Журавлев Михаил Валентинович — кандидат технических наук, доцент
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Zhuravlev, Michail V. — PhD, associate professor
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Гладков Геннадий Леонидович — доктор технических наук, профессор
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Gladkov, Gennadii L. — Dr. of Technical Sciences, professor
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Беляков Пахом Витальевич — кандидат технических наук, доцент
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Belyakov, Pachom V. — PhD, associate professor
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Темой исследования является анализ надежности русловых прогнозов, выполняемых с использованием методов математического моделирования при проектировании инженерных мероприятий на судоходных реках, который в значительной степени зависит от точности оценки гидравлического сопротивления и параметров транспорта наносов. В работе отмечается, что гидравлическое сопротивление естественных русел является одной из основных проблем динамики русловых потоков и объектом пристального внимания ученых. Акцентируется внимание на том, что сопротивление естественных русел шероховатости выступает в трех видах: первый — это шероховатость зернистой поверхности дна; второй — шероховатость, создаваемая валунами; третий — шероховатость микроформ: рифелей и гряд. Также подчеркивается, что влияние на сопротивление движению воды оказывают русловые мезоформы: косы, побочни, осередки, острова, изгибы русла и такие сложные образования, как перекаты. Этот вид сопротивления, обычно называемый сопротивлением формы русла, в связи с перемещением и деформациями мезоформ может заметно изменяться во времени. Обращается внимание на то, что сложность и недостаточная изученность этого вопроса существенным образом ограничивают возможности теоретического подхода к его решению. Поэтому полученные результаты носят в основном эмпирический или полуэмпирический характер. В работе приведены результаты экспериментальных и натурных исследований, позволяющих выявить основные особенности движения потока на извилистых участках рек. Рассмотрена одна из особенностей движения потока на поворотах русла, такая как возможность появления дополнительных потерь энергии. Проанализировано суммарное сопротивление изогнутого участка русла, состоящее из трех основных частей: сопротивления зернистой поверхности дна, сопротивления донных гряд и сопротивления формы русла. Сделан вывод о том, что добавочное сопротивление, создаваемое изгибом, зависит от кривизны русла, быстроты изменения глубин по длине извилины, а также отражает воздействие на поток побочней, формирующихся у выпуклого берега.
The reliability of channel forecasts, performed using mathematical modeling methods in the design of engineering activities on shipping rivers, largely depends on the accuracy of the assessment of hydraulic resistance and sediment transport parameters. Therefore, the hydraulic resistance of natural channels is one of the largest problems in the dynamics of channel flows and is the object of close attention of scientists. In the resistance of natural channels, roughness appears in three forms: the first of them is the roughness of the granular surface of the bottom; the second is the roughness created by boulders and the third type is the roughness of microforms: ripples and ridges. Channel mesoforms also contribute to the resistance to water movement: spits, side streams, middle streams, islands, bends of the channel and such complex formations as riffles. This type of resistance is usually called the resistance of the channel form. The resistance of the natural channel shape due to the movement and deformation of mesoforms can change significantly over time. The complexity and insufficient study of this issue significantly limit the possibilities of a theoretical approach to its solution. Therefore, the obtained results are mainly empirical or semiempirical in nature. The paper presents the results of experimental and field studies that allowed us to identify the main features of flow movement in winding sections of rivers. One of the features of flow movement at channel turns is the possibility of additional energy losses. The total resistance of a curved section of a channel is made up of three main parts: the resistance of the granular surface of the bottom, the resistance of the bottom ridges, and the resistance of the channel shape. The additional resistance created by the bend depends on the curvature of the channel, the rate of change in depth along the length of the bend, and also reflects the impact of side streams formed near the convex bank on the flow.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.