05-0,001 мм.

При тщательном анализе экспериментальных материалов для проверки формулы (10) наиболее полными и надежными оказались данные, полученные в результате полевых наблюдений на каналах в низовьях Амударьи (САНИИРИ), на-

движения воды для очередной ступени по времени, состоящий из расчетов для отдельных шагов по времени? переход к расчету неустановившегося движения воды для следующего расчетного интервала времени. По этой модели выполнены численные эксперименты для установления влияния мутности и фракционного состава взвешенных наносов на интенсивность размыва и величину общего размыва канала Волга-Дон при поступлении в него паводочных вод из временных водотоков.

Модель ( 2.АИ ) прогноза заиления водотока включает расчет числовых характеристик грунта ложа водотока; расчет числовых характеристик поступающего в водоток мутного потока; расчет гидравлических параметров русла водотока; алгоритм расчета заиления водотока, В модели предусмотрено определение параметров устойчивого русла водотока и канализованной реки для осветленного и мутного потоков; Модель заиления позволяет учитывать фракционный состав грунта русла и мутного потока. Их гранулометрический состав задается в исходных данных. Апробация программы расчета заиления русла на ЭВМ произведена по натурным данным для среднего течения реки Амударьи, Отклонения рассчитанных по разработанной программе параметров от натурных данных лежат в пределах 10%,

Особую важность при прогнозировании русловых процессов, наряду с математическим моделированием, имеют методы физического моделирования. Русловые процессы не укладываются в рамки основных критериев подобия, используемых при моделировании сооружений и недеформируе -мых русел; Поэтому требуются новые подходы для создания методологии расчета физических моделей^ на основе которых строятся новые инженерные решения конструкций ГТС. Ниже кратко изложен метод моделирования гидравлических процессов в земляных руслах, разработанный диссертантом.

Для определения расхода воды на модели из формулы (32)

имеем:

п = 0,850,с/а2[&с1 (рг -р^+гкСТ'

^М )

ма - К«* < % ^ . (49)

^ MC9°t(fr-fa)+2KCp

Масштаб гидравлических сопротивлений, определенный из формулы (23), представляется в виде:

Мх = и и 1 и* м<* ' (50)

х Mjr М?л МХ9 Mf2

При Mjf'1, М$„=1, Мрг ~ i из этой формулы полу-

чим выражение для определения коэффициента гидравлических сопротивлений, рекомендуемое И.ИЛеви для расчета размываемой модели,

При определении значения коэффициента гидравлических сопротивлений рекомендуется использовать также выражение (20)', Масштаб неразмывающей скорости ( ) для каждого конкретного случая расчета и проектирования модели устанавливается из формул (4)-(9).. Масштаб времени русловых деформаций (продолжительности деформаций по ширине, "глубине и длине русла) находится из уравнения баланса наносов

Мх Mtdt+Mt ТС U (52)

Моделирование гидравлических процессов в размываемых руслах с целью уменьшения- масштабного эффекта и обеспечения условия транспорта наносов рекомендуется выполнять при соблюдении критериев (Cu-V/V = LdBJTl '

B/hCF = idem ; Ьср]Ъта, « idem,' нр

Правильность разработанного метода моделирования была подтверждена результатами серий опытов, выполненных различными авторами (А.М.Мухамедов, М.А.Михалев, В.П.Троицкий, Т.Жураев, М.Р.Карапетян).

В разделе 7 на основе использования положений теории надежности изложены некоторые приемы расчета надежности канала на этапах проектирования и эксплуатации.

Объект крупного канала представляет собой совокупность функционально связанных элементов (реки-источники, водохранилища, водозаборные сооружения, насосные станции, мосты, перегораживающие сооружения, русло канала, водопо-требители и окружающая среда), которые взаимодействуют в процессе эксплуатации. Нормальное функционирование сооружений тракта канала определяется надежностью функций нирования его элементов и может быть выражено в виде:

P(l) = P{F1(PC ,tL,n)-Ft (<5L , tL , П)} , (53)

где _Fi (') - функциональное представление структуры канала и взаимосвязи его элементов в любой момент ti функционирования; f> - показатель надежности ¿ -го элемента канала; /£ - количество элементов канала; опера-

тор, определяющий влияние возмущающих факторов в процессах строительства и эксплуатации на показатели надежности.

При расчете надежности русла (вероятности обеспечения устойчивости русла) в течение заданного срока службы канала общее критериальное условие можно привести к виду: S » гДе Е и S - функции всех факторов, участвующих в описании рассматриваемого процесса или явления. Для описания стохастической природы нагрузки ( £ ) и несущей способности русла ( S ) в работе на основании результатов исследований по установлению теоретических законов распределения гидравлических параметров канала принят нормальный закон.

Для определения вероятности безотказной работы канала

использованы безразмерные параметры: У? = •ffifr*

т0 с* т*

— — - статистические коэффициенты запаса ра-

Ofir »>/>oi , С3> .

ботоспособности; Vf^Jffo > Vp0i~JjtyT ~ коэффициенты вариации нагрузки; • ~ <эрт - коэффи-

,2.г ,, i.t

м< = Лг" Mjr м*» Мх' . (49)

Масштаб гидравлических сопротивлений, определенный из формулы (23), представляется в виде:

_1 , (50)

М, ик < <

При =if Мрг - 1 из этой формулы полу-

чим выражение для определения коэффициента гидравлических сопротивлений, рекомендуемое И.И,Леви для расчета размываемой модели,

При определении значения коэффициента' гидравлических сопротивлений рекомендуется использовать также выражение (20)'. Масштаб неразмывающей скорости ( ) для каждого конкретного случая расчета и проектирования модели устанавливается из формул (4)-(9). Масштаб времени русловых деформаций (продолжительности деформаций по ширине,'глубине и длине русла) находится из уравнения баланса наносов

Л£2 ЁЬ + Мн И* + Mi Мд& = о . ; . м* дх д£ +Mt at+Mt ТЕ (52)

Моделирование гидравлических процессов в размываемых руслах с целью уменьшения масштабного эффекта и обеспечения условия транспорта наносов рекомендуется вы- . полнять при соблюдении критериев XVZ"U/1ГиР = LdBTTl/

в/hcp-idem ; Ъср]Ъта*= idem

Правильность разработанного метода моделирования была подтверждена результатами серий опытов, выполненных различными авторами (А.М.Мухамедов, М.А.Михалев, В.П.Троицкий, Т.Жураев, М.Р.Карапетян)'.

В разделе 7 на основе использования положений теории надежности изложены некоторые приемы расчета надежности канала на этапах проектирования и эксплуатации.

Объект крупного канала представляет собой совокупность функционально связанных элементов (реки-источники, водохранилища, водозаборные сооружения, насосные станции, мосты, перегораживающие сооружения, русло канала, водопо-требители и окружающая среда), которые взаимодействуют в процессе эксплуатации. Нормальное функционирование сооружений тракта канала определяется надежностью функционирования его элементов и может быть выражено в виде:

, (53)

гце^(') - функциональное представление структуры канала и взаимосвязи его элементов в любой момент ¿1 функционирования; Р1 - показатель надежности I -го элемента канала; ц - количество элементов канала; опера-

тор, определяющий влияние возмущающих факторов в процессах строительства и эксплуатации на показатели надежности.

При расчете надежности русла (вероятности обеспечения устойчивости русла) в течение заданного срока службы канала общее критериальное условие можно привести к виду: , где £ и Б - функции всех факторов, участвующих в описании рассматриваемого процесса или явления. Для описания стохастической природы нагрузки ( £ ) и несущей способности русла ( Э ) в работе на основании результатов исследований по установлению теоретических законов распределения гидравлических параметров канала принят нормальный закон'.

Для определения вероятности безотказной работы канала

использованы безразмерные параметры: ¡о = Ш'Й"'-

то чг Мр-

У/ — . - статистические коэффициенты запаса ра-

Ьрг ' ^01 ^^ ^

ботоспособности; > ~ коэФФициен"

ты вариации нагрузки; У, = &тгНр • ]/ а <эрт - коэффи-

т^р ' л №рт

\

циенты вариации несущей способности (сопротивляемости размыву грунта; обеспечения условий транспорта наносов).

В частности, выражение для расчета вероятности безотказной работы по условию обеспечения транспорта наносов в работе представлено в виде:

Р[г ? 0) * ф (. . , ), (54)

где Д - коэффициент корреляции между уОг иу^.; Ц-Р -Т}"1 Необходимый коэффициент запаса канала по ус-ломю'ч^Геспечения транспорта наносов устанавливается по формулам: ____

ц-оС^+^^-ос^г) ссг/сг) ;

Щг) - т^иу * (х- У- *> > (55)

и

'А УЛ *

где Ыр - квантиль нормального распределения, зависящий от вероятности незаиления русла.

Считается, что коэффициенты вариации нагрузок и несущих способностей стабильны и могут приниматься по прототипам. Функция работоспособности канала может быть выражена в виде Ч*(УI)~У1 ~УВ общем случае, когда имеет место // условий работоспособности ^ (у) У"О вероятность того, что все условия будут выполняться, т. е. не произойдет отказа, определяется по уравнению:

>0, % >0,..... , ^ >о) =

= ' -Т.Техр,

где 27=¡¡^ у; И] - определитель матрицы коэффициентов корреляции между условиями работоспособности; Эц - алгебраическое дополнение элемента р' в определителе 17 . У ' у

Приведены приемы расчета надежности канала: совмест*-ного выполнения условий работоспособности канала в случае изменения скорости потока (задача 1), при дискретном изменении расхода воды (задача 2) и при саморазмыве (задача 3); дан пример расчета. Разработаны рекомендации по расчету гидравлических и русловых режимов трактов водохозяйственных систем с учетом надежности их функционирования.

Для прогнозирования состояния канала диссертантом использован метод экспертных оценок. Сущность метода экспертных оценок заключается в проведении экспертами интуитивно-логического анализа проблемы с количественной оценкой суждений и формальной обработкой результатов. В качестве исходных статистических данных были использованы данные ведущих ученых по параметрам крупного канала, которые в дальнейшем интерпретированы в виде интеллектуального статистического эксперимента. Оценки удовлетворительно согласуются с расчетными по принятой математической модели.

При оценке эксплуатационной надежности канала его участки в совокупности приняты как система из независимых элементов.

Показатели надежности канала вычислены по формулам:

РЮ-е^оаН-в*9*; (57)

где Х0 ~ интенсивность отказов для характерных по инженерно-геологическим условиям участков канала.

Приведены примеры расчета с использованием разработанного метода прогнозирования показателей работоспособности канала на реальных статистических данных о частичных отказах характерных участков Каракумского канала, эксплуатируемых с 1957 года.

В приложениях к диссертации представлены: сводка современных методов гидравлического расчета крупных каналов в связных и несвязных грунтах; критический анализ формул для определения неразмывающих скоростей в связных и несвязных грунтах; сопоставление опытных значений неразмывающих скоростей водного потока в различных грунтах с установленными по формулам (4)-(9); данные о мутности потока и фракционном составе наносов, скорости и глубине потока при насыщении, близком к его транспортирующей способности; результаты сопоставления формулы (2-3) с данными экспериментов на каналах и на размываемых моделях; описание и анализ результатов экспериментов на каналах и в лабораториях; справочные данные о законах распределения случайных величин и критериях согласия; результаты статистической обработки гидравлических параметров канала, полученных по опытным данным и моделированием; определение и анализ числовых характеристик гидравлических параметров крупных земляных каналов, установленных по формулам (46); справки о внедрении результатов диссертационной работы, а также некоторые другие справочные и вспомогательные материалы.

В заключении констатируется, что совокупность материалов, изложенных в диссертации, представляет собой теоретическое обобщение результатов исследований и решение комплексной научной проблемы гидравлического расчета турбулентного движения взвесенесущего потока в открытых руслах и прогнозирования русловых деформаций при стационарном и нестационарном режимах течения воды. Рассмотрение этой проблемы необходимо для совершенствования и разработки методов решения большого круга инженерных задач русловой гидротехники при проектировании и эксплуатации водохозяйственных, энергетических и мелиоративных объектов (выбор трассы канала и его оптимальных параметров, обоснование местоположения створов и значений отметок элементов комплекса ГТС, расчет деформаций в бьефах гидроузлов, разработка мероприятий для охраны окружающей среды в связи с решением различных народнохозяйственных задач при использовании русел водото-

ков, управление водными ресурсами), а также для разработки научно обоснованных норм такого проектирования.

Основные результаты исследований состоят в следующем:

1. На основе обобщения имеющихся представлений о физике русловых режимов систематизированы и проанализированы данные теоретических и экспериментальных исследований взвесенесущего потока в земляных руслах и разработана классификация русловых режимов^ выявлены основные недостатки современных методов гидравлического расчета каналов; рассмотрены возможные направления дальнейшего развития этих методов.

2. Выполнен критический анализ существующих работ в области транспорта наносов; обработаны данные экспериментов, соответствующие различным русловым режимам; использованы методы динамики русловых потоков, механики грунтов, теории подобия и представления гидромеханики о структуре турбулентности скоростного поля, выраженной в виде комбинированной модели, что позволило:

уточнить и усовершенствовать методы и формулы для расчета неразмывающих скоростей в земляных руслах глубиной более 2 м и транспортирующей способности в отношении отдельных фракций наносов;

получить формулы для расчета неразмывающих скоростей на откосах канала, проходящего в несвязных грунтах;

установить) ряд закономерностей для гидравлических круп-ностей транспортируемых потоком наносов;

получить выражение для расчета расхода донных наносов и размеров гряд.

3. Разработана шкала коэффициентов шероховатости земляных русел, в которой учтены направленность русловых режимов в различных грунтах, условия строительства и эксплуатации канала, мутность потока и содержание руслофор-мирующих наносов. Получено решение некоторых задач гидравлики. Основные из них следующие:

о влиянии числа Рейнольдса на гидравлические сопротивления в зоне развитой турбулентности;

о коэффициенте Шези для подвижных русел больших размеров;

о связи коэффициента гидравлических сопротивлений и критерия плановой устойчивости русла;

о влиянии взвеси на гидравлические сопротивления потоков в деформируемых руЪлах.

4. На базе вышеперечисленных научных результатов разработаны и апробированы в проектной практике методы расчета гидродинамической устойчивости открытых русел, проходящих в связных и несвязных грунтах для стационарного расхода воды и при дискретном его изменении, а также метод гидравлического расчета канала по условию обеспечения транспорта наносов. Эти методы пригодны также для решения ряда оптимизационных задач, связанных с выбором трассы канала, его гидравлических параметров, а также параметров головных и внутрисистемных отстойников, обеспечивающих нормальную экологическую обстановку. Получены и обоснованы расчетные выражения допускаемых касательных напряжений по смоченному периметру призматического канала, сложенного связными грунтами, разработан и апробирован метод построения плана течений на переходном участке канала.

5. Разработаны математические модели и выведены выражения описания динамики насыщения потока наносами в процессе размыва по длине водотока, а также комплекс выражений, являющихся дальнейшим развитием концепции Лох-тина-Великанова о законе непрерывного взаимодействия потока и русла, учитывающих как гидравлические, так и грунтовые характеристики. На их основе получены и апробированы:

метод расчета общих русловых деформаций при стационарном течении воды на прямолинейном и поворотном участках водотока, сложенного однородными и неоднородными по крупности несвязными и связными грунтами, а также в бьефах гидротехнических сооружений;

метод совместного расчета общих русловых . деформаций и неустановившегося движения воды в период половодья (при отсутствии и наличии сосредоточенного бокового притока) с помощью "сшивки" поочередных решений уравнений Сен-Венана,' уравнения баланса наносов и других соотно-

шений, описывающих руслоформирующие процессы в отдельности для каждого расчетного интервала времени (или ступени времени).

В разработанных методах, в отличие от существующих, учтена совокупность физических факторов: направленность и закономерности развития русловых режимов, физико-механические свойства грунтов русла, мутность потока и фракционный состав наносов, осредненные характеристики турбулентности центральной и откосной частей канала и изменение гидравлических сопротивлений в процессе размыва русла.

6. Исследования по гидравлике потоков в деформируемых искусственных руслах, выполненные под научным руководством и при непосредственном участии автора настоящей диссертации, позволили разработать следующие полуэмпирические численные модели, нашедшие применение при научном обосновании проектов водохозяйственных и мелиоративных объектов:

модель гидравлического расчета и прогноза деформаций русла канала, проходящего в однородных по крупности несвязных грунтах при дискретном изменении расхода воды (RAZM1V -1)\

модель гидравлического расчета и прогноза русловых переформирований канала, проходящего в неоднородных по крупности несвязных грунтах

модель совместного расчета русловых деформаций и неустановившегося движения воды в период весеннего половодья ( RAZMIV-3) ;

модель расчета заиления русла

( ZA1L) .

Достоверность результатов расчетов по указанным моделям подтверждается экспериментальными данными настоящей работы и данными других авторов.

7. Искусственный водоток рассматривается с позиций теории надежности и математической статистики как сложная система, разбивающаяся на элементы и характеризующаяся самостоятельными входными и выходными функциями. На основе разработанных физических схем установившегося течения в призматических деформируемых руслах рассмотрены и решены следующие задачи:

создание статистической модели выбора теоретических законов распределения гидравлических характеристик водотоков;

оценка числовых характеристик выходных функций; расчет показателей надежности на этапе проектирования с учетом русловых режимов при стационарном расходе воды;

прогнозирование показателей надежности методом экспертных оценок;

прогнозирование эксплуатационных показателей надежности линейных участков канала по инженерно-геологическим признакам;

разработка модели расчета гидравлических и русловых режимов трактов водохозяйственных систем с учетом надежности их функционирования (UEFORM').

В целом, полученные результаты позволяют комплексно подойти к решению проблемы рационального использования водных ресурсов в народном хозяйстве и принимать оптимальные решения при обосновании выбора значений проектных и эксплуатационных параметров водохозяйственных, энергетических и мелиоративных объектов.

ОСНОВНЫЕ ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Алиев Т.А. Определение влекущей силы потока в связных грунтах.//Новые способы строительства и гидравлика гидротехнических сооружений, - М., ВНИИГиМ, 1978. Вып. 1, - С. 72-75.

2. Алиев Т.А. Расчет устойчивой формы русла крупных каналов в связных грунтах//Гидротехника и мелиорация, -1978. - № 1. - С. 29-31.

3. Алиев Т.Й., Плетнева Е.В. Расчет общего размыва канала в связных грунтах//Тр. МГМИ/Гидравлика, использование водной энергии. - 1979. -Т.61. - С, 114-121.

4. Алтунин В.С., Алиев Т.А., Халликличев Г.Р. Гидравлические расчеты устойчивого русла канала в легкоразмы-ваемых грунтах//Гидротехническое строительство, — 1980, -№ 2, - С. 11-26.

5. Шапиро Х.Ш., Алиев Т.А, Результаты исследований по размыву русел модельных и натурных каналов в связных грунтах//Вопросы строительства гидротехнических сооружений при межбассейновой переброске стока, - М,, ВНИИГиМ. 1980. - С. 48-69.

6. Алтунин В.С., Алиев Т.А. Современное состояние проблемы устойчивости земляных каналов//Обзорн. инф. ЦБНТИ Минводхоза СССР. - 1981. - № 14. - 72 с.

7. Алтунин В.С., Алиев Т.А'. Характеристики крупного канала в мелкопесчаных грунтах с различными показателями устойчивости русла//Гидравлические исследования в водном хозяйстве'. - М., В/О "Союзводпроект", 1982. - С. 718.

8. Алиев Т.А. Оценка гидравлического сопротивления крупного земляного канала с учетом размеров русла и донных форм//Исследование русловых процессов для практики народного хозяйства. - М„ МГУ, 1983. - С. 101-102.

9. Алиев Т.А. Методы расчета вертикальной деформации русла канала в связных грунтах//Тезисы докладов второй всесоюзной конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и эстуариев". - М., Институт водных проблем АН СССР, 1984. - т. 2. - С. 38-40.

10. Алтунин В.С., Алиев Т.А. Прогнозирование заиления водохранилищ и мелиоративных каналов//Докл. ВАСХНИЛ. - М., 1984. - С. 38-40.

11. Алиев Т,А. Метод определения вертикальной деформации русел рек и каналов в связных грунтах// Гидрофизические процессы в реках и водохранилищах. - М., Наука, 1985. - С. 168-172.

12. Алиев Т.А. Критерии устойчивости земляных кана-лов//Гидрофизические процессы-в реках и водохранилищах. -М„ Наука, 1985. - С. 177-180.

13. Алиев Т.А., Ходзинская А'.Г. Допускаемая скорость для несвязных грунтов//Гидротехника и мелиорация. - 1985. № 4. - С. 25-27.

14. Алиев Т.А, Каналы в связных грунтах//Гидротехни-ческое строительство. - 1985. - № 6. - С. 31-43.

15. Алиев Т.А. Устойчивые и переходные русловые режимы в каналах//Гидротехника и мелиорация. - 1987.-№ 1,— С. 20-23.

16. Алиев Т.А. Устойчивость оснований гидротехнических сооружений и каналов в неустойчивых грунтах// Экспресс-информация ЦБНТИ Минводхоза СССР//Мелиорация и водное хозяйство. Сер. 9. Изыскание и проектирование гидромелиоративных систем. - 1987, - Вып. 8. - С. 1-5.

17. Алиев Т.А., Зубкова Н.Г. Определение коэффициента Шези для русел больших размеров//Доклады ВАСХНИЛ. -М., 1987. - № 2. - С. 36-38.

18. Алиев Т.А., Янковская Л.Б. Новый критерий устойчивости русел водотоков//Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях. - М., - МГУ. - 1987. - С. 230-231.

19. Алиев Т.А. Прогнозирование общего размыва русла в структурно-неустойчивых грунтах//Проектирование истрои-тельство каналов и гидротехнических сооружений на структурно-неустойчивых грунтах. - М. - В/О "СоюзвОдпроект".-1987. - С. 49-54.

20. Алиев Т.А., Титов В.А. Модель прогноза деформации русла канала при поэтапном увеличении расхода . во-

ды//Основные вопросы надежности гидромелиоративных сооружений. Тбилиси, ГрузНИИГиМ. - 1988. - С. 10-18.

21. Алиев Т.А., Титов В.А. Экспертная оценка гидравлических параметров канала. Мелиорация и водное хозяй-ство//Экспресс-информация. - 1988. - Вып. 5. - С. 10—17.

22. Алиев Т.А. Влияние взвеси на гидравлические сопротивления открытых русел//Водные ресурсы. - 1988. -№ 1. - С. 51-59.

23. Алтунин В.С., Алиев Т.А., Грушевский М.С. Гидравлический расчет и прогнозирование русловых переформирований больших земляных каналов//Сб. научн. тр. У гидроло-гич. съезда. - Л., Гидрометеоиздат. Русловые процессы и наносы. - 1988. - С, 281-288.

24. Алтунин В.С., Алиев Т.А. Особенности взвесенесу-щего потока в канале и расчет надежности// Гидротехниче -ское строительство. - 1989. - № 7. - С. 9-15.

25. Алиев Т.А., Грушевский М.С; Расчет русловых деформаций при неустановившемся движении воды. - Распределение воды в мелиоративных системах. Фильтрационные, гидравлические и технические аспекты// Докл. польско-со-ветск. семинара. - Варшава, Фаленты, ИМУЗ. - 1989.-С. 180202.

26. Алиев Т.А., Бейдер Г.Н. Расчет надежности искусственных водотоков. Распределение воды в мелиоративных системах. Фильтрационные, гидравлические и технические аспекты//Докл. польско-советск. семинара. - Варшава, Фаленты, ИМУЗ*—1989, - С. 203-208.

27. Алиев Т.А., Бейдер Г.Н. Расчет неразмывающих скоростей потока по профилю осредненных скоростей, - Динамика и термика рек, водохранилищ и окраинных морей//Тез. докл. Ш Всесоюз. конф. - М„ 1989. - Т. 1, - С.273.

28. Алиев Т.А. Определение расхода донных наносов. Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве//Тез. Всесоюз. научно-техн. конф, - Новочеркасск, 1989, - Т. 1. - С. 230.

29. Савватеев С.С., Алиев Т.А. Способ определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта и устройство для его осуществления. — Заявка на изобретение -№ 4640924-15, Приоритет от 9.11,88 г. Решение о выдаче авторского свидетельства от 29,05,89 г.