Учет гряд и волн руслового рельефа при расчете уменьшения глубины на судовом ходу при побочневом строении дна

Задачей настоящего исследования является анализ изменения размеров гряд и волн руслового рельефа в бытовых и проектных условиях прорези с целью разработки способа их учета при определении уменьшения глубины. Дополнительной задачей является определение крутизны гряд и волн в зависимости от их месторасположения на побочне. Исследование выполнено на основе экспериментальных данных, полученных в гидравлическом лотке с подвижным песчаным дном, состоящим из побочней. В результате установлено, что при уменьшении глубины потока от подвалья к гребню побочней относительные высоты гряд (отношение высоты гряд к глубине потока) увеличиваются с 0,08 до 0,18. Под грядами формируются волны руслового рельефа II уровня, длина которых в 3–4 раза превышает длину гряд, а высота близка к их высоте. При этом относительные высоты волн изменяются вслед за изменением высот гряд в аналогичной пропорции. Детальному анализу подвергся участок переката в бытовом и проектном состоянии с прорезью. В бытовом состоянии относительные высоты гряд составили 0,13, тогда как в прорези 0,07. Относительные высоты волн II уровня также уменьшились с 0,15 до 0,09. Такие особенности рельефа дна прорезей необходимо учитывать при проектировании дноуглубительных работ. Предложен способ расчета уменьшения глубины судового хода в прорезях, основанный на учете суммарного влияния гряд и волн руслового рельефа II уровня. Дополнительно выполнен анализ крутизны гряд и волн на различных участках побочней. Установлено, что выраженной зависимости крутизны этих форм от глубины потока и месторасположения нет.

1. Гладков Г. Л. Гидроморфология русел судоходных рек: моногр. / Г. Л. Гладков, Р. С. Чалов, К. М. Беркович. — 2 изд., стер. — СПб.: Изд-во «Лань», 2019. — 432 с.

2. Naqshband S., Ribberink J. S., & Hulscher S. J. (2014). Using both free surface effect and sediment transport mode parameters in defining the morphology of river dunes and their evolution to upper stage plane beds. Journal of Hydraulic Engineering, 140(6), 06014010. — DOI: 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000873.

3. Гладков Г. Л. Транспорт наносов в реках: зависимость параметров донных гряд от определяющих факторов / Г. Л. Гладков, П. В. Беляков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2021. — Т. 13. — № 1. — С. 52–63. — EDN VUSNQA. — DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-1-52-63.

4. Best J. (2005), The fluid dynamics of river dunes: A review and some future research directions / J. Best // J. Geophys. Res., 110, F04S02, 2005. — DOI: 10.1029/2004JF000218.

5. Best J. L. The kinematics, topology and significance of dune-related macroturbulence: Some observations from the laboratory and field / J. L. Best // in Fluvial Sedimentology VII, edited by M. D. Blum, S. B. Marriott, and S. Leclair, Spec. Publ. Int. Assoc. Sedimentol. — PP. 35, 41–60.

6. Петровская О. А. Оптимизация методов расчета расхода донных наносов с учетом гидравлических параметров рек: дисс. … канд. техн. наук. — СПб.: Государств. Гидрологический ин-т, 2018. — С. 252.

7. Заварзин Р. В. Экспериментальное исследование строения грядового дна в условиях дноуглубительной прорези / Р. В. Заварзин, В. М. Католиков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2025. — Т. 17. — № 1. — С. 33–48. — EDN HPLWPR. — DOI: 10.21821/2309-5180-2025-17-1-33-48.

8. Сидорчук А. Ю. Оценка стока влекомых наносов в речном русле с учетом данных об активной и пассивной динамике гряд / А. Ю. Сидорчук // Водные ресурсы. — 2015. — Т. 42. — № 1. — С. 31. — EDN TCJCEN. — DOI: 10.7868/S0321059615010137.

9. Алексеевский Н. И. Морфология и динамика активных гряд в русле реки Терек / Н. И. Алексеевский, А. Ю. Сидорчук // Водные ресурсы. — 2017. — Т. 44. — № 2. — С. 147–157. — EDN YIVSNF. — DOI: 10.7868/S0321059617010035.

10. Zomer J. Y. Coexistence of two dune scalesin a lowland river /J. Y. Zomer, B. Vermeulen, A.J. F. Hoitink // Earth Surface Dynamics. — 2023. — Vol. 11. — P. 1283–1298. — DOI 10.5194/ESURF-11-1283-2023.

11. Das D. (2025).Multiscale bedform reorganization at theonset ofsubstantialsuspended sedimenttransport. / D. Das, V. Ganti & R. C. Mahon //GeophysicalResearchLetters,52, e2025GL118066.— DOI: 10.1029/2025GL118066.

12. Заварзин Р. В. Учет иерархии русловых форм при выполнении дноуглубительных работ в руслах судоходных рек / Р. В. Заварзин, В. М. Католиков // Гидротехническое строительство. — 2025. — № 1. — С. 27–34. — EDN DVYIKO. — DOI: 10.71917/EP.2025.69.50.005.

13. Журавлев М. В. Обобщение результатов натурных и лабораторных исследований гидравлических сопротивлений на изгибе русла / М. В. Журавлев, Г. Л. Гладков, П. В. Беляков // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16, № 5. — С. 726– 737. — DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-5-726-737.

14. 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 им. адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11, № 6. — С. 1044–1055. — DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-6-1044-1055.

15. Замышляев В. И. Соотношения между параметрами донных гряд при аппроксимации их продольного сечения треугольником / В. И. Замышляев // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16, № 2. — С. 236–250. — DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-2-236-250.

16. Клавен А. Б. Экспериментальные исследования и гидравлическое моделирование речных потоков и руслового процесса / А. Б. Клавен, З. Д. Копалиани. — СПб.: Нестор-История, 2011. — 544 с.

17. Заварзин Р. В. Способ определения расхода донных наносов по параметру средней мощности слоя подвижного материала / Р. В. Заварзин, В. М. Католиков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16, № 6. — С. 847–862. — EDN HZRNNA. — DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-6-847-862.