автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Наносорегулирующее устройство бесплотинных водозаборов малой производительности из горных рек с высокой концентрацией взвешенных наносов

На правах рукописи <^^

РГБ ОД

ДОМРИНА Галипа Васнльсвпа ? 2000

НА1ЮСОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЕСПЛОТИННЫХ ВОДОЗАБОРОВ МАЛОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИЗ ГОРНЫХ РЕК С ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ

Специальности:

05.23.07 - "Гидротехническое и мелиоративное строительство" 05.2?. 16 - "Гидравлика и инженерная гидрология"

АВТО"НФЕРАТ диссертации на сот "ание ученой степени кандидата*", ическихнаук

Чо-\»'г.-рг.-.- •>■• ''ООО

Работа выполнена в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА).

Научные руководители - кандидат технических наук, доцент

Анохин A.M. - кандидат технических наук, доцент

Шкура В.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Иванов П.В.

- доктор технических наук, профессор Кузнецов Е.В.

Ведущая организация - Открытое акционерное общество, "Кубаньводпроекг", г. Краснодар

п

Защита состоится 29 мая 2000 г. в Ю00 час. на заседании диссертационного совета К 120.76.02 в Новочеркасской государственной мелиоративной академии по адресу: 346428 г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Пушкинская, 111 (ауд. 236).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГМА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан " "000 г.

Ученый секретарь диссертац'"4"""™

совета, кандидат технически: доцент

И ПЧ .J2-08Z.0V-5 ,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Дня предотвращения попадания наносов в водозаборы отечественными и зарубежными специалистами разработано значительное количество разнообразных гидротехнических сооружений и устройств. Многие из существующих решений и конструкций наносорегу-лирующих устройств эффективно работают в относительно стабильных гидравлических условиях взвесенесущих потоков и применяются, как правило, в составе крупных водозаборных узлов.

Попытки применения таких решений, и особенно стационарных конструкций наносорегулирующих сооружений и устройств в условиях бесплатинных водозаборов малой производительности из горных рек, оказались неэффективными в связи с резкими изменениями характеристик потока в них. В результате через такие водозаборы взвешенные наносы, в том числе и крупные песчаные фракции, попадают в оросительную сеть, что приводит к заилению каналов и разрушению сооружений.

Для уменьшения указанного негативного воздействия необходимо разработать достаточно простые, легко регулируемые и надежные нано-сорегулирующие устройства для бесплотшшых водозаборных узлов, что и предопределило выбор темы научного исследования.

Цель работы — разработка и гидравлическое обоснование конструкции наносорегулирую'щего устройства для бесплотинных водозаборов малой производительности из горных рек с высокой концентрацией взвешенных наносов.

Задачи псследовапнн:

— определить гидравлические и гидротехнические требования к конструкции наносорегулирующего устройства для перераспределения взвешенных наносов по глубине потока;

— установить принципиальную возможность управления кинематической структурой взвесенесущего потока и перераспределения взвешенных наносов по глубине посредством свободноподвешенных водопроницаемых щитов;

разработать простую, легко регулируемую и многофункциональную ''гчструкцию наносорегулирующего устройства для бесплотинных водозаборов малой производительности из горных рек с высокой концентрацией взвешенных наносов и значительными колебаниями параметров потока;

— гидравлическими исследованиями обосновать параметры предложенной конструкции наносорегулирующего устройства, обеспечивающего требуемое перераспределение взвешенных наносов по глубине потока на необходимой для нормальной работы бесплотинного водозабора длине участка водотока;

— разработать рекомендации по проектированию одного или каскада наносорегулирующих устройств в составе водозаборного сооружения.

Автор защищает:

— принципиальную схему и конструкцию наносорегулирующего устройства на базе свободноподвешенных водопроницаемых щитов для бесплотинных водозаборов малой производительности из водоисточников с высокой концентрацией взвешенных наносов и значительным диапазоном колебания расходов воды в них;

— результаты гидравлических исследований и полученные на их основе математические модели, обосновывающие влияние параметров устройства на трансформацию эгаоры скоростей в водотоке и перераспределение взвешенных наносов по глубине потока;

— методические и практические рекомендации по выбору оптимальных параметров каскада наносорегулирующих устройств, обеспечи-

вающнх заданную трансформацию концентрации взвешенных наносов перед водозаборным сооружением.

Научпую потопу работы составляют:

— экспериментально установленная возможность управления структурой течений и тр;шсформатши эгаоры распределения взвешенных наносов по глубине взвесенесущего потока посредством свободноподвешен-ных водопроницаемых щитов, размещенных в поверхностных слоях или толще потока под углом к направлению течения в нем;

— новая конструкция наносорегулирующего устройства, обеспечивающая перераспределение взвешенных наносов с поверхностной части потока в его придонную часть (A.C. № 1634746);

— данные экспериментальных гидравлических исследований и установленные на их основе закономерности влияния параметров устройства и речного потока на скоростную структуру потока, деформированного под воздействием наносорегулирующего устройства;

— математические модели, описывающие степень и характер шп'т ния параметров устройства на кинематические характеристики потока

Практическая ценность работы заключается в рекомендациях по расчету параметров и конструировании многофункционального наносорегулирующего устройства для малых бесплотшшых водозаборов из водотоков с высокой концентрацией взвешенных наносов, позволяющего:

— за счет трансформации эпюры распределения наносов по глубине потока снизить количество поступающих в водозабор взвешенных наносов крупных фракций;

— за счет простоты и мобильности конструкции осуществлять необходимое перераспределение наносов в изменяющихся условиях водотока;

— улучшать условия транспорта наносов в придонной части поток за счет увеличения скоростей течения в ней;

— обеспечивать промывку донных отложений на заиленных участ ках каналов (русел) и создавать условия длч предотвращения попадания ] водозабор молоди рыб.

Личный вклад автора состоит:

— в гипотезе о целесообразности применения наносорегулирующе го устройства из продольных пластин;

— в выполненных лабораторных гидравлических исследованиях I участии в проведении натурных испытаний устройства;

— математической обработке данных, анализе математических мо делей и разработке рекомендаций по проектированию устройства.

Разработка конструкции устройства и методик экспериментальные исследований осуществлена совместно с М.Н. Цивиным и О.Л. Кольчспко.

Методы псследоваини. Задачи, поставленные в работе, решали« путем лабораторных и натурных гидравлических исследований с использованием методов физического моделирования и матемашческого иланн-рования эксперимента

Оценка достоверности научных результатов. Гидравлические исследования выполнены с применением апробированных методик. При измерениях использовалась оттарированная государственной метрологической службой контрольно-измерительная аппаратура с проверкой результатов и зависимостей посредством статистического анализа.

Апробация работы. Основные положения работы до клады пачнсь и были одобрены на: научно-технической конференции момпдыч ученик п специалистов "Пути ускорения внедрения достижений научно-технического прогресса в практику изыскательских и проектных рабоГ' (г. Ростн-на-Дону, 1988 г.), Всесоюзной научно-практической конференции "Новы-

шение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве" (г. Новочеркасск, 1989 г.), научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы мелиорации, водохозяйственного строительства и орошаемого земледелия Ставропольского края" (г. Ставрополь, 1989 г.), Республиканском научном семинаре по гидравлике открытых русел и сооружений при КАДИ (г. Киев, 1989 г.), научно-практической конференции "Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа" (г. Новочеркасск, 1990), региональной конференции "Современные проблемы планирования и управления водохозяйственными системами" (г. Новочеркасск, 1990 г.), научно-практической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решение комплексных проблем мелиорации Дона" (г. Новочеркасск, 1990 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Экономические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель" (г. Новочеркасск. 1995 г.), научно-практической конференции "Актуальные вопросы мелиорации земель и комплексного использования водных ресурсов" (г. Новочеркасск, 1998 г.), научных семинарах кафедр гидравлики и гидротехнических сооружений НГМА (1997-2000 гг.).

Работоспособность конструкции подтверждена в процессе испытаний опытного образца устройства на водозаборе в канал "Подпитывающая Аксыр" из р. Черек.

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в девяти печатных работах, в том числе авторском свидетельстве на изобрел сине.

' ':р)тстура п обьем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, приложений и списка литературы. Общий объем днесертции 204 страницы, в том числе 187 страниц машинописного текста, 60 рисунков. 14 таблиц, II приложений и списка литератур!,I.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследований, дана характеристика основных положений работы.

В первой главе выполнен обзор научных работ, посвященных разработке методов и устройств по управлению наносным режимом в водотоках. Отмечен вклад известных ученых и специалистов в области русловой гидротехники: С.Х. Абельянца, С.Т. Алтушша, B.C. Алтунина, КФ. Артамонова, Г.И. Баренблатта, М.А. Дементьева, М.А. Великанова, В.Н. Гончарова, А.Н. Гостунского, Н.Ф. Данелия, Г.В. Железнякова, Е.А. Замарина, Н.С. Знаменской, И.В. Егиазарова, Ю.А. Ибад-заде, Ю.Г. Иваненко, П.В. Иванова, И.Ф. Карасева, Е.В. Кузнецова, B.C. Чап-шенкова, A.M. Латышенкова, И.И. Леви, Н.И. Маккавеева, Ц.Е. Мирцху-ланы, Я.А. Никитина, В.В. Пославского, К.И. Россинского. Г.И. Шамова. В.А. Шаумяна, Х.Ш. Шапиро, Г.С. Чскулаева, А.Г. Хачатряна и других специалистов в разработку теории и практики проектирования и эксплуатации водозаборов, создания сооружений и устройств по управлению распределением взвешенных наносов и предотвращению попадания их в водозаборы и водопроводящую сеть оросительных систем. В результате анализа подтверждена актуальность разработки эффективных конструкций наносорегулирующих устройств, работающих на принципе управления наносным режимом взвесенесущего потока через регулирование и трансформацию его скоростной структуры, путем введения в поток неравномерно распределенных по его сечению местных сопротивлений.

. Во второй главе дается научное обоснование конструкции паносо-регулирующего устройства, сформулированы гидравлические и щдрснсх-нические требования к ней, дано описание предлагаемой конструкции и приведены данные экспериментальных исследований, подтверждающих ее работоспособность.

Конструкция наносорегулирующего устройства должна удовлетворять следующим гидравлическим требованиям: иметь высокий коэффициент гидравлического сопротивления, за счет чего может производиться заданная трансформация распределения скоростей и взвешенных наносов по глубине потока; обладать высокими выравнивающими свойствами для обеспечения равномерного распределения потока на определенной его части по глубине; интенсивность турбулентности, генерируемой устройством, особенно в части величины вертикальной составляющей пульсацн-онной скорости, должна быть минимальной; осуществлять трансформацию эгаоры распределения скоростей по глубине путем уменьшения их только в верхней части потока; выдерживать значительные динамические нагрузки, создаваемые набегающим потоком; быть статически устойчивой и не допускать нерегулируемого колебания конструкции под воздействием течений.

Кроме этого, устройство должно обеспечивать выполнение следующих гидротехнических требог^ип: устройство не должно забираться плавающим мусором и иметь необходимую пропускную способность; не иметь поперечных связей, генерирующих турбулентность потока; конст-

I

рукция устройства должна быть простой и позволять гибко изменять свои параметры в соответствии с изменением условий протекания потока и транспорта им взвешенных и влекомых наносов; конструкция должна отвечать требованиям многофункциональности и, в частности, не только перераспределять концентрацию взвешенных наносов, но и способствовать их транспортировке к наносоотводящим трактам, обеспечивать смыв отложившихся наносов, создавать положительный рыбозащитный эффект; обеспечивать выполнение требований по наделсности, экономичности, ремонтопригодности и технологичности.

Всем вышеуказанным требованиям отвечает конструктивная схема наносорегулирующего устройства, представляющего собой водопроницаемый щит, составленный из наклонно расположенных в потоке стержней или пластин прямоугольной формы, закрепленных на несущей конструкции, размещенной над поверхностью потока (рис. 1).

1 - несущая балка; 2 - стержни или пластины; 3 - ось вращения щита. Рисунок 1. — Принципиальная схема конструкции наносорегули-

Для оценки приемлемости конструкции и соответствия ее сформулированным требованиям были выполнены экспериментальные исследования.

Исследования проводились в горизонтальном прямоугольном гидравлическом лотке шириной 0,25 м и длиной рабочего участка 8 м. Для создания сопротивлений использовались деревянные щиты, изготовленные из брусков сечением 1x1 см и 1,5x1,5 см, и металлические щиты из полос шириной от 0,5 до 4 см. Шаг решетки Г варьировался от 1 до 6 см. Щиты имели возможность углового перемещения. Глубина погружения щита Ип изменялась от 0,16Л до Л, угол наклона /? щита к вертикали варьировался от 0 до 65°.

рующего устройства

и

Изучение характера изменения осредненных и и актуальных скоростей иа осуществлялось с помощью автоматизированной системы, состоящей из дискретного датчика, усилителя-формирователя импульсов, частотомера-секундомера и быстродействующего самописца. В качестве датчика использовалась четырехлопастная микровертушка с диаметром ротора 9 мм, шириной лопасти 4 мм, нижним пределом измеряемой скорости 0,07 м/с и верхним пределом 2-2,5 м/с. Время записи информации на самописец колебалось от 20 с до 1,5 мин.

Исследованиями установлено, что при введении щита в верхнюю часть потока происходит ожидаемая трансформация эпюры скоростей — за щитом скорости уменьшаются, а в нижней, не перекрытой щитом части потока, увеличиваются (рис. 2).

Несмотря на вырождение трансформированной эпюры по мере удаления от щита, влияние его на эпюру скоростей сохраняется на расстояние I - ($- 9)1г от щита (рис. 3). В связи с чем для увеличения протяженности ретулируемого участка была выдвинута идея использования каскада (двух и более) наносорегулирующих устройств.

Влияние щитов на уровень турбулентности оценивалось по величине продольной актуальной скорости иа и параметру турбулентности M = иа/и. Исследования показали, что в трансформированном потоке мгновенные скорости иа изменяются пропорционально изменению осредненных скоростей, а интенсивность гурбулентности в верхней части потока уже на расстоянии / = 1,7h от осп щита находится на уровне, характерном дчя свободного потока (см. рис. 3,п).

Выполнена опенка влияния водопроницаемых щитов на взвешивающую способность верхней, "заторможенной" части ноiока путем моделирования поведения взвешенных наносов с помощью шариков-

a) y/h ulv 0167

0.333 0.5 0.667 0.833 1.0

-0,5

ujv

б) у/ь

0.167 0.333 0.5 0.667 0.833 1.0

1.32

-0,5

В) У/h M 0.167 0.33? 0.5 0.667 0.833 1.0

1.26

-0,5

0,9 1,18

0,9

1.39

1,1

1,18

1.1

1.36

0.9

1.1

- 0.81 f 0.82 J 0.92

1.05 0,88 0.87 \ 0.87

1 .04 0.87 0.87 1 0,97

1.00 \\ 0.82 0.85 0.87

0.98 1.27 1.27 \ 1.17

0.95 1,36 \ 1.34 ^ 1.33 \

1,7

1.24

1.7

1.К.Ч .-25 / 1.26 /

1.26 Ч\ 1.18 / 1,1 1

1.19 1.23 \ 1.36 \

1.24 \ 1.37 \ 1.24 )

1.27 1.21 / 1.19 ]

1.27 1.19 [ Ш

1.32

1.20

1.21

1.17

1.1»

1.21

l - IX

1.7

l/h

жз 1.02 / 1.03 / 1.10 /

1.32%. 1.04 1.05 1 1.05

1.24 1.07 1.18 \ 1.05

1.24 \\ 1.12 1.05 / 0.97 /

1.24 1,4 \ "¿ГЧ 1,45 \

1.21 1.62 | 1.5, 1.57 \

l/h

l h

a) u/v = f(y/h)- 6) uajv = /(y/hj- в)M = ua/u =f(y/h). Рисунок 2. — Эгаоры распределения характеристик потока по глубине.

индикаторов различной гидравлической крупности диаметром 4 и 8 мм. Изменение взвешивающей способности верхней части потока, трансформированного двумя последовательно установленными водопроницаемыми щитами, оценивалось по величине относительной частоты (Р) попадания индикаторов различных фракций в верхнюю часть ноюка. Установлено, что в потоке со щитами при оптимальной длине участка осаждения индикаторов 1 = &,5И произошло снижение частоты попадания индикаторов всех фракций, причем крупные фракции вообще перестали попадать в

б) 1,4 uJv 13 1Д 1,1 1

0,9 0,8 в) 0 М 1,7 1,6 1.5 1,4 1.3 1,2 1,1 1

7 //л 8

-1=1см —в— 1=2см —л— Мсм —*— Ск нэток

7 Ш 8

1=1 см -в—1=2 см—л—1=4 см-*-Св. поток

0 1 2 3 4 5 6 7 Иг 8

а) и/у = /(1/И)- б) = /Г//ЛЛ в) М = /Г //й>.

Рисунок 3. — Графики изменения скоростных характеристик течений за щитом по длине потока на глубине у/И — 0,33.

верхнюю ловушку, что свидетельствует о снижении взвешивающей способности верхней части трансформированного потока (рис. 4).

Выполненными исследованиями обоснована принципиальная возможность трансформации кинематической структуры взвесенесущего по-

Д) — поток без щитов; Рщ — с двумя щитами.

Рисунок 4. — Относительные частоты попадания индикаторов в верхнюю часть потока

тока предложенной конструкцией устройства и его управляющего воздействия на перераспределение взвешенных наносов по глубине потока.

В третьей главе произведен выбор основных факторов, определяющих воздействие конструкции на поток, и установлено их влияние на гидравлические характеристики трансформированного потока

Ан<ишз факторов, определяющих явление, показал следующее:

— коэффициент гидравлического сопротивления щита £ яш-яется трудно управляемой величиной ввиду его неоднозначности и зависимости от скважности щита т, угла его наклона к потоку и числа Яеа;

— параметры, характеризующие степень перекрытия потока щитом (коэффициент живого сечения ^о/^ и коэффициент стеснения потока Рщ ¡1*1 )> не дают информации о характере распределения сопротивления по сечению потока При различных скважности и глубине погружения щита возможно получение одинаковых значений Рь или но при этом гидравлические характеристики потока за щитом не совпадают;

— для определения величины перекрытия щитом живого сечения потока и характера распределения сопротивления по глубине потока необходимо совместно учитывать глубину погружения щита Ип и его скважность т. Распределение сопротивления по ширине потока характеризуется сочетанием параметров скважности щита и.шага решетки I.

В результате анализа и поисковых экспериментов были выделены пять основных факторов, определяющих трансформирующие свойства щита: скважность (т = Го¡Г\), относительная глубина погружения (/?„//?), параметр частоты установки стержней Ь = [1п/с(а + Ь)], угол наклона /?, средняя скорость в живом сечении потока перед щитом V.

В четвертой главе на основе экспериментальных исследований установлены зависимости, описывающие взаимосвязь между средней скоростью в живом сечении потока V, геометрическими параметрами щита (т.Ь.р.Ъп) и характеристиками трансформированного потока.

Для оценки эффективности трансформирующего влияния щита на структуру потела использовались следующие параметры:

— параметр, характеризующий снижение местных скоростей в верхней части потока У1 = йв/V. где ив — средневзвешенная скорость по глубине погружения щита на расстоянии 1—Н от точки пересечения плоскости щита с дном лотка;

— параметр, характеризующий увеличение скорости в нижней, не перекрытой щитом части потока У2 = ы„/и, где ин —средневзвешышая скорость на участке от нижней кромки щита до дна лотка;

— параметр, описывающий длину участка восстановления трансформированной эгаоры по длине потока 73 = 1(о,95у>/Л, где 1(о,95и) — расстояние от оси щита до точки, в которой параметр П достигает значения П = 0,95.

Анализ выбранной совокупности факторов показал, что все они соответствуют условиям управляемости, независимости, однозначности и совместимости. Уровни варьирования факторов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уровни варьирования основных факторов

Уровни факторов Факторы

».м/с^; (Х2) Р,°(Х3) Ь(ХО т (ХЪ)

Верхний (+1) 0,6 0,500 60 1,02 0,667

Основной (0) 0,4 0,667 45 1.71 0,500

Нижний (-1) 0,2 0,833 30 2,40 0,333

При планировании эксперимента за основу был принят план Хартли В5, а для получения математических моделей, адекватных изучаемому

процессу, был использован модифицированный метод последовательного планирования эксперимента с обратной связью между проведенгем активного эксперимента и достройкой исходного плана до плана, близкого к О -оптимальному.

В результате получены три математические модели в виде:

У1 = ыв/г = С,87514 - 0,01256 X! - 0,0525 Х2 + 0,0799 Х3 + 0,08155 Х4 +0,02704 Х5+ 0,00892 ХЛ + 0,0206 Х,Х3 + 0,01252 ХЛ + 0,01873 Х,Х3

- 0,00675 ХгКз - 0,01686 ХА + 0,02063 Х2Х5 - 0,05429 Х3Х5 + 0,02129Х22 +0,02533 Х42 - 0,01715 Х32 - 0,10007 Х22Х1 - 0,10068 Х22Х3 + 0,04832 Х22Х3+0,0629 Х32Х! + 0,12317 Х32Х3 - 0,08336 Х3%.

ын/и = У2 = 1,03836 - 0,0251 X! + 0,06532 Х2 - 0,01555 Х3 - 0,0685 Х4 +0,04890 Х3+ 0,02275 Х,Х2 - 0,01072 Х,Х3 + 0,00802 ХЛ + 0,01247 Х,Х,

- 0,01206 Х2Х3 + 0,03242 ХЛ + 0,02129 X2XS - 0,01851 ХЛ + 0,02117 Х3Х3 + 0,05349 X!2 - 0,02977 Х22 + 0,02533 X,2 + 0,09399 Х32 - 0,05637 Х32

- 0,0271 Х^- 0,0269 Х22Х3 - 0,04495 Х2% + 0,13739 Х22Х3 -0,12225 Х32Х5 + 0,05031 Хд2Х2 - 0,133343 Х,2Х3 + 0,09051 Х52Х4.

УЗ = /0,95У = 3,0686 + 0,65318 Х1 + 0,99926 Х2 - 0,60163 Х3 - 0,57508 Х4 + 0,50245 Х5 - 0,71039 Х,Х2 - 1,24309 ХЛ + 1,14165 Х,Х5 - 0,78604 Х2Х3 -0,41601Х2Х5 - 0,32902 Х3Х4 - 1,47013 ХзХ, + 0,2537 Х,Х5 - 0,31837 Х22 + 0,13303 Х32 - 0,99271 X,2 + 0,33059 X,2 + 1,11619 Х,2Х2 + 0,81073 Х,2Х, + 0,48313 Хз^!-1,82649 Х32Х5- 0,73779 Х,^-1,18741 Х^Х,- 1,31217 Х,2Х5.

Дополнительно для описания характера изменения параметра uejv по длине потока был введен еще один фактор — расстояние от оси щита, который изменялся на трех уровнях I = 2h (Xq=—\), l = Ah (Xf, =0^, I = 6h (Xq =4-1,) и получена математическая зависимость

74 = Ue/v = 0,98484 - 0,03031 Xi - 0,04547 X2 + 0,03971 X3 + 0,04313 X4

- 0,01217 Xj+ 0,07897 Xi + 0,00533 XiX2 + 0,01841 X,X, + 0,01466 X,X4 + 0,02164 X2X3+ 0,00863 X2X« + 0,00875 X3X5 - 0,0272 XÄ - 0,00637 X4X6

- 0,02898 XsX« - 0,01999 X32 + 0,0302 X42 - 0,02056 X,2 - 0,03005 X«2

- 0,01208 Х,2Хз- 0,02407 X22X« - 0,03838 X32X4 + 0,04666 X3% + 0,02111 Х«2Х5

- 0,00929 XiXjX« + 0,0097 XjXJX«.

В пятой главе было изучено управляющее воздействие исследуемых факторов на гидравлические характеристики потока за щитом на основе анализа получешшх зависимостей по определению Y1, Y2 и КЗ. В качестве примера на рисунках 5 и 6 приведены поверхности отклика вида Y\,Y3 = f(v,m) при X2.X3.X4 = const и графики вида Л. Y3 = f(hnjh, ß).

В результате анализа установлено:

— увеличение средней скорости движения воды повышает эффект снижения скоростей в верхней части потока при hn/h ~ 0,5...0,66 и уменьшает эффект повышения скорости донных и придонных слоев;

— увеличение угла наклона щита от 30° до 60° уменьшает эффективность работы щита как по снижению скоростей за щитом в верхней части потока, так и по увеличению скоростей в нижней части потока;

—- наибольшая эффективность по замедлению верхних слосп потока наблюдается при глубине щиружения щита /?„ = (0,5 — 0,6)1г, парамефе частоты стержней L = 2.4 и скважности т = 0,333;

— оптимальный режим трансформации эшоры, позволяющий обеспечить максимальную эффективность гашения скоростей верхней части

0.5В 0,66„

XI о

0,4 Ц м/с

Рнсунок 5. — Влияние изменения средне!'} скорости пел ока Х\) и скважности щита т(Хъ) на эффск-тивность работы щита на Л (1) и УЗ (2).

Рисунок 6. —Влияние глубины погружения и \гла наклона щита на эффективность работы конструкции.

потока (F1 < 0,66) при максимальной длине участка восстановления трансформированной эпюры (.КЗ > 8), наблюдается при сочетании уровней факторов: hn/h = 0,5, /7 = 30°, L = 2,4, тп = 0,33;

— наибольшая стабильность работы щита в широком диапазоне изменения средней скорости потока достигается при h„/И - ОД /? = 30°, L =2,0, m =0,333;

— максимальный эффект увеличения скоростей в нижней части потока на значительном расстоянии от щита обеспечивается условиями hn/h =0,666...0,75, /7= 30...40°, L = 1,02...2,4, m = 0,333...0,5;

— максимальное увеличение донных скоростей за щитом достигается при hn/Л = 0,75...0,85, /?=30...35°, L =2,0...2,4, m = 0,333...0,45.

В шестой главе приводятся рекомендации по проектированию каскада наносорегулирующих устройств и результаты исследований эффективности их работы на примере головного водозабора в канале "Подпитывающая Аксыра" из р. Черек.

Исходными данными для проектирования каскада щитов является

средняя скорость в живом сечении потока в подводящем канале V i

(диапазон изменения V), глубина воды в канале h, минимальная гидравлическая крупность наносов, подлежащих осаждению G)m,n, геометрические размеры и положение водозаборного отверстия.

Методика расчета размеров конструктивных элементов щитов и их количества, в зависимости от поставленной задачи, состоит из следуюших этапов.

1. Определяется глубина погружения щита hn из условия перекрытия щитом осветляемого слоя 1госв и заглубления нижней кромки щита ниже отметки порога водозаборного отверстия на 15-20 см.

2. По уравнениям Y\ = ue/v и УЗ = /Q g5ü производится подбор конструктивных параметров щита ß, L, т, обеспечивающих минимальный уровень скоростей в верхней части потока за щитом Г1 —> min при максимальной длине участка восстановления эторы Y3 —> тах для принятых значений V и hn или при V = var.

3. Определяется расстояние между щитами 1щ по уравнению

73 = /0рдля подобранных параметров V, hn, ß, L, т.

4. Рассчитывается высота h¡ осаждения частицы гидравлической крупностью úimin на участке между щитами 1щ (с использованием зависимости 74 = usjv = f( v,hn,ß,L,m,l)).

5. Определяется количество щитов, необходимое для осветления слоя высотой hoce (N — hoctí/h¡).

Проектировшше устройства для увеличения скоростей в нижней части потока заключается в подборе соотношения параметров, отвечающих условию 72 = uH/v —> тах.

На основании проведенных исследований были разработаны рекомендации по реконструкции головного водозабора на канале "Подпитывающая Аксыра" из р. Черек (рис. 7).

Приведены результаты исследований эффективности работы каскада из двух устройств в подводящем канале водозабора "Подпитывающая Аксыра" при расходах воды в канале Q = 2,5 м3/с и 3,4 м3/с. Расчет параметров ~üH/v и йд/v по данным измерений и сравнение их значении с рассчитанными по математическим моделям, показал, что относительная погрешность расчета не превышает 10 %. Измерения мутности верхних слоев воды в створе сопряжения канала и водоприемника показали, что

1 - подводящий капал; 2 - отводящий канал; 3 - сбросной капал; 4 - водопроницаемые щиты; 5 - наносона-правлятощий порог; 6 - разделительная плита; 7 - фиксаторы положения щитов.

Рисунок 7. —Схема реконструкции водозаборного сооружения.

при введении щитов в поток мутность верхних слоев потока снижается на 21-26%.

Приводятся данные расчета экономической эффективности от применения предложенной конструкции наносоре1улируюшего устройства. При снижении па 22.5 % количества наносов, поступающих в калал "Подпшыпшощая Лксыра", объем очистки мсжхозянствепнон и внутрихозяйственной оросительной сети снизился на 5725 м3.

Намечены перспективы развития применения предложенной конструкции при решении различных задач гидромелиоративного строительства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа имеющихся научных работ и инженерных решений в области защиты водозаборов от попадания в них взвешенных наносов обоснована актуальность разработки эффективных конструктивно простых и легкорегулируемых конструкций устройств для управления наносным режимом в водоисточниках перед бесплотинными водозаборами малой производительности, устраиваемыми на реках с изменяющимися скоростями течения, количеством и гранулометрическим со.тавом взвешенных и влекомых наносов.

2. Сформулированы требования и на их основе разработана конструктивно простая, легкорегулнруемая, многофункциональна, соответствующая гидравлическим и гидротехническим требованиям конструкция наносорегулирующего устройства для перераспределения концентрации взвешенных наносов по глубине потока перед бесплотинными водозаборами малой производительности, устраиваемых на водотоках с изменяющимися скоростями течения, количеством и гранулометрическим составом взвешенных и влекомых наносов (A.C. № 1634746).

3. Обоснована принципиальная возмолсиость трансформации кинематической структуры взвесенесущего потока и перераспределения концентрации взвешенных наносов по глубине поiока предложенной конп рукцией наносорегулирующего устройства, а также возможнойь испочь-зования его для смыва донных отложений и предотвращения попадания молоди рыб в водозаборы.

4. По результатам гидравлических исследований получены математические модели, позволяющие оценить и охарактеризовать степень влияния параметров конструкции на трансформацию эпюры скоростей потока по вертикали и перераспределение концентрации взвешенных наносов по глубине для различных условий водотока.

5. Разработана методика выбора оптимальных параметров наносо-регулирующего устройства для заданных условий водотока и рекомендации по проектированию каскада наносорегулирутощих устройств, обеспечивающего снижение количества взвешенных наносов, попадающих в водозабор, до 23 %.

6. Дано экономическое обоснование применения конструкции нано-сорегулирующего устройства и определена перспектива его дальнейшей разработки в направлении расширения спектра условий его применения.

Осповпос содержание диссертации пзложспо в следующих pañí) ras:

1. Перераспределение концентрации взвешенных наноси по глубине погона с помощью свободно подвешенных водопроницаемых шитов

//Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском i

хозяйстве (Тез. конф. 25-29.09.89). /ЮжГипроводхоз, НИМИ. - Новочеркасск, 1989. - Ч. 1. - С. 153-156 (в соавторстве).

2. Исследование влияния свободноподвешенных водопроницаемых щитов на кинематическую структуру потока //Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа (Тез. конф. 29.05-1.06). / НИМИ. - Новочеркасск, 1990. - С. 172.

3. Анализ факторов, влияющих на трансформацию потока за водопроницаемым пином //Вклад молодых ученых и специалистов в решение комплексных проблем мелиорации Дона (Тез. научн.-практ. конф. 18-19.09). /НИМИ. - Новочеркасск. 1990. - С. 36 (в соавторе! не).

4. Трансформация скоростной структуры потока за свободноподве-шеннымн водопроницаемыми щитами //Гидравлика и гидротехника: Респ. межвед. науч.-техн. сб./Мнн-во высш. и сред. спец. обр. УССР. - Киев: Технка, 1990. - Вып. 50. - С. 81-85 (в соавторстве).

5. АС № 1634746 СССР. Водозаборное сооружение - Опубл. БИ № 10 15.03.91(в соавторстве).

6. Реконструкция водозабора из р. Черек на канале "Подпитывающая Аксыра" в Кабардшю-Балкарии //Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и орошаемого земледелия (Материалы Всерос. науч.-нракт. конф. 25-28.09.96). /НИМИ. - Новочеркасск, 1996. -Ч. 1.-С. 65-68.

7. Вероятностная оценка эффективности управления наносным режимом взвесенесущего потока путем трансформации эпюры скоростей //Мелиорация антропогенных ландшафтов: Сб. науч. тр. /НГМА. - Новочеркасск, 1997. - Т. 3. - С. 37-40.

8. Исследование гидравлики потока, трансформированного чодо-прошщаемыми щитами //Актуальные вопросы мелиорации и использования природных и техногенных ландшафтов: Сб. науч. тр. /НГМА. - Новочеркасск, 1998. - С. 191-193 (в соавторстве).

9. Влияние глубины погружения решетчатого щита на формирование структуры потока /'/Проблемы строительства и инженерной экологии (Сб. тр. по материалам науч.-пракг. конф.). /ЮрГТУ. - Новочеркасск, 2000.

Подписано в печать 27.04.2гю!Яираж 100 экз. Заказ Н2

Типография НГМА г. Новочеркасск, > Пушкине;:."^. 111

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ И ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Закономерности распределения мутности по глубине потока.

1.2. Методы и устройства для регулирования наносного режима потока.

1.3. Методы и устройства для деформации эпюр скоростей по глубине и в плане.

Выводы по главе.

2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАНОСОРЕГУПИРУЮЩЕГО

УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ

ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ ПО ГЛУБИНЕ ПОТОКА.

2.1. Конструкция устройства для трансформации эпюры скоростей и концентрации взвешенных наносов по глубине потока

2.2. Экспериментальная установка и методика проведения обосновывающих конструкцию устройства гидравлических исследований

2.3. Измерительная аппаратура и технология экспериментальных гидравлических исследований.

2.4. Экспериментальное обоснование приемлемости свободнопод-вешенных водопроницаемых щитов для трансформации скоростей течения и регулирования концентрации наносов по глубине потока.

Выводы по главе.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

3.1. Коэффициент гидравлического сопротивления щита.

3.2. Глубина погружения щита.

3.3. Угол наклона щита.

3.4. Средняя скорость потока.,.:.

Выводы по главе.

4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ТРАНСФОРМАЦИИ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ

4.1. Уровни варьирования факторов и параметры оптимизации.

4.2. Выбор плана эксперимента

4.3. Расчетные зависимости, характеризующие показатели и степень трансформации профиля скорости.

Выводы по главе.,.

5. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ВЛИЯНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЩИТА И ПОТОКА НА ТРАНСФОРМАЦИЮ

ЭПЮРЫ СКОРОСТЕЙ.

5.1. Характер изменения кинематических характеристик потока за щитом.

5.2. Анализ степени трансформирующего влияния исследованных факторов на гидравлические характеристики потока за щитом.

5.3. Закономерности изменения гидравлических характеристик по длине потока

5.4. Анализ межфакторного влияния параметров конструкции и потока на эффективность работы водопроницаемого шита.

Выводы по главе.

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ КАСКАДА

ВОДОПРОНИЦАЕМЫХ ЩИТОВ.

6.1. Методика расчета параметров и количества водопроницаемых щитов.

6.2. Конструктивное решение и эффективность работы щитов на примере водозабора в: канал и "Подпитывающая Аксыра" из реки Черек.

6.3. Экономическая эффективность от применения предложенной конструкции наносорегулирующего устройства.

6.4. Перспективы совершенствования и расширения сферы применения конструкций водопроницаемых щитов

В условиях рыночной экономики основой успешного функционирования сельскохозяйственного комплекса страны является орошение земель, основанное на рациональном использовании земельных и водных ресурсов. В современных условиях особенно актуальной становится задача усовершенствования эксплуатации водохозяйственных объектов, обеспечивающих подачу воды на участки орошения.

Особенно это важно для оросительных систем, питаемых из малых высокомутных рек, где большие трудности создают наносы, поступающие в системы вместе с оросительной водой, В бассейнах рек Северного Кавказа проблема борьбы с заилением оросительных каналов стоит особенно остро. По данным водохозяйственных организаций в 1984 г. затраты на очистку оросительной сети составляли 30 %, а в горно-предгорной зоне достигали 60-70 % от общих эксплуатационных расходов. Объем очистки оросительных каналов в 1980 г. по стране составил 770 млн. м3, а к 1989 г. достиг 800 млн. м"5. В предгорных районах Северного Кавказа удельные объемы очистки каналов по дельтовым системам составляли 60-115 м3/га, о в то время как в среднем по стране -15м /га.

В связи с кризисными явлениями в экономике России на оросительных системах Северного Кавказа наблюдается ухудшение мелиоративного состояния орошаемых земель, постепенное разрушение основных водохозяйственных фон,нов, что приводит к снижению" урожайности сельхозкультур. Снижение объемов ремонтно-эксплуатационных работ привело оросительную сеть в неудовлетворительное состояние.

Так в Дагестане за последние 10 лет затраты на содержание и ремонт гидротехнических: сооружений, и, в частности, на очистку каналов, сократились в 8-10 раз, В результате многие каналы заилились на 40-70 %, их пропускная способность значительно снизилась, 25-30 % орошаемых земель не обеспечиваются водой для регулярных поливов.

В этой ситуации особенное значение приобретает задача сохранения существующих сооружений гидромелиоративных систем и обеспечение надлежащего уровня их эксплуатации.

Наиболее остро задача борьбы с наносами стоит при использовании для орошения воды из горных рек при заборе ее бесплотинными водоза-борми малой производительности, на которых отсутствуют средства защиты каналов от попадания в них взвешенных наносов. Такие водозаборы довольно широко применяются как вспомогательные при крупных водозаборных гидроузлах, так и как самостоятельные источники питания отдельных участков оросительных систем. Строительство отстойников на таких водозаборах было признано экономически нецелесообразным. Каких-либо других эффективных средств защиты от взвешенных наносов не существовало, а применение апробированных на крупных водозаборах инженерных противонаносных мероприятий и решений оказывалось неэффективным в связи с резкими колебаниями параметров потока в водоисточнике. В результате через такие водозаборы взвешенные наносы, в том числе и крупные песчаные фракции, беспрепятственно попадали в оросительную сеть, что приводило к заилению каналов и разрушению сооружений.

Для предотвращения указанного негативного воздействия взвесене-сущих потоков на водохозяйственных системах необходимо разработать достаточно простые легко регулируемые, надежные и экономически обоснованные устройства для регулирования наносного режима водотоков в районе водозаборных сооружений, снижающих попадание в них взвешенных наносов. Расширение применения и количества используемых малых бесплотинных водозаборов из горных рек делает задачу создания при них таких наносорегулирующих устройств особенно актуальной, что и предо. пределйло выбор темы настоящего научного исследования.

Цель работы — разработка и гидравлическое обоснование конструкции наносорегулирующего устройства для бесплотинных водозаборов малой производительности из горных рек с высокой концентрацией взвешенных наносов. 6

Задачи исследований; установить принципиальную возможность управления кинематической структурой взвесенееущего потока и перераспределения взвешенных наносов по глубине посредством свободноподвешенных водопроницаемых щитов; определить требования к конструкции наносорегулирующего устройства для трансформации распределения взвешенных наносов по глубине потока; разработать простую, легкорегулируемую и многофункциональную конструкцию наносорегулирующего устройства для бесплотинных водозаборов малой производительности из горных рек с высокой концентрацией взвешенных наносов и значительными колебаниями уровней и скоростей течения; гидравлическими исследованиями обосновать параметры предложенной конструкции наносорегулирующего устройства, обеспечивающие требуемую трансформацию распределения взвешенных наносов по глубине потока на необходимой для нормальной работы бесплотинного водозабора длине участка водотока; разработать рекомендации по проектированию одного или каскада наносорегулирующих устройств в составе водозаборного сооружения; наметить, перспективы совершенствования конструкции наносорегулирующего устройства и расширения области его применения.

Автор защищает:

- принципиальную схему и конструкцию наносорегулирующего устройства для бесплотинных водозаборов малой производительности из водоисточников с высокой концентрацией взвешенных наносов и значительным диапазоном колебания уровней и расходов воды в них; данные гидравлических исследований и полученные на их основе математические модели, обосновывающие влияние параметров устройства на трансформацию эпюры скоростей в водотоке и перераспределение взвешенных наносов по глубине потока; 7 методические и практические рекомендации по выбору оптимальных параметров каскада предложенной конструкции наносорегули-рующих устройств, обеспечивающих заданную трансформацию концен-' трации взвешенных наносов перед водозаборным сооружением.

Научную новизну работы составляют: экспериментально установленная принципиальная возможность управлёния структурой течений и трансформации эпюр распределения взвешенных наносов по глубине взвесенесущего потока посредством свободно подвешенных водопроницаемых щитов, размещенных в поверхно- • стных слоях или толще потека под тупым углом к направлению течения в нем; новая конструкция наносорегулирующего устройства, обеспечивающая перераспределение взвешенных наносов с поверхностной части потока в его придонную часть; данные экспериментальных гидравлических исследований и ус-. тановленные на их основе закономерности влияния параметров устройства и речного потока на скоростную структуру деформированного под воздействием наносорегулирующего устройства потока; математические модели, описывающие степень и характер влияния параметров устройства на кинематические характеристики течений в зоне его влияния.

Практическая ценность работы заключается в рекомендациях по расчету параметров и конструировании многофункционального наносорегулирующего устройства для малых бесплотинных водозаборов из водотоков с высокой концентрацией взвешенных наносов, позволяющего:

- за счет трансформации эпюры распределения наносов по глубине потока снизить количество взвешенных наносов крупных фракций, поступающих в водозабор; за счет простоты и гибкости конструкции осуществлять необходимое перераспределение наносов в изменяющихся условиях водотока; улучшать, условия транспорта наносов в придонной части потока за счет увеличения скоростей течения в ней; обеспечивать промывку донных отложений на заиленных участках каналов (русел); создавать условия для предотвращения попадания в водозабор молоди рыб.

Личный вклад автора состоит: в выдвинутой гипотезе о целесообразности применения в устройстве отдельных не скрепленных пластин гибкозакренленных на несущей конструкции, расположенной выше уровня воды в водотоке; в выполненных лабораторных гидравлических исследованиях и участии в проведении натурных испытаний устройства; математической обработке данных измерений, анализе математических моделей.

Разработка конструкции в целом, определение стратегии и методик исследований осуществлена совместно с М.Н. Цивиным и О.Л. Кольченко.

Методы исследований. Задачи, поставленные; в работе, решались путем лабораторных и натурных гидравлических исследований с использованием методов физического моделирования и планирования экспериментов.

Оценка достоверности научных результатов. Гидравлические исследования выполнены с применением апробированных методик. При Измерениях использовалась оттарированная государственной метрологической службой контрольно-измерительная аппаратура с проверкой результатов посредством статистического анализа.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и были одобрены на: научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Пути ускорения внедрения достижений научно-технического прогресса в практику изыскательских и проектных работ" (г. Ростов-на-Дону, 1988 г.), Всесоюзной научно-практической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов в сель9 ском хозяйстве" (г. Новочеркасск, 1989 г.), научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы мелиорации, водохозяйственного строительства и орошаемого земледелия Ставропольского края" (г. Ставрополь, 1989 г.), Республиканском научном семинаре по гидравлике открытых русел и сооружений при КАДИ (г. Киев, 1989 г.), научно-практической конференции "Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа" (г. Новочеркасск, 1990), региональной конференции "Современные проблемы планирования и управления водохозяйственными системами" (г. Новочеркасск, 1990 г.), научно-практической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решение комплексных проблем мелиорации Дона" (г. Новочеркасск, 1990 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Экономические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель" (г. Новочеркасск, 1995 г.), научно-практической конференции "Актуальные вопросы мелиорации земель и комплексного использования водных ресурсов" (г. Новочеркасск, 1998 г.), научных семинарах кафедр гидравлики и гидротехнических сооружений НГ'МА (1997-2000 гг.).

Работоспособность конструкции подтверждена в процессе испытаний опытного образца устройства на водозаборе в канал "Подпитывающая Аксыра" из реки Черек.

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в 9 печатных работах, в том числе авторском свидетельстве на изобретение.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, приложений и списка литературы. Общий объем диссертации 204 страницы, в том числе 187 страниц машинописного текста, 60 рисунков, 14 таблиц, 11 приложений и список литературы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа имеющихся научных работ и инженерных решений в области защиты водозаборов от попадания в них взвешенных наносов обоснована, актуальность разработки эффективных конструктивно простых и легкорегулируемых конструкций устройств для управления наносным режимом в водоисточниках перед бесплотинными водозаборами малой производительности, устраиваемыми на реках с изменяющимися глубинами и скоростями течения, количеством и гранулометрическим составом взвешенных и влекомых наносов. Конструкция наносорегулирую-щего устройства для указанных условий должна удовлетворять следующим требованиям: высокий коэффициент сопротивления ^ , за счет которого будет производиться основное уменьшение скорости; должна обладать высокими выравнивающими свойствами, то есть в трансформированной эпюре верхняя, замедленная часть потока должна быть равномерной; интенсивность турбулентности, генерируемой устройством, должна быть минимальной, особенно величина вертикальной составляющей пульсационных скоростей; — трансформация эпюры должна осуществляться путем уменьшения скоростей только в верхней части потока, нижняя его часть должна оставаться свободной; конструкция должна выдерживать значительные динамические нагрузки, создаваемые набегающим потоком; устройство не должно забиваться плавающим мусором; — конструкция устройства должна быть простой и позволять гибко изменять свои параметры в соответствии с изменением условий протекания потока и транспорта им взвешенных и влекомых наносов;

181 конструкция должна отвечать требованиям многофункциональности и в частности не только перераспределять концентрацию взвешенных наносов, но и способствовать их транспортировке к наносоотводящим трактам, а также обеспечивать смыв отложившихся наносов.

2. Разработана конструктивно простая легкорегулируемая многофункциональная конструкция наносорегулирующего устройства для перераспределения концентрации взвешенных наносов по глубине потока перед бесплотинными водозаборами малой производительности, устраиваемых на водотоках с изменяющимися глубинами и скоростями течения, количеством и гранулометрическим составом взвешенных и влекомых наносов (A.C. № 1634746).

3. Обоснована принципиальная возможность трансформации кинематической структуры взвесенесущего потока и перераспределения концентрации взвешенных наносов по глубине потока предложенной конструкцией наносорегулирующего устройства, а также возможность использования его для смыва донных отложений и предотвращения попадания молоди рыб в водозаборы.

4. Гидравлическими исследованиями получены необходимые данные и математические модели, позволяющие оценить и охарактеризовать степень влияния параметров конструкции на трансформацию эпюры скоростей потока по вертикали и перераспределения концентрации взвешенных наносов по глубине для различных условий водотока.

5. Разработана методика выбора оптимальных параметров наносорегулирующего устройства для заданных условий водотока и рекомендации по проектированию каскада наносорегулирующих устройств, обеспечивающего %-ое снижение количества взвешенных наносов, попадающих в водозабор.

6. Дано экономическое обоснование применения конструкции наносорегулирующего устройства и определена перспектива его дальнейшей разработки в направлении расширения спектра условий его применения.

182

1. Абдрасидов С.А., Турсунов A.A. Крупномасштабная турбулентность в земляных каналах по результатам натурных исследований. Труды У Всесоюзного гидрологического съезда -1988.-Т. К), кн.1- С. 341 - 346.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

3. Алтунин С.Т. Водозаборные узлы и водохранилища. М.: Колос, 1964. - 123 с.

4. Алтунин С.Т. Регулирование русл. -М.: Сельхозиздат, 1962. 160 с.

5. Алтай H.H. К вопросам теории и практического применения гидрометрических вертушек. Применение радиоэлектроники и телеметрии при гидрологических исследованиях //Тр. ГГИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -Вып. 215.-С. 51-63.

6. Альтшуль и др. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

7. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. 2-е изд.- М.: Недра, 1982.-223 с.

8. Артамонов К.Ф Регулировочные сооружения при водозаборе на реках в предгорных районах Фрунзе, изд-во АН Киргизской ССР, 1963. - 342 с.

9. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов М.: Автотрансиз-дат, 1960.-295 с.

10. A.C. № 981498 СССР. Способ разработки канала потоком /Саме-дов З.И., Халилов Ш.А. Е 02 ВЗ/02. Опубл. БИ № 46 15.02.86.

11. А.С. № 1013550 СССР. Устройство для регулирования русла /Коваленко ЭЛ., Коваленко С.А. А Е 02 ВЗ/02. Опубл. БИ № 15 23.04.83.

12. А.С. № 1108163 СССР. Способ гашения энергии поверхностной части речного потока /Поздеев А. Е 02 В8/08. Опубл. БИ № 30 15.88.84.

13. A.C. № 1231116 СССР. Устройство для задержания наносов в каналах /Голубенко М.И., Климцов Е.Р. AI Е 02 В8/02. Опубл. БИ № 18 15.05.86.

14. A.C. № 1420095 СССР. Регуляционное струе направляющее для мостового перехода через водоток /Кириенко И.И. и др. AI Е 02 ВЗ/02. Опубл. БИ № 32 30.08.88.

15. A.C. № 1546546 СССР. Способ очистки воды от наносов в открытом водотоке /Шабрин А.Н. AI Е 02 В8/02. Опубл. БИ № 8 28.02:90.

16. АС № 1634746 СССР. Водозаборное сооружение /Калиберда Г.В. и др. AI Е 02 В8/02 Опубл. БИ № 10 15.03.91.

17. Ахназарова СЛ., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978. - 319 с.

18. Базилевич В.А. Затухание повышенной турбулентности за донными и поверхностными затопленными прыжками //Гидравлика и гидротехни183ка: Респ. Межвед. научи.-техн. сб. Киев: Техника, 1966 - Вып. 2. -С. 15-25.

19. Барабащук В.И., Креденцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике. Киев: Техника, 1984. - 200 с.

20. Беляшевский H.H., Пивовар Н.Г., Калантыренко И.И. Расчеты нижнего бьефа за водосбросными сооружениями на нескальных основаниях.- Киев: Наукова думка, 1973. 292 с.

21. Береза А.И., Петров В.Г. Влияние дырчатых распределительных перегородок на формирование структуры потока и характер осаждения взвеси в горизонтальном! отстойнике //Гидравлические исследования сооружений. Осветление жидкостей. Саратов, 1968. - Вып. 29.

22. Бирицкий М.И. К измерению пульсации скорости воды гидрометрической вертушкой //Метеорология и гидрология. 1983. № 4. - С. 112-116.

23. Бродский В.З., Бродский Л.И. Таблицы планов эксперимента. М.: Металлургия, 1982. - 752 с.

24. Великанов М.А. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1949.-475 с.

25. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Финансы и статистика, 1981. 263 с.

26. Vfthür M.L., Kachhara N.L. Velocity modification and induced turbulence in flow through screens //Indian Engr. 1969. - 13, № 6. - P. 21-30.

27. Гйдротехнические сооружения /Под ред. Розанова H.H. /- М.: Стройиз-дат, 1978. 647 с.

28. Гостунский АН. Взвешивающая способность //Изв. АН УзбССР.- 1954.-№3.-С. 59-68.31 .Гостунский А.Н. Регулирование потока сквозными конструкциями //Вопросы гидротехники: Сб. Вып. 27. - Ташкент: Изд-во Наука, 1965. -С. 5-14.

29. Гринвальд Д.И., Никора В.И. Речная турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 152 с.

30. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.-424 с.

31. Davis G. The flow of air through wire screens //Hydraulics and Fluid Mech. Symposium Pull. Div. Perg. Pr. 1964. - P. 191-212.

32. Данелия Н.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами. М.: Колос, 1964. - 336 с.184

33. Дебольский В.К., Котков В.М. и др. Закономерности транспорта наносов стационарными и нестационарными потоками: Труды V Всесоюзного Гидрологического съезда. Т. 10. - Кн. 2. - С. 30 -36.

34. Демура В.М. Горизонтальные отстойники. Киев: Стройиздат УССР, 19.63.-54 с.

35. Дербунович Г.И. и др. Оптимальные условия управления интенсивности турбулентности потока с помощью сеток. 6 Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике. Аннот. докл. - Ташкент, 1986.

36. Eider J.W. Strealy flow through non uniform gauzes of arbitrary shape //J. Fluid Mech. 1959. - vol. 5, prt. 3, April. - P. 355 -368.

37. Елманова В.И. Влияние стесняющих поток устройств на осаждение мелкозернистой взвеси. Труды координационных совещаний по гидротехнике. Движение наносов и гидравлический транспорт. - Л.: Энергия, 1971.-Вып. 57.-С. 142-146.

38. Ермаков С.М., Жигляровский A.A. Математическая теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1987. - 320 с.

39. Железняков Г.1В. Теория гидрометрии- Л.: Гидрометеоиздат, 1976 343 с.

40. Железняков Г.В., Ибад-заде Ю.А. и др. Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения /Под общ. ред. Недриги В.П. / М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

41. Знаменская Н.С. Донные наносы и русловые процессы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 191 с.

42. Ибад-заде Ю.А. Гидравлика горных рек: Русловые и гидроморфологические расчеты. М.: Стройиздат, 1986. - 160 с.

43. Ибад-заде Ю.А., Крупник М.Я., Азизов Ф.К. О возможности активного управления русловыми процессами //Динамика и термика рек и водохранилищ. М.: Наука, 1984.

44. Ибад-заде Ю.А., Нуриев И.Г. Отстойники речных водозаборов. М.: Стройиздат, 1979. - 167 е.,

45. Иваненко Ю.Г. Устойчивые потоки в неразмываемых и размываемых руслах. Новочеркасск: НПО Югмелиорация, 1990. - 222 с.

46. Иванов К.Ф., Казаков А.И., Мельник C.B. Количественная оценка степени деформации эпюры скорости //Гидравлика и гидротехника: Респ. Межвед. научн.-техн. сб.- Киев: Техника, 1987 Вып. 44. - С. 56-61.

47. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов.- М.: Машиностроение, 1983. 349 с.1855 4. Ид ел ьч и к И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. - 560 с.

48. Калижников В,С. Одномерные характеристики турбулентности за различного типа решетками. Термогидрогазодинамика турбулентных течений. - Новосибирск, ИТФСО АН СССР, 1986. - С. 128-134.

49. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Д.: Гидро-метеоиздат, 1975. - 287 с.

50. Караушев A.B. Теория и методы расчета речных наносов Л.: Гидро-метеоиздат, 1977. - 272 с.

51. Кириенко И.И. и др. Обтекание потоком сквозной полузапруды //Гидравлика и гидротехника: Респ. Межвед. научи.-техн. сб. Киев: Техника, 1988. - Вып. 47. - С. 30-34.

52. Кириенко И.И., Климук A.C. Криволинейная пескогравиеловка на каналах оросительных систем горно-предгорной зоны //Орошение и оросит, системы. (Экспресс-информ. /ЦБНТИ Минводхоза СССР. Сер. Î). -1979.-Вып. 5.-С. 13-19.

53. Киселев П.Г. Гидравлика: основы механики жидкости. Учеб. пособие для вузов. М.: Энергия, 1980. - 360 с.

54. Клавен А.Б. Оценка характеристик турбулентности русловых потоков. //Труды ГГИ.- 1982.-Вып. 278.-С. 36-43.

55. Клячко В. А., Павлов Г. Д. О расчете радиальных отстойников //Водоснабжение и санитарная техника. 1955. - № 4.

56. Ковшун В.Я. Скоростная структура потока в нижнем бьефе трубчатого перепада с концевым гасителем. Гидравлика и гидротехника: Респ. Межвед. научн.-техн. сб. Киев: Техника, 1982. - Вып. 34. - С. 19-37.

57. Колесников A.B., Уханова Л.Н. Экспериментальное исследование турбулентного течения за прямой и криволинейной решетками стержней.

58. Промышленная аэродинамика. - М, 1988. - С. 64-83.

59. Кольченко О.Л. и др. Комплект аппаратуры для измерения скоростей и расходов воды в каналах //Мелиорация и водное хозяйство. 1966. - № 1.-С. 46-48.

60. Красовский Г.И. Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. Минск: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.

61. Кумин Д.И. Турбулентность и гашение энергии при сопряжении бьефов //Известия ВНИИГ. 1956. - Т. 55. - С. 7-37.

62. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. Справочник Л.: Стройиздат, 1986 - 440 с.

63. Леви И.И. Динамика русловых потоков. Л.-М.: Госэнергоиздат, 1957.242 с.

64. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1967,. - 235 с.71 .Лапшенков B.C. Русловая: гидротехника (практическое пособие). Новочеркасск: НГМА, 1999. -408 с.186

65. Латышенков A.M. Вопросы гидравлики искусственно сжатых русел.- М.: Стройиздат, 1960. 214 с.

66. Лукашук Л.В. Общий размыв русел на мостовых переходах. М.: Транспорт, 1976. - 121 с.

67. Лятхер В.М., Прудовский A.M. Гидравлическое моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 392 с .

68. Маккавеев В.М. Вопросы турбулентности и движения наносов. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

69. Михайлова H.A. Перенос твердых частиц турбулентными потоками во-' ды. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 234 с.

70. Мирцхулава Ц.Е. Основы физики и механики эрозии русел. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 303 с.

71. Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1976. - 128 с.

72. Офицеров A.C. Вопросы гидравлики водозабора. М.: Госстройиздат, 1952.-254 с.

73. Owen P.R., Zienkiewicz U.R. The production of uniform shear flow in a wind tunnel //J. Fluid Mech. 1957. - vol. 2, № 6. - P. 521-531.

74. Павельев A.A. Развитие решеточной турбулентности в потоке с постоянным градиентом скорости //Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1974. -№ 1.- С. 38-48.

75. Поваров А.И. Гидроциклоны. -М.: Машиностроение, 1961.

76. Потапов М.В., Пышкин Б.А. Метод поперечной циркуляции и его применение в гидротехнике. Изд-во АН СССР, 1947. - 148 с.

77. Пискунов П.И. Горизонтальные водопроводные отстойники. Госстройиздат, 1953.

78. Розовский И.Л. Движение воды на повороте открытого потока. К.: Изд-во АН УССР, 1957. - 188 с.

79. Р6ссинский К.И., Дебольский В.К. Речные наносы. М.: Наука, 1980.-216 с.

80. Риман И.С. Простой приближенный метод расчета изменения профиля' скоростей в потоке жидкости под действием сопротивления. В кн. Промышленная аэродинамика. -М.: Оборонгиз, 1962-Вып. 24-С. 158 - 167.

81. Савельев С.Ф. Исследование вертикальной составляющей скорости потока //Изв. ВНИИГ. 1938.-Т. 22.

82. Соболин Г.В. Защита сооружений на реках и каналов от наносов.- Фрунзе: Кыргизстан, 1968. 208 с.

83. Справочник по гидравлике /Под ред. Большакова В.А. /2-е изд. перераб. и доп. Киев: В ища школа, 1984. - 343 с.187

84. Субботин А.С, Основы гидротехники-JL: Гидрометеоиздат, 1983.-318 с.

85. Таганов Г.И. Выравнивающее действие сеток в потоках жидкостей и газов //Тр. ЦАГИ. 1947. - Вып. 604. - С. 14.

86. Танака Худео. Влияние демпфирующих решеток на распределения скоростей потока в трубе. Случай S-образного распределения скоростей //Никон Кикай гоккой ромоунсю. 1975. - Т. 41, № 346. - С. 1802-1840.

87. Taylor G.L., Batchelor G.K. The effect jf wire gaure on small distrurbances, in a uniform stream.//Quart, J. Mech. Appî. Math 1949.-vol. 11, prt. l.-P. 1-29

88. Фатуллаева Л.И., Домрина Г.В. Совершенствование конструкции щелевого гасителя //Актуальные вопросы мелиораций и природопользования (Тезисы докл. науч.' техн. конф. аспирантов и студентов) /НГМА -Новочеркасск, 1997. С. 44-45.

89. Ф.идман Б.А. Измерение турбулентности водных потоков. Вопросы гидрологического приборостроения. JL: Гидрометеоиздат, 1977. -С. 190-195.

90. Fox Т.А., Тоу N. The génération of turbulence from displaced cross-members in uniform flow //Exp. Fluids. -1988. vol. 6, № 3 - P. 172-178:

91. ОО.Харди ГЛ ., Рогинский B.B. Ряды Фурье. М.: Физматиздат, 1959. -166 с.

92. Хартман К., Лецкий Э., Шеффер В. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977. - 552 с.

93. Хачатрян А.Г. Отстойники на оросительных системах. М.: Сельхоз-гиз, 1957.-343 с.

94. ЮЗ.Цивин М.Н. Электронная приставка дли измерения скорости водного потока частотными датчиками //Информационный листок. Ростовский ЦНТИ, 1984. - № 595-84. - 4 с.

95. Цивин М.Н. и др. Оценка минимальной длительности измерения ос-редненной местной скорости высокотурбулентного потока. Гидравлика сооружений оросительных систем и водотоков /Сб. научн. тр. НИМИ.- Новочеркасск., 1985. С. 69-74.

96. Ю5.Цивин М.Н., Калиберда Г.В. Пакет прикладных программ для аппроксимации данных многофакторного эксперимента //Информационныйлисток: Ростовский ЦНТИ. 1987.- №351-87.-4 с.

97. Юб.Цивин М.Н., Кольченко О.Л. Обратная связь при планировании эксперимента. Гидравлика и гидротехника: Респ. межвед. научно-техн. сб.- К.: Техника, 1988. Вып. 47. - С. 60-66.

98. Ю7.Чоу В.Г. Гидравлика открытых каналов. М.: Стройиздат, 1969. - 464 с.

99. Шамов Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. - 374 с.

100. Шапиро Х.Ш. Регулирование твердого стока при водозаборе в оросительные системы. М.: Колос, 1983. - 270 с.

101. Ю.Шарп Дж. Гидравлическое моделирование. М.: Мир, 1984. - 280 с.