Математическое моделирование деформаций дна в покрытых льдом нестационарных потоках
Диссертация
В отличие от потока с открытой поверхностью при прохождении волны возмущения потоке, покрытом льдом, как на приплотинном участке, так и в створах, прилегающих к кромке ледяного покрова, наблюдаются размывы дна. Между этими участками наблюдается заиление, причем, чем больше длина полыньи, тем оно незначительнее; Научная новизна. Впервые разработан комплекс математических моделей, позволяющих… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТА НАНОСОВ ВОДНЫМИ ПОТОКАМИ
- 1. 1. Транспортирующая способность потока
- 1. 2. Транспорт наносов в неустановившемся потоке 22 1.3. Деформации дна русловых потоков при наличии ледового покрова 33 1.4 Выводы
- ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ
- 2. 1. Описание экспериментальной установки
- 2. 2. Методика проведения экспериментов
- 2. 3. Цель и задачи исследования
Список литературы
- Алексеевский Н.И. (1987) Характеристики руслового рельефа и их связь со структурой речной сети // Вестник Моск. ун-та. Сер.5. География. 1987. № 3. С. 41−47.
- Алексеевский Н.И., Гайкович А. Б. К расчету стока влекомых наносов на неизученных реках в период межени // Метеорология и гидрология. 1987. № 8. С. 96−102.
- Алексеевский Н.И., Чалов Р. С. (1997) Движение наносов и русловые процессы. М.: МГУ. 1997. 170 с.
- Анцыферов С.М., Дебольский В. К. (1969) Об устойчивости плоского дна // Труды Союзморниипроекта М.: Транспорт. Вып. 26(32). 1969. С. 36−54.
- Анцыферов С.М., Дебольский В. К. (1973) О распределении концентраций и размеров твёрдых частиц в открытом потоке // Динамика и термика рек. М.: Стройиздат. 1973. С. 310−317.
- Берденников В.П. Динамические условия образования заторов льда нареках.//Труды ГГИ, Л.:1964, вып.110, с.3−11.
- Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 286 с
- Борсук О.А., Долженко Ю. А., Зайцев А. А., Кирик О. М., Лодина Р. В., Матвеев Б. В., Христофоров А. В., Чалов Р.С. Русловые процессы на верхнем Алдане и их учет при транспортном освоении рек
- Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 10. М.: МГУ. 1995. С. 157 188.
- Великанов М.А. (1944) Перенос взвешенных наносов турбулентным потоком // Изв. АН СССР. Отд. техн. наук. 1944. № 3.
- Великанов М.А. (1948) Гидрология суши. Л.: Гидрометеоиздат. 1948. 550 с.
- Великанов М.А. (1949) Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат. 1949. 475 с.
- Великанов М.А. (1955) Динамика русловых потоков. Т. II. Наносы и русло. М.: Гостехиздат. 1955. 323 с.
- Воронин В.М., Языков С. В. Трансформация поперечного профиля судоходного канал // Современное состояние водных путей и проблемы русловых процессов. М. 1999. С. 78−81.
- Готлиб Я.Л., Донченко Р. В., Пехович А. И., Соколов И. Н. Лед в водохранилищах и нижних бьефах ГЭС. Л.: Гидрометеоиздат, 1983, 200с.
- Гончаров В.Н. (1938) Движение наносов в равномерном потоке. М.-Л.: ОНШ. 1938. 312 с.
- Гршианин К.В. (1992) Гидравлическое сопротивление естественных русел. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992. 184 с.
- Дебольская Е.И. Динамика водных покровов под ледяным покровом. М.: ИВП РАН, МГУП, 2003. 279 с
- Дебольская Е.И., Дебольский В. К., Масликова О. Я. Математическое моделирование деформаций дна в покрытых льдом нестационарных потоках // Водные ресурсы. 2006. Т.ЗЗ. № 1, с.с.1−10
- Дебольский В.К., Анцыферов С. М. К вопросу о начальной стадии деформации песчаного дна // Труды МИИТ. Вып. 288. 1968.
- Дебольский В .К., Котков В. М. Особенности динамики дефицитных форм в поступательных потоках // Метеорология и гидрология. 1977. № 10. С. 67−71.
- В.К.Дебольский, и др. «Динамика русловых потоков и литодинамика прибрежной зоны моря» // Москва, НАУКА, 1994 г., 303стр.
- Дебольский В.К., Матоушек В., Патера А. Образование и развитие ледовых явлений и процессов в водохранилищах и нижних бьефах. Прага.: Международная гидрологическая программа, 1991, 114с.
- Добровольская и др. (Математические модели для расчета динамики и качества сложных водных систем, Водные ресурсы, № 3 1981, с. ЗЗ)
- Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1987, 249с.
- Егиазаров И.В. (1949) Расход влекомых потоком наносов //
- Изв. АН АрмССР. 1949. № 5. С. 321−328.
- Елфимов В.И. Исследование дюнно-грядового рельефа дна и его влияние на гидравлические сопротивления. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: УДН, 1982. 26 с.
- Загаров Ф.Г. Ледовый режим высокогорных деривационных ГЭС. Дис. канд. техн. наук., М.:МГМИ, 1966.
- Знаменская Н.С. (1968) Грядовое движение наносов. Л.:
- Гидрометеоиздат. 1968. 188 с.
- Знаменская Н.С. (1992) Гидравлическое моделирование русловых процессов. Л.: Гидрометеоиздат. 1992. 240 с.
- Караушев А.В. (1977) Теория и методы расчета речных наносов. Л.: Гидрометеоиздат. 1977. 272 с.
- Карнович В.Н., Новоженин В. Д., Смирнов Е. А. Особенности работы каналов в зимних условиях. М.: Энергоатомиздат, 1986, 80с.
- Кондратьев Н.Е. (1954) Русловые деформации вмеандрируюгцих реках // Труды ГГИ. Вып. 44(98). 1954.
- Кондратьев Н.Е., Макринова О. В. Экспериментальное исследование потерь волновой энергии в фильтрующем подстилающем слое // Труды ГТИ. Вып. 56 (110). 1956.
- Коржавин К.Н. Воздействие льда на инженерные сооружения. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1962, 204с.
- Кузьмин И.А. Состояние учения о русловых процессах //
- Динамика и термика рек. М.: Стройиздат. 1973. С. 184−195.
- Левашов А.А., Левашова И. А. Формы перемещения донных наносов, водной поверхности, русла и структура потока в прямолинейных руслах разной ширины // Труды Академии проблем водохозяйственных наук. Вып. 9. Проблемы русловедения. М. 2003. С. 157−160.
- Ляпин А.Н. (1956) О возникновении извилистости русел // Труды ГГИ. вып. 56(110). 1956. С. 103−117.
- Маккавеев Н.И. (1955) Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: АН СССР. 1955. 346 с.
- Маккавеев Н.И. (2003) К вопросу о процессах формирования речных систем // Маккавеев. Н. И. Теоретические и прикладные вопросы почвоведения и русловых процессов. Избранные труды. М.: Географический факультет МГУ. 2003. С. 240−242.
- Мандыч А.Ф. Влияние волн паводков горных рек на расход наносов // Метеорология и гидрология. 1966. № 2.
- Мельникова О.Н. Деформация дна потока со свободной поверхностью. М.: Физический факультет МГУ 1997. 108 с.
- Михайлова Н.А. (1958) Твердый расход и характеристики песчаных волн в различные стадии их формирования // Русловые процессы. М.: АН СССР. 1958.
- Михайлова Н.А. (1966) Перенос твёрдых частиц турбулентными потоками воды. JL: Гидрометеоиздат. 1966. 234 с.
- Михайлова Н.А., Найденова И. Б. О структуре потока при ' наличии песчаных волн // Изв. АН СССР, серия геофиз. 1953. № 5.
- Мишель Б. Критерий гидродинамической устойчивости фронтальной кромки ледяного покрова.//Материалы V Международного Конгресса МАГИ, т.6, Л.-.1965, с.432−439.
- Никитин И.К. Турбулентный русловой поток и процессы впридонной области. Киев, 1963
- Николаев Б.М. Размыв и защита берегов рек Тюменского Севера // Тезисы докладов V Всесоюзного гидролог, съезда. Секция русловых процессов и наносов. Л: Гидрометеоиздат. 1986. С. 55−56.
- Одрова Т.В. Гидрофизика водоемов суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1979, 311с.
- Панфилов, 1972 Закономерности движения воды и льда вшироком прямоугольном русле при сплошном ледоходе, метеорология и гидрология, № 8, 1968, с.69
- Пехович А.И., Трегуб Г. А. Расчет шугообразования и движения кромки ледяного покрова в нижних бьефах ГЭС.//Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, Л.: 1980, т. 143, с.87−91.
- Повало-Швейковский Н.Т. К вопросу о происхождении дюн //
- Изв. АН СССР, сер. геофиз. 1938. № 2−3. С. 181−214.
- Попов, Метеорология и гидрология, № 8, 1968, с.53
- Рекомендации по термическому расчету водохранилищ: П 7879. Л.-.ВНИИГ им. Б. Е. Веденееева, 1986, 39с.
- Разумихин Н.В. О количественных критериях аллювиальныхроссыпей // Вестник ЛГУ. Сер. геол. и геогр. 1972. № 24. С. 144−148.
- Рачинксас А., Бецонис М. Эрозионные и седиментационные процессы в реках Литовской ССР // Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука. 1970. С. 231−234.
- Россинский К.И. Речные наносы // Динамика и термика речных потоков. М.: Наука. 1972. С. 15−19.
- Россинский К.И. Формирование речных русел // Динамика и термика речных потоков М.: Наука. 1972. С. 20−24
- Россинский К.И. Термический режим водохранилищ. М.: Наука, 1975. 176 с.
- Россинский К.И., Дебольский В. К. Речные наносы. М.: Наука, 1980.216 с
- Россинский К.И., Кузьмин И. А. (1950) Речное русло // Гл. 2 в кн.: Крицкий С. Н., Менкель М. Ф. Гидрологические основы речной гидротехники. М.-Л: АН СССР. 1950. С. 52−97.
- Россинский К.И., Кузьмин И. А. (1958) Закономерности формирования речных русел // Русловые процессы. М.: АН СССР. 1958. С. 5−14
- Россинский К.И., Любомирова К. С. (1969) Скачкообразное движение твердых частиц по дну турбулентного потока // Труды ГГИ. Вып. 162. 1969. С. 221−235.
- Россинский К.И., Любомирова К. С. (1972) Скачкообразное движение речных наносов // Динамика и термика речных потоков. М.: Наука. 1972. С. 50−62.
- Сидорчук А.Ю. (1984) Структура рельефа речного русла // Вестник МГУ. Сер. геогр. 1984. № 2. С. 17−23.
- Сидорчук А.Ю. (1986) Иерархическая структура рельефа речного русла // Тезисы докладов V Всесоюзного гидролог, съезда. Секция русловых процессов и наносов. Л.: Гидрометеоиздат. 1986. С. 37−39.
- Сидорчук А.Ю. (1992) Структура рельефа речного русла. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992. 127 с.
- Снищенко Б.Ф. (1980) Типы руслового процесса и их возникновение // Труды ГГИ. Вып. 263. 1980. С. 4−40.
- Тимохов Л. А., Хейсин Д. Е. Динамика морских льдов. Маьематические модели -Л.: Гидрометеоиздат, 1987, 272 с.
- Факторович М.Э. Схематизация процессов руслоформирования и развитие методики расчета русловых трансформаций // Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука. 1970. С. 32−37.
- Хейсин Д.Е., Динамика ледяного покрова, Л.: Гидрометеоиздат, 1967
- Ходаков В.Г. Снега и льды Земли. М.: Наука. 1969. 163 с.
- Чалов Р.С. (1979) Географические исследования русловых процессов. М.: МГУ. 1979. 232 с.
- Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат. 1978. 308 с.
- Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек. М.: МГУ. 1983. 198 с.
- ANDRy PAQUIER and SAEED R. KHODASHENAS, River bed deformation calculated from boundary shear stress JOURNAL OF HYDRAULIC RESEARCH, VOL. 40, 2002, NO. 5 p. 603−609
- Armandi A., Di Silvio G. A. One dimensional model for transport of sediment mixture in non-equilibrion conditions // J. of Hydraulic Res. 1988. V. 26. № 3. P. 327−339.
- B. Michel Properties and processes of river and lake ice Universite Laval, 1967 Civil Engineering Dept., Rept. S-5, 26 pp.
- Bagnold R.A. The flow of cohesiomless grains in fluids // Phil, trans. Roy. Soc. Ser. A. 1956. Vol. 249. № 964.
- Bijker 1971, http://www.water.tkk.fi/wr/kurssit/Yhd-12.124/wwwbo ok/frsnoe. htm
- Braileanu F., Ettema R., Muste M. Sediment Transport in ice-covered channels Technical Report, Iowa Institue of Hydraulic Research, The University of Iowa, Iowa City, USA, 1998
- C. Di Cristo, A. Leopardi & M. Greco A bed load transport model for non-uniform flows 2nd Int. Conference on «New Trends in Water and Environmental Engineering for Safety and Life», Capri (Italy), 24−28 June 2002.
- Chang-Tai Tsai, Chih-Heng Tsai THE EFFECT OF THE SUSPENDED SEDIMENT TRANSPORT ON BED EVOLUTION DURING FLOOD STAGE «The Chinese Journal of Mechanics, Series B, Vol. 14, No. 2, pp. 109−124 (1998).
- Cheng-Ann Tan, Sanjiv K. Sinha, and Robert Ettema Ice-Cover Influence on Near-Field Mixing in Dune-Bed Channel: Numerical Simulation Journal of Cold Regions Engineering 13, 1 (1999)
- D. Healy and F. Hicks Experimental Observations on Ice Jam Shoving
- Dan Healy 1, Faye Hicksl and Mark Loewenl UNSTEADY VELOCITY PROFILES UNDER A FLOATING COVER Proceedings of the 16th IAHR International Symposium on Ice Dunedin, New Zealand, 2nd-6th December 2002
- Danel P., Durand R., Condolions E., Introduction to the study of saltation // La Houille Blanche. 1953. Vol. 8. № 6.
- Dave H.D. Hildesa, Garry K.C. Clarkea, Gwenn E. Flowersa, Shawn J. Marshall Subglacial erosion and englacial sediment transport modelled for North American ice sheets Quaternary Science Reviews 23 (2004) 409−430
- Di Cristo C., Leopardi A., Greco M. A bed load transport model for non-uniform flows Inter. Conf. «River Flow 2002». Elsiver, 2003. P. 157 163.
- Einstein H.A. Formulas for the transportation of bed load // Proc. Am. Soc. Civ. Engrs. Vol. 107. 1942.
- Einstein H.A., Chien N. Effects of heavy sediment concentration near the bed on velocity and sediment concentration // US Army Corps of Engineers, Missouri River Div. Sediment Ser. 1955. № 8.
- Erkan Istanbulluoglu, l David G. Tarboton, Robert T. Pack A sediment transport model for incision of gullies on steep topography WATER
- RESOURCES RESEARCH, VOL. 39, NO. 4, 1103, doi: 10.1029/2002WROO1467, 2003 p 6−1 6−15
- Ettema R. Review of alluvial-channel responses to river ice Journal of Cold Regions Engineering 16(4) 2002
- Ettema R., Daly S. F Sediment transport under ice Technical report of Cold Regions Research and Engineering Laboratory TR04−20, 2004, 54 p.
- Euteneuer G.A. Ein Mechanismus des Einsetzens von Geschiebebewegen in Stromungen // Forsch. Ing. Wes. Vol. 35. 1969. № 6.
- Exner F.M. (1920) Zur der Dunen // Vienna Acad. Sci. Proc. Vol. 129. 1920.
- Exner F.M. (1925) Uber die Wechselwirkung zwischen Wasser und Geschiebe in Fliissen. Sirzung Berichte Acad. Wiss. Wien. Math.-Naturwiss. B. 134. 1925.
- Gilbert G.K. The transportation of debris by running water // US Geological survey Prof. Paper. № 86. 1914.
- Graf W.H., Cellino M. Suspension flows in open channels- experimental study // J. of Hydraulic Res. 2002.V.40. № 4. P. 435−447.
- Gupta A.H., Fox P. Effects of high magnitude flood on channel form. A case study in Maryland Piedmont // J. Water Resour. Res. AGU. 1971. Vol.3. P. 1−7.
- H.C. Sorby, Esquire, F.R.S, F.G.S., etc., Lecture: Fluid Flow and Bed Forms (Ripples and Dunes) Chapter 4 (Much of this chapter is covered in the lab on sedimentary structures.)Erkan Istanbulluoglu, l David G. Tarboton, and Robert T. Pack
- Helmio, Т. 2001. Friction measurements of ice cover: theory and practise in River Pantaneenjoki. 2nd IAHR Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics 10−14 Sep, 2001, Obihiro, Japan, pp. 179−187.
- I.A.L. Teakle, P. Nielsen Shedding Some Light on (3-factors 15th Australasian Fluid Mechanics Conference The University of Sydney, Sydney, Australia 13−17 December 2004
- IAN J. WALKER, WILLIAM G. NICKLING SIMULATION AND MEASUREMENT OF SURFACE SHEAR STRESS OVER ISOLATED AND CLOSELY SPACED TRANSVERSE DUNES IN A WIND TUNNEL Earth Surf. Process. Landforms 28, 111 1−1124 (2003)
- Jeffreys H. On the transport of sediment by streams // Proc. Camb. Phil. Soc. Vol. 25. 1929.
- Jim Best, Ray Kostaschuk An experimental study of turbulent flow over a low-angle dune JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 107, NO. C9, 3135, doi: 10.1029/2000JC000294, 2002 p.18−1 18−19
- Kalinske A.A., Robertson J.M. Turbulence in open channel flow // Engineering News Record. Vol. 126. 1941. № 15.
- Kivisild H.R., at all., Can. Geotech. J., 1975 12(1), pp. 58−69
- Liu (2001) http://www.water.tkk.fi/wr/kurssit/Yhd12.124/www book/fr sno e. htm
- Mark A. Hopkins, Andrew M. Tuthill Ice Boom Simulations and Experiments JOURNAL OF COLD REGIONS ENGINEERING / SEPTEMBER 2002 p. 138−155
- McLean S.R. On the calculations of suspended load for non-cohesive sediments. J. of Geophys. Res. 1992. V.97. № C4. P. 5759−5770.
- Meyer-Peter E., Miiller R. Formulas for bed load transport // Internet. Assoc. Hydraulic Structures Research. 2. Stockholm. 1948
- Molinas A, Wu B. Transport of sediment in large sand-bed rivers J. of Hydraulic Research, vol.39,2001,N3, p.p. 135−146
- P. W. Strilaeff, J. H. Wedel Measurement of discharge under ice cover p.214−227 ,
- Pariset E., Hauser R., Cagnon A. Formation of Ice Cover and Ice Dams in River IHD ASCF. 1966. V.92. № 6. P. 66−79.
- Peter Reiter CONSIDERATIONS ON URBAN AREAS AND FLOATING DEBRIS IN DAM -BREAK FLOOD MODELLING RESCDAM Seminar, Session 2, Mathematical and physical modelling to simulate a dam-break flood Considerations on urban areas and floating debris
- Raudkivi A.I. Study of sediment ripple formation // J. Hydr. Div. Proc. Am. Soc. Civ. Engrs. Vol. 89.1963. № 6.
- Sayre W.W., Song G.B. Effects of ice covers on Alluvial Channel Flow and Sediment Tasport Processes, IIHR Report No. 218, Jowa Institute of Hydraulic Research. The University of Iowa City, Iowa, Feb., 1979
- Schoberl Friedrich, BED LOAD TRANSPORT CAPACITY AND BED RESISTANCE IN EXCLUDER TUNNELS, Mitteilungen der Versuchsanstalt fur Wasserbau, ETH Zurich, Heft 103, 1990.
- Thomas E. Lisle, 1 James E. Pizzuto, 2 Hiroshi Ikeda, 3 Fujiko Iseya, Yoshinori Kodama5 Evolution of a sediment wave in an experimental channel WATER RESOURCES RESEARCH, VOL. 33, NO. 8, PAGES 1971−1981, AUGUST 1997 p. 1971−1981
- Tsuchiva V. Mechanics of the successive saltation of a sand particle on a granular bed in a turbulent stream // Bull. Disast. Prev. Res. Inst. Kyoto Univ. Vol. 19. 1969. № 152. P. 1.
- Wuebben 1995 Wuebben, J.L., ed. 1995. Winter Navigation on the Great Lakes: A Review of Environmental Studies, CRREL Report 95−10, U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire.
- Yang Ming, Zhang Hongwu, Zhang Junhua. Li Dongfeng A TWO-DIMENSIONAL SEDIMENT NUMERICAL MODELING FOR JINANYAN PROJECT ON THE YELLOW RTVER Journal of Hydrodynamics, serial B.(l).2001.