авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Таглави совершенствование методов разработки сценариев управления эксплуатацией водохранилищ на реках с обильным стоком наносов

-- [ Страница 2 ] --

Модели расчёта батиграфических характеристик водохранилища

Характеристики
Объёмная Площадь зеркала
Каноническая модель
, (2) , (3)
Конечно-разностная модель «М-1»
, (4) , (5)
Конечно-разностная модель «М-2»
, (6) , (7)
Полиноминальная аппроксимационная модель «М-3»
, (8) , (9)
Полиноминальная аппроксимационная модель «М-4»
, (10) , (11)

где - Н0 - отметка дна водохранилища непосредственно у плотины; Vi, Vi+1 и , - соответственно, объём и площадь зеркала водохранилища, соответствующие отметкам уровня воды водохранилища Hi+1, Hi; ak, ak1, a k2 - эмпирические коэффициенты; k, k1, k2 – степени разложения полинома.

Результаты расчётов площади зеркала водохранилища Хашм Эль-Гирба по измеренным объёмным характеристикам с помощью модели «М-4» представлены на рис. 8.

Для оценки динамики изменения батиграфических характеристик водохранилища были рассчитаны соответствующие интенсивности изменения:

Таблица 2

Модели расчёта интенсивности изменения объёма сопряжённых слоёв и интенсивности изменения площади зеркала водохранилища Хашм Эль-Гирба

а) Интенсивность изменения объёма сопряжённых слоёв водохранилища (рис. 9) б) Интенсивность изменения площади зеркала водохранилища (рис. 10)
, (12) , (13)

где: - интенсивность изменения объёмов сопряжённых слоёв водохранилища между отметками и за интервал времени - , (млн. м3/год)/м; - интенсивность изменения площади зеркала водохранилища, соответствующее отметке за интервал времени и , км2/год.

Приведенные на рис. 9 интенсивности изменения объёмов отдельных сопряжённых слоёв водохранилища указывают на наличие двух ярко выраженных периодов его эксплуатации: первого - с начала эксплуатации по 1985 г., соответствующего периоду интенсивного заиления водохранилища и второго - с 1985 г. по 2000 г., соответствующего уменьшению интенсивности его заиления в результате периодических промывок. Так интенсивности уменьшения объёма слоёв водохранилища между отметками 440-462 м до 1985 г. постепенно снижались, а после 1985 г. их значения стабилизировались на постоянном. Объёмы же слоёв, расположенных выше отметки 462 м, продолжали уменьшаться с практически постоянной интенсивностью и после 1985 г. вплоть до 2000 г. В свою очередь, приведенные на рис. 10 интенсивности изменения площади зеркала водохранилища на разных его отметках, также отражают наличие двух периодов, что подтверждается эпизодическими увеличениями площади зеркала водохранилища на ряде отметок.

Экстраполяция рядов измеренных объёмных характеристик водохранилища на пост-мониторинговый период была проведена аппроксимацией функций за период 1975-2000 г.г. Для этого с помощью оптимизационной процедуры программного обеспечения Sigma Plot были получены полиномы третьей степени для каждой временной функции . В результате этих расчётов были получены пост - мониторинговые объёмные характеристики и характеристики площади зеркала водохранилища (рис. 6 и рис. 8), что позволило сделать оценку полезного объёма на 20-летний пост-мониторинговый период при сохранении используемого режима управления водохранилищем, а также показать необходимость его изменения для предотвращения дефицитной водоподачи на оросительную систему.

В четвертой главе « Поступление и сработка наносов, заиление и промывка водохранилища» рассмотрены вопросы источников поступления наносов в речную сеть р. Атбара, а также теоретические и практические аспекты моделирования процессов заиления и промывки водохранилищ.

Основные факторы, влияющие на формирование стока наносов, обычно подразделяются на три группы: гидроклиматические, геоморфологические и антропогенные. Согласно этой классификации основным фактором, определяющим поступление наносов в водохранилище Хашм Эль-Гирба, является геоморфологическая особенность верховий р.Атбара, исток который расположен на Эфиопском плато. При этом перемещение наносов, согласно проведенным исследованиям до строительства плотины, в основном происходило в форме устойчиво взвешенных наносов, что связано с соотношением размера частиц и скоростей водного потока в этой предгорной части русла реки.

Согласно выполненным ранее исследованиям  р. Атбара в створе своего впадения в р.Нил приносит ориентировочно 120 млн т наносов в год, а ежегодный объём наносов у г.Эльшвак (60 км выше створа плотины) составляет около 100 млн. т/год (рис. 11). Река Сетит, поставляющая в р. Атбару порядка 2/3 объёма воды, приносит с собой порядка 90% общего объёма наносов р.Атбара (86 млн. т в 1973 г.), а р. Верхння Атбара приносит с собой порядка 8 млн. т/год (около 10%). Максимальная измеренная концентрация взвешенных наносов в р. Атбара составляет 25 кг/м3. Средняя концентрация наносов в период наводнений (с августа по октябрь) составляет около 20 кг/м3 (рис 12).

Мировой опыт эксплуатации водохранилищ показывает, что процессы заиления и занесения их объёмов отложениями наносов являются одним из важнейших факторов, определяющих эффективность эксплуатации этих сооружений, а также эти процессы влияют на экологическую обстановку прилегающих территорий. Отложения донных и взвешенных наносов, транспортируемых рекой, в чаше водохранилища и в речном русле выше по течению вызывают уменьшение его регулирующей ёмкости водохранилища и удлинение создаваемой им кривой подпора с увеличением зоны затопления и подтопления прибрежных территорий. Кроме того, в результате задержания в водохранилище части речных наносов, в нижний бьеф сбрасывается осветлённая вода, что приводит к интенсификации размыва отводящего речного русла и снижению уровня воды вдоль береговой линии русла, расположенного ниже плотины. В связи с этим для обеспечения эффективной и рациональной эксплуатации проектируемых или реконструируемых гидроузлов и их водохранилищ необходимо при разработке проектов выполнить прогностические расчёты перечисленных выше явлений и на их основе разработать решения по борьбе с ними.

Изучением вопросов заиления и занесения подпорных бьефов и связанных с ними русловых процессов занималась большая группа отечественных и зарубежных исследователей. В их работах было показано, что физические параметры и продолжительность процесса заиления, а также характер распределения наносных отложений в подпорных бьефах в основном зависят от гидрологических, геоморфологических, гидротехнических и других факторов. К усилению этих явлений может приводить не отвечающая складывающейся обстановке эксплуатация сооружений в составе гидроузла водохранилища, развитие эрозионных процессов, вызываемых сельскохозяйственной и иной антропогенной деятельностью человека на территории водосборного бассейна, зарастание мелководий водной растительностью, а также изменение гидравлических характеристик русла, направления дрейфовых течений и ветровой обстановки и др. Во всех этих случаях своевременное принятие службой эксплуатации необходимых мер, направленных на ослабление возможных отрицательных последствий вышеуказанных процессов существенно ослабит интенсивность развития этих процессов и повысит эффективность работы водохранилища.

Существующие методы в основном разработаны для прогностических расчётов заиления глубоководной озерной части водохранилищ. Так В.С. Лапшенков классифицирует эти методы по следующим четырём группам.

Первая группа состоит из эмпирических методов расчётов, основанных на результатах количественного анализа данных натурных измерений. Одним из часто и широко используемых на практике является метод Г.И.Шамова, который подтвердил и привёл к выражению, удобному для широкого практического использования, эмпирическую модель, для определения изменения объёма водохранилищ в результате заиления, предложенную Ф. Ортом которая в свою очередь явилась развитием теоретической модели заиления водохранилищ, разработанной Т.Тейлором.

В общем виде формула Ф.Орта может быть записана в следующем виде

, (14)

где: - объём водохранилища за вычетом объёма наносных отложений (т.е. объём, не подвергшийся заилению) на момент времени T; - часть физического полного объёма водохранилища, которая может быть заполнена наносными отложениями при его предельном заилении, когда в водохранилище остается только некоторое русло, по которому происходит полный транзит в нижний бьеф всех наносов без их осаждения (предельно-заиляемый объём водохранилища); T – количество лет с момента начала эксплуатации водохранилища. Полагая в формуле 14 T= 1 и , Г.И.Шамов получил выражение:

, (15)

где: - объём наносов, отлагающихся в водохранилище в течение первого года его работы.

Полученные результаты расчётов по зависимости 15 приведены на рис. 13, где также помещены данные многолетнего мониторинга и прогностических экстраполяционных расчётов. Анализ данных, помещенных на этом графике, свидетельствует об удовлетворительном воспроизведении данных мониторинга с момента начала эксплуатации водохранилища до момента корректировки правил управления, следование которым изменило тенденцию заиления водохранилища.

Вторая группа состоит из балансовых методов, основанных на интегрировании дифференциального уравнения баланса наносов и русловых деформаций, связывающего отложение наносов между створами с изменением транспортирующей способности потока за некоторый интервал времени t.

Третья группа состоит из методов, основанных на теоретических или экспериментальных закономерностях осаждения наносов.

Четвертая группа состоит из компьютерных количественных моделей транспортировки и осаждения наносов

Анализ перечисленных методов и требуемых для их использования наборов параметров привёл к заключению о возможности использования для имитации работы водохранилища Хашм Эль-Гирба методов расчёта второй группы с использованием балансовых уравнений гидравлической промывки водохранилища.

Многие исследователи и инженеры-гидротехники, эксплуатирующие водохранилища, считают, что наиболее экономически целесообразным и эффективным способом является гидравлическое удаление (промыв) наносных отложений в водохранилище с использованием перепада между уровнями воды в бьефах гидроузла.

Результаты проведенных натурных исследований были обобщены и представлены в виде эмпирических моделей, удобных для использования в оценочных расчётах эффекта гидравлической промывки водохранилища. Три из этих моделей приведены в табл. 3.

Таблица 3

Модели расчёта расходов вымываемых наносов

Автор Модель
Fan and Jiang (Модель 1) , (16) где: - расход вымываемых наносов, кг/с; - расход потока промывной воды из водохранилища, м3/с; - уклон поверхности наносов и - эмпирический коэффициент
Xia (Модель 2) , (17) где: - расход вымываемых наносов, т/с; - уклон поверхности наносов; - ширина донного водосброса, м и - коэффициент эродированности (E = 180 для консолидированной глины)
Sen and Srivastava (Модель 3) , (18) где: - расход вымываемых наносов, м3/с; - уклон поверхности наносов; - средний размер частиц наносов, м; - плотность наносов, кг/м3; - скорость потока промывной воды из водохранилища, м/с и - гидравлический радиус поперечного сечения потока, м


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.