Обобщение результатов натурных и лабораторных исследований гидравлических сопротивлений на изгибе русла

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.

1. Gladkov G. Sediment Transport and Water Flow Resistance in Alluvial River Channels: Modified Model of Transport of Non-Uniform Grain-Size Sediments / G. L. Gladkov [еt al.] // Water. — 2021. — Vol. 13. — Is. 15. — P. 2038. DOI: 10.3390/w13152038.

2. Гришанин К. В. Динамика русловых потоков / К. В. Гришанин. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 311 с.

3. Гладков Г. Л. Исследование зернистой шероховатости дна речных русел / Г. Л. Гладков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — № 2. — С. 333–346. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-336-346. — EDN JFWJDH.

4. Гладков Г. Л. Гидравлическое сопротивление движению воды и транспорт наносов в реках / Г. Л. Гладков, М. В. Журавлев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11. — № 6. — С. 1044–1055. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-6-1044-1055. — EDN SYRZRR.

5. Чоу В. Т. Гидравлика открытых каналов / Пер. с англ. И. В. Филимоновой / В. Т. Чоу. — М.: Стройиздат, 1969. — 464 с.

6. Rouse H. Critical analysis of open channel resistance / H. Rouse // Proc. ASCE Hydr. Div. — 1965. — Vol. 91. — Is. 4. — Pp. 1‒23.

7. Onishi Y. Effects of meandering in alluvial streams / Y. Onishi, S. C. Jain, J. F. Kennedy // Proc. ASCE Hydr. Div. — 1976. — Vol. 102. ‒ Is. 7. — Pp. 899–917.

8. Mikkelsen L., Engelund F. Flow resistance in meandering channels / L. Mikkelsen, F. Engelund // Prog. Rep.43. — Ins. Hydrodyn. and Hydr. Eng. Tech. Univ. Denmark. — 1977. — Pp.7–10.

9. Великанова З. М. Лабораторные исследования речной извилины / З. М. Великанова // Труды ГГИ. — 1968. — № 147. — С. 40–52.

10. Великанова З. М. Грядовое движение наносов на модели речной извилины / З. М. Великанова // Там же. —1969. — № . 169. — С. 87–96.

11. Журавлев М. В. Лабораторные исследования потерь напора на повороте русла / М. В. Журавлев // Русловой процесс на реках и путевые работы для судоходства и повышение эффективности работы гидротехнических сооружений: сб. Трудов ЛИВТа. — 1985. — С. 185–191.

12. Журавлев М. В. Лабораторные исследования гидравлического сопротивления речных извилин / М. В. Журавлев // Совершенствование технической эксплуатации, проектирования и расчета гидротехнических сооружений и технологии путевых работ на реках: сб. тр. ЛИВТа. — 1990. — С. 101–106.

13. Гришанин К. В. Как ведет себя речной поток? / К. В. Гришанин // Метеорология и гидрология. — 1984. — № . 9. — С. 95–100.

14. Гришанин К. В. Основы динамики русловых потоков. / К. В. Гришанин. — М.: Транспорт, 1990. — 319 с.

15. Журавлев М. В. Гидравлическое сопротивление на повороте речного русла / М. В. Журавлев // Повышение пропускной способности портовых и судоходных сооружений: сб. тр. ЛИВТа. — 1987. — С. 184–190.

16. Гладков Г. Л. Гидравлическое сопротивление подвижного русла при низких уровнях воды / Г. Л. Гладков // Изв. Вузов. Строительство и архитектура. — 1984. — № 5. — С. 86–89.

17. Hooke R. L. Distribution of sediment transport and sear stess in a meander bend / R. L. Hooke // J. Geology. — 1975. — Vol. 83. — Is. 5. — Pp. 543‒565.