Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Неоднородная шероховатость частично облицованных русел крупных каналов

Диссертация: Неоднородная шероховатость частично облицованных русел крупных каналов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана методика расчёта частично облицованных каналов, которая позволяет точнее учитывать влияние различных комбинаций частично облицованного русла на значение шероховатости и пропускной способности для условий равномерного и неравномерного движения, а также предложены рекомендации по эксплуатации крупных частично облицованных каналов, которые позволят уменьшить число аварийных ситуаций… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Состояние вопроса по изучению гидравлических сопротивлений и шероховатости больших каналов
    • 1. 1. Анализ известных зависимостей для определения гидравлических сопротивлений и шероховатости крупных каналов
    • 1. 2. Экспериментальные исследования шероховатости в руслах открытых каналов
    • 1. 3. Изучение шероховатости земляных и облицованных каналов
    • 1. 4. Исследования влияния неоднородности различных покрытий каналов на коэффициенты шероховатости и величину пропускной способности
    • 1. 5. Исследования русловых процессов (деформаций) и гидравлических сопротивлений крупных земляных каналов

Неоднородная шероховатость частично облицованных русел крупных каналов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. В настоящее время в России и в странах ближнего зарубежья эксплуатируется большое количество каналов с расходом более 100 м3/с, характерной особенностью которых является их комплексное назначение. Так, например, такие каналы, как Каракумский, Северо-Крымский, Главный Каховский одновременно используются для орошения, обводнения, водоснабжения и судоходства.

Большой Ставропольский канал подает воду для орошения 210 тыс. та земель, обводнения на площади 2,5 млн. га и водоснабжения населенных пунктов, в том числе городов Кавказских Минеральных вод.

Применение бетонных облицовок на таких каналах позволяет существенно уменьшить влияние некоторых факторов на эксплуатационный режим работы, исключить размывы русла, снизить потери на фильтрацию и повысить пропускную способность.

На пропускную способность крупных каналов непосредственное влияние оказывают гидравлические сопротивления, шероховатость русла и поперечные размеры каналов.

Надо признать, что в процессе эксплуатации подобных сооружений значения шероховатости и гидравлических сопротивлений изменяются в сторону увеличения, что связано с условиями эксплуатации, механическими повреждениями и снижением прочности покрытий, их надежности, зарастанием и появлением водорослей.

Более того, такие каналы, как Большой Ставропольский и ряд других, проектировались и строились как каналы в земляном русле, однако в процессе эксплуатации наблюдалось большое количество аварийных ситуаций, таких как суффозионные и просадочные явления, оползание и разрушение откосов, зарастание и заиление каналов, в следствие фильтрации воды через дно и откосы канала. 6.

В результате фильтрационных и других явлений на пртотегающей территории сложилась не6лаготг[5иятная гадрометгорологаческая обстановка (подъем уровня грунтовых вод. подтопление территории и Т.Д.). аварийных участках устраивались различные виды облицовок: бетонно-ггаеиочные экраны, монолитные железобетонные облицовки и др.

При определенных условиях эксплуатации укрепленных участков русел, пропуске форсированных расходов воды, воздействии температурных факторов, механических повреждениях и фильтрации происходит процесс трещинообразования, раскрытие и вымывание швов и разрешение бетона.

Такие каналы облицованы частично (то есть на самых опасных или аварийных участках). № необлицованных участках происходят явления заиления, рашыва, зарастания и фильтрации. На каждом участке канала образуются особые условия эксшзуатацим, например на облицованных участках на пщравличеакие сопротивления воздействуют такие явления как разрушения швов облицовок,. разрушение бетона, трешинообразование, появление на облицовках илистой плеши и мха.

Естественно, на таких канашх значение шероховатости и гидравлических сопротивлений изменяются от участка к участку, то есть по длине, а также они могут изменяться по периметру, (облицованы только откосы или только дао).

В процессе экатлуагации, изменяются коэффициенты Шфоховатости и гидравлических сопротивлений на облицованных участках и на участках в земляном русле, вследствие заиления, зарастания, размыва и деформаций ложа и защитных покрытий каналов.

Цель исслэдовшдш: экшфимштальное и теоретическое изучение влияния неоднородности покрытия русел крупных каналов на значения коэффициентов шероховатости и гидравлических сопротивлений, и на базе полученных данных исследований разработка научно обоснованной 7 методики расчёта щяшшительно для условий частично обжщсжанных русел.

В соответствии с ттоетшлешюй целью были рассмотрены и решены, следующие. задачи:

— вывод теоретических зависимостей для определения приведенного коэффиЩ'1шта шероховатости русла канала с. неоднородным покрытием по длине в условиях равномерного и неравномерного движения воды ГЪлучение эмгщшчегаачх зависимсчлей для определения коэффициента шероховатости и коэффшацента пщрашжчежого трон-га для участков канала с разш-шными шямй облицовок;

— экшфимешальные исследования по изучению гадравдических сопротивлеажй в частично облицованных каналах;

— натурные исследовшшя влияния неоднородности облицовки на. гидравлические сопротивления каналов.

— разработка метододики гадрашжчеекого расчета крутшх частично облшхованных русел каналов.

Методы иссждованир! В процессе выполнения дассертащюшюй работы проводились теоретические, натурные и лабораторные гидравлические исследования. этапе теоретических исследовакш! использовались методы мате^штического моделирования, математической статистики и теории вероятности.

При проведении экспериментальных иссждрваний использовалась методаса гидравлического моделирования. Для разработки новых методов расчетов использовались ПЭВМ.

Натурнью исследования проводились на головном участке первой очереди Большого Сгавропожжого канала.

При проведении натурных исследований на головном участке БСК проводгпкж весь комплекс щдромеарических исследований с 8 использованием известных методов и приборов, аттестованных аютветигоукжщми ведомствами. учение влияния неоднородной облицовки по длине канат на значение гидравшческих гопротивлекий и цюроховатосли в лабораторных условиях проводились на моделях с соблюдением геометрического, кинематического и динамического подобия.

При выполнении эксперименхвльных лабораторных исследований для измерения скоростей использовались шжровертушки конструкции НГМД, расходы определялись при помощи водосливов-водомеров, для измерения глубин ишользовались уровнемеры и другое вспомогательное оборудование.

Экспериментальные исследования выполнялись в лаборатории кафедры гидравлики и инженерной гидрологии НГМА.

Научную новизну работы составляют теореаические зависимости для определения коэффициентов шероховатости, приведенных по длине какала, дж частично облицованных русел при условии равномерного и неравномерного движения воды;

— зависимости для определения коэффициента шероховатости и коэффициента гидравлического трения для участков с заданным законом изменения шероховатости;

— расчетные формулы для определения коэффициеита Шези и допускаемой неразмывающей скорости русла канала с щебеночным защитным покрытием;

— результаты натурных исследовяюш неоднородного частично облицованного русла первой очереди Большого Ставропольского канала;

— экспериментальные, графичеасие и эмпирические зависимости влияния различных облицовок на пропускную способность и величину щоравлических сопротивлений- 9.

— методика гадравлического расчета крупных частично облицованных русел каншюв ;

— рекомендации по расчету экшлуатации крупных канатов с часшчно облицованными руслами.

Практическую ценность работы составляют:

— закономерности и количественные показатели влияния неоднородности облицовок, чередования облицовок и земляного русла нв гидравлические сопротивления и шероховатость;

— предложенные расчетные зависимости коэффициентов шероховатости и коэффициентов пщравлдекского трения для часшчно облицованных кнншюв;

— методика расчета частично облицованных русел крупных канаюв которая апробирована и применена на первой очереди БСК,.

— практические рекомендации по эксплуатации крупных каналов с частично облицованными руслами;

Т^рлрение результатов. Предложенные теоретические и эмпирические зависимости, методика расчета сложных неоднородных русел каналов и практические рекомендации по жсплуатации крупных каналов использованы управлением по эксплуатации Большого Ставропольского канала Карачаево-Черкесской Республики.

Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых и специалистов НГМД. (Новочеркасск- 24 мая 1997 года), а также на научно-технических конференциях кафедры гидравлики и инженерной гидрологии НГМА (2426 апреля 1998 г, 15−17 мая 1997 г, 22−25 апреля 1999 г кафедры водного хозяйства ЮРГТУ (апрель 1999), и на иаучно-технической конференции, посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ (22−25 мая 2000 г).

Публикации. ГЬ материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

JO.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Общий объем составляет 220 страниц машинописного текста, включая 38 рисунков, 13 таблиц.

Список использованных источников

состоит из 101 наименований, в том числе зарубежжк авторов.

Общие выводы.

1. Анализ этигуатации ряда крупных каналов показал, что в процессе их эшхлуазации вследствие таких явлений как размыв, зарастание, русловые деформации, заиление, разрушение облицовок и т. д., значения коэффициентов шероховатости в крупных каналах возрастают на 50−100% и существенно отличаются от проектных данных.

2. ГЪлучены зависимости для определения приведённых коэффициентов шероховатости по длине канала при равномерном движении для частично облицованного русла, отклонение знамений от экспериментальных данных составило от1,5 до9,0%.

Получены зависимости для среднего коэффициента шероховатости и гидравлического трения для участков с изменяющейся по длине шероховатостью, значения которых отличаются от среднего значения на 17,7%. Это показывает, что позволяет повысить точность расчёта принятых коэффициентов шероховатости.

3. Предложены формулы для определения шероховатости и неразмывакяцей скорости русла канала с щебёночным покрытием.

Установлено, что коэффициенты шероховатости щебёночного покрытия изменяются в пределах 0,024−0,028.

4. ГЪлучены эмпирические расчётные формулы (9−12) для коэффициента шероховатости и коэффициента пщравлического трения русел каналов с бетонными покрытиями и щебёночным защитным слоем.

5. Разработана методика расчёта частично облицованных каналов, которая позволяет точнее учитывать влияние различных комбинаций частично облицованного русла на значение шероховатости и пропускной способности для условий равномерного и неравномерного движения, а также предложены рекомендации по эксплуатации крупных частично облицованных каналов, которые позволят уменьшить число аварийных ситуаций в 2−2,5 раза, снизить потери воды при экшлуатации в 3−4 раза и избежать снижения пропускной.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И. И. К расчету скоростного множителя. Гидротехническое строительство, № 10, 1953
  2. И. И. Расчётная формула для коэффициента Шези при квадратичном законе сопротивления. Гидротехническое строительство, № 2, 1949
  3. И. И., Штеренлихт Д. В. Уточнённая формула для коэффициента Шези. Гидротехника и мелиорация. № 9, 1965
  4. Д. А. Гидравлические сопротивления заросших каналов. Труды ТИИМЕХ: Гидравлика водопроводящих сооружений. Ташкент, 1987
  5. В. С., Бородин В. А., Ганчиков В. Г., Косиченко Ю. М. Защитные покрытия оросительных каналов. М: Агропромиздат. 1988
  6. В. С. Мелиоративные каналы в земляных руслах.: «Колос», Москва, 1979
  7. А. Д., Войтинская Ю. Д., Казенов В. В., Полякова Э. Н. Гидравлические потери на трение в водоводах электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1985, с-79
  8. А. Д., Гидравлические сопротивления, М: Недра, 1970
  9. А. Д. Обобщенная зависимость для гидравлического расчёта трубопроводов. Гидротехническое строительство, 1976, № 7
  10. А. Д. Обобщенная формула коэффициента Шези для открытых русел. Метеорология и гидрология, 1980, № 7200
  11. О. М., Багдасарян С. С., Сравнительные исследования гидравлического сопротивления в случае спокойных и бурных равномерных неаэрированных потоков в призматическом русле. Труды координационного совещания по гидротехнике.- М: Энергия, 1969
  12. О. М. Новые исследования и новая методика гидравлического расчёта быстротоков с усиленной шероховатостью. Гидротехническое строительство, № 4,1992
  13. О. М., Зона гидравлического сопротивления земляных каналов, Гидротехническое строительство, 1997, № 11
  14. О. М., Гидравлические сопротивления и пропускная способность равномерных бурных потоков в бетонных руслах, Гидротехническое строительство, М: Энергоатомиздат, 1992, № 6, с 3339
  15. О. М. Замечания о некоторых формулах коэффициента Шези. МСХ СССР, МГМИ сборник кафедры гидравлики, М: 1966
  16. . П., Овчаренко И. X., Полевые исследования по определению потерь на Большом Ставропольском канале. Труды НИМИ 1975, Т. 16, вып. 5, с 67−79
  17. Абальянц С. X. Устойчивые и переходные режимы в искусственных руслах, Гидрометеоиздат, 1981
  18. С. X. Гидравлические сопротивления в земляных каналах. Труды САНИИРИ, вып. 108, Ташкент, 1960
  19. Allen I. Streamlin and turbulent flow in open cannals. PhiL Mod-and. Journal of Science" vol, 1934
  20. . А., О равномерном движении жидкости в каналах и трубах. Издательство «Ленинградская правда», Ленинград, 1929
  21. П. Н., Инженерная гидравлика потока под ледяным покровом, М.: Энергоиздат, 1940
  22. Э. Л. О некоторых закономерностях изменения коэффициента Дарси в открытых руслах с растительностью. Водные201ресурсы,-1991, № 6
  23. Э. Я, Критерии подобия потоков в руслах с водной растительностью. Мелиорация и водное хозяйство. 1989, № 3
  24. А. Н., Боровков В. С., Майрановский Ф. Г., Высокоскоростные потоки со свободной поверхностью, Статистическое описание бетонной облицовки, М: Стройиздат, 1979
  25. В. Н. Динамика русловых процессов. JI: Гидрометеоиздат, 1962
  26. Е. В. Пропускная способность простых открытых русел. Автореферат на соискание научной степени к.т.н., Москва, 1993
  27. Гришанин К В., Гидравлические сопротивления естественных русел, С-Петербург.: Гидрометеоиздат, 1992
  28. К. В. Гидравлика, издательство «Речной транспорт», Ленинград 1962
  29. Я. Я., Кузьмин И. А., Раззоренов Ф. Ф., Сокольников Н. Н., Натурные гидрологические исследования при проектировании ГЭС, Л.: Гидрометеоиздат, 1971
  30. М.М., Родионов И. А. Коэффициент шероховатости земляных каналов большого сечения. Киев, Издательство АН УССР, 1966
  31. И. Д., Определение скоростного множителя потока в русле с неоднородными стенками. Российский межведомственный совет, Научно Технический сборник, «Гидравлика», 1966, № 2, с 66−77
  32. Г. В. «Пропускная способность русел каналов и рек». Л.:1. Гидрометеоиздат, 1981
  33. Г. В. Гидрометрия. М: Колос, 1964
  34. Г. В, Овчаров Е. Е., Инженерная гидрология и регулирование стока, М.: Колос, 1 993 202
  35. Г. В., Даннлевнч Б. Б., Точность гидрологических измерений и расчетов. Л: Гидрометеоиздат, 1966
  36. А. П. Гидравлические потери на трение в каналах и трубопроводах. Л.: Издательство по строительству и архитектуре. 1957
  37. Ю. Г. Устойчивые потоки и структурные особенности динамических процессов в неразмываемых и размываемьк руслах. Автореферат на соискание учёной степени д. т. н., Москва, 1993
  38. Ибад-Заде Ю. А., Водопроводные каналы, М- Стройиздат, 1975
  39. Ибад-Заде Ю. А. Транспортирование воды в открытых каналах. М:1. Стройиздат, 1983
  40. И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям Ленинград. Издательство «Машиностроение», 1975
  41. Ю. М. «О допускаемых скоростях и изменчивости гидравлических сопротивлений в бетонных руслах каналов. „Гидротехническое строительство“, 1993, № 7
  42. Ю. М. К гидравлическому расчету облицованных каналов. Известия высших учебных заведений: Строительство, 1993, № 2, с 41−43
  43. Ю. М., Гидравлика мелиоративных каналов, Новочеркасск.: НИМИ 1992
  44. Ю. М., Гидравлические сопротивления и шероховатость бетонных русел каналов. Водные ресурсы, № 2,1993
  45. Ю. М., Колганов А. В., Гидравлическая эффективность и надёжность оросительных каналов, М: Издательство „ЮМА“, 1997
  46. Ю. М., Полякова Н Ю., Гидравлические сопротивления бетонных русел каналов, Новочеркасск.: Известия ВУЗов, Технические науки, 1997, № 1
  47. Ю. М., Турянская Н. И., Влияние случайного характера распределения водной растительности на коэффициент шероховатости русел малых водотоков, Новочеркасск.: Сборник научных трудов НГМА, Мелиорация открытых ландшафтов, 1 997 203
  48. Ю. М., Гурин К. Г., Определение приведенного коэффициента шероховатости для неоднородного русла канала по длине, Новочеркасск.: Известия ВУЗов, Технические науки, 1997. № 3
  49. И. Ф., Коваленко В. В., Стохастические методы речной гидравлики и гидрометрии, Санкт— Петербург.: Гидрометеоиздат, 1992
  50. И. Ф., Русловые процессы при переброске стока -JI:
  51. Гидрометеоиздат» 1975, с. 288
  52. JI. М. Расчёты зимнего стока под ледяным покровом. -М:
  53. Госэнергоиздаг, 1950, с. 104
  54. Calebrook and White, Proc., Royal, Soc, Land, Ser, A 1937, № 4
  55. В. С. Неразмывающая скорость для несвязных грунтов и факторы ее определяющие. Известия ВНИИГ. 1958, Т. 59
  56. В. С. Влияние макрошероховатости русла на его гидравлическое сопротивление. Известия ВНИИГ. 1959, Т. 62
  57. Л. В. Гидравлические сопротивления крупных земляных каналов в несвязных фунтах. Автореферат на соискание научной степени к. т. н., Москва, 1987
  58. И. И. Моделирование гидравлических явлений. Л: Энергоиздат" 1967, с-236
  59. Г. Л. Неразмываемые русла земляных каналов и разработка рекомендаций по их гидравлическому расчету, автореферат на соискание ученой степени к. т. н., Новочеркасск- НГМА, 1995
  60. А. Л. О влиянии состояния потока на гидравлические сопротивления. Сборник научных трудов, ЭСХА, 1 963 204
  61. А. А. О сопротивлении движению воды в открытых призматических руслах, 1959
  62. Ц. Е. «Основы физики и механики эрозии русел»
  63. Ц. Е., Надёжность гидравлических сооружений, М: Колос, 1974
  64. Ц. Е., О надежности крупных каналов, М: Колос, 1981
  65. Meer-Peter, Muller R, Formulas for bed-load transport, ft-oc. Sec. Meet, Intern, Assoc, Hude, Strge, Res-Stockholni, 1948, Appendix, 39−64
  66. E. M. Основные характеристики турбулентного потока в длинных руслах. Труды Ц ДГН 1947, ВЫпб25
  67. И. К. «Турбулентный русловой поток и процессы в придонной области», Киев.: издательство АН УССР, 1963
  68. Nikuradse I., Strorniingssetzein rouden Rohren. VDI, Forschungshevt, № 5,1933
  69. A. H. Пропускная способность мелиоративных каналов с малыми уклонами. Автореферат на соискание степени к. т. н., Москва, 1985
  70. ОксиюкО. П., Водоросли каналов мира, Киев, Наукова думка, 1973
  71. Н. Н. Гидравлический справочник, ОНТИ, 1937
  72. Н. Ю. Гидравлические сопротивления и пропускная способность бетонных русел при их эксплуатации, автореферат на соискание степени к. т. н., Новочеркасск, НГМА, 2000
  73. Паспорт «Оросите льно-обводнительная система Большого Ставропольского канала», Ставрополь, издательство Севкавгипроводхоз, 1979
  74. Полад-Заде А. П. Статистические описания при исследовании дна крупного канала Доклады ВАСХНИД 1980, № 8, с 41−43
  75. Е. К. Методика расчёта русловых переформирований для потока повышенной мутности. Речная гидравлика и гидротехника, М: 1973, с 91−104 205
  76. Е. К. оектирование и расчет оросительных каналов в земляном русле, М.: издательство университета дружбы народов, 1990
  77. Е. К., Метод расчета крупных каналов, Гидротехника и мелиорация, 1976. № 4, с 76−84
  78. Рекомендации к гидравлическому расчету крупных каналов, под редакцией КурановаГ.В., М: «Союзгипроводхоз, 1987
  79. Рекомендации по проектированию и эксплуатации каналов. Каналы систем водоснабжения и ирригации, М: издательство литеразтуры по строительству, 1972
  80. И. А. Движение воды в каналах с искусственной шероховатостью Гидротехническое строительство, I960, № 9
  81. С. А., «Основы построения условной линии раздела при наличии разнородных шероховатостей по смоченному периметру канала»
  82. А. А. Состояние вопроса об определении коэффициента Шези. Известия НИИ Гидротехники, 1974, т. 32
  83. М. Ф., Формула средней скорости течения рек и их классификация по сопротивлению движению. Исследования и комплексное использование водных ресурсов, М: I960
  84. И. К. Влияние крепления откосов на пропускную способность каналов. Мелиорация и водное хозяйство, 1990, № 6
  85. Справочник по гидравлике, под редакцией Большакова В. А., Вища школа. Киев, 1984, с 343
  86. П. М., Овчаренко И. X., Игнатенко С. И Основы гидротехники и гидрологии. -М: Колос, 1977
  87. СНиП 06.03.85. Мелиоративные системы и сооружения. М: Госстройиздат, 1967
  88. Т. Н., Транспортирующая способность потока и гидравлические сопротивления земляных оросительных каналов, автореферат на соискание степени к. т. н., Ташкент, 1 992 206
  89. Т. Н. К вопросу выбора коэффициента шероховатости в каналах, транспортирующих взвешенные наносы. Труды ТИИИМСХ, 1977. № 93
  90. . Р., Влияние шероховатости и формы живого сечения канала на потери напора при безнапорном движении жидкости, автореферат на соискание степени к. т. н., Ленинград, 1981
  91. А. А. Гидравлические и технико-экономические расчеты каналов. М: Стройиздат, 1965
  92. Г. С. «По трассам искусственных рек», книга для учащихся, М.: «Просвещение», 1987
  93. К. К., Фомина Н. Н., Исследования влияния шероховатости на гидравлические сопротивления, ЦАГИ, вып. 441,1940
  94. Форхгеймер. Гидравлика. ОНТИ, 1935
  95. Р. Р. Гидравлика, учебник для ВУЗов. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982
  96. X. Ш., Алиев Т. А., Динамика формирования русла Каракумского канала. Гидротехника и мелиорация, 1977, № 7, с 27−32
  97. Ф. А. Исследования основных гидравлических закономерностей турбулентного движения в трубах. М.: Госстройиздат, 1953
  98. Д. В., Гидравлика: Учебник для ВУЗов в двух книгах. М.: Энергоиздат, 1991
  99. Е. Э. Гидравлический расчёт русел с неоднородной шероховатостью. Известия вузов, горный журнал, 1985, № 7.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?