Научный архив: статьи

Исследования, представленные в работе, направлены на изучение гидравлики процесса наполнения судоходных шлюзов с головной системой питания из-под плоских подъемно-опускных ворот. В частности, рассмотрена задача о возможности компенсации первого обратного пика гидродинамической силы путем изменения площади отверстия наполнения.

Изменение площади отверстия наполнения рассмотрено в том числе для случаев постоянной величины площади и для случаев ее уменьшения. В теоретическом эксперименте временной промежуток и интенсивность изменения площади отверстия наполнения синхронизировались со скоростью распространения волн в камере шлюза.

Первую волну попуска от сформировавшегося в начале процесса наполнения необходимо компенсировать второй волной, которая создается принудительно путем уменьшения площади сечения отверстия наполнения с последующим переходом к ее увеличению.

В исследовании определялись параметры второй компенсационной волны, чтобы при взаимодействии с первой волной попуска отсутствовал первый пик обратной гидродинамической силы.

Исследовано также влияние на возникновение пика обратной силы режима изменения площади отверстия наполнения. Для реализации поставленной задачи использованы теоретические методы, основанные на решении уравнений неустановившегося движения воды, позволяющие определить колебания свободной поверхности воды в камере шлюза, в том числе на начальном этапе наполнения.

Результаты, полученные в исследовании, показывают для различных водоизмещений судна зависимости изменения величины гидродинамической силы от режимов изменения площади отверстия наполнения и от взаимосвязанного с площадью изменения приращения расхода воды.

Полученные результаты исследования могут быть направлены на создание безопасных условий для шлюзования как судов действующего флота, так и перспективного безэкипажного флота.

Выполнен анализ воздействия водотоков и водоемов на берега водохранилищ и грунтовые массивы искусственных насыпных сооружений: плотин, дамб и насыпей.

Определено, что основным фактором, влияющим на состояние берегов и грунтов насыпей, является насыщение их водой и формирование в массивах грунта фильтрационных потоков, порой с достаточно значительными градиентами, а основными процессами, определяющими состояние сооружений, служат процессы разуплотнения и разжижения грунтов и их последующей консолидации.

Отмечается, что переработка берегов водохранилищ продолжается в течение 5-10 лет, стабилизация берега происходит гораздо дольше - до 30 лет, а в некоторых условиях вообще не прекращается.

Подчеркивается, что переработка берегов вызывает загрязнение воды водоемов как минеральными частицами, так и древесной массой, а характер местностей расположения водохранилищ энергетических гидроузлов и мероприятий по подготовке лож водохранилищ к затоплению обусловливает наличие значительного количества плавающей в них древесины.

Отмечается, что изменение свойств грунтов (в частности, их несущей способности) при насыщении водой приводит к непроектным осадкам сооружений, возводимым на таких грунтах. Рассмотрено несколько примеров уплотнения оснований гидротехнических сооружений методом подтопления.

Описаны лабораторные исследования деформации грунтовой насыпи при заполнении водохранилища верхнего бьефа, натурным объектом которых явилась грунтовая плотина Белопорожской МГЭС.

Обращается внимание на то, что заполнение верхнего бьефа лабораторной установки привело к деформации насыпи и ее прорыву.

В итоге осадок конструкции насыпи произошло уплотнение ее грунта и увеличение плотности засыпки с 0,801 г/см³ до 1,830 г/см³. Констатируется, что при подтоплении насыпи частицы грунта испытывают действие нескольких сил: собственного веса, сил взаимного трения, взвешивающих архимедовых сил и сил гидродинамического давления. Под действием равнодействующих этих сил происходит переукладка частиц грунта в более плотную упаковки, при которой повышается прочность грунта и его способность к восприятию нагрузок. Рекомендовано использовать метод подтопления для повышения свойств грунтов насыпей и оснований гидросооружений.