CC BY
92
6. Rekomendacii po primeneniyu usovershenstvovannyh tehnologij i sredstv mehanizacii dlya vneseniya udobritel'nyh rastvorov v oroshaemom zemledelii [Tekst]/ Pod red. R. P. Zadneprovskogo. -Volgograd: VGSXA, 2002. - 91 s.
7. Semenenko, S. Ya. Fitosanitarnoe ozdorovlenie zernovyh i ovoschnyh kul'tur s pomosch'yu jelektrohimicheski aktivirovannoj vody [Tekst] / S. Ya. Semenenko, M. N. Belickaya, S. M. Li-holetov// Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. - 2013. - № 1. - S. 78-82
8. Semenenko, S. Ya. Zakonomernosti relaksacii i vosstanovleniya svojstv jelektrohimicheski aktivirovannyh vodnyh sred v sistemah s polimernoj obolochkoj [Tekst]/ S. Ya. Semenenko, A. N. Chushkin, M. N. Lytov// Ispol'zovanie meliorirovannyh zemel' - sovremennoe sostoyanie i perspek-tivy razvitiya meliorativnogo zemledeliya: materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konfer-encii. - Tver': VNIIMZ, 2015. - 208-212
9. Udobritel'noe oroshenie: teoriya, tehnologii, tehnicheksie sredstva [Tekst]/ V. V. Karpunin, V. I. Filin, A. P. Sapunkov, V. G. Abezin. - Volgograd: PNIIJeMT, 2003. - 443 s.
10. Shramko, G. A. Sovershenstvovanie tehnologii nekornevoj podkormki ozimoj pshenicy s primeneniem jelektrohimicheski aktivirovannoj vody [Tekst]/ G. A. Shramko, Je. A. Aleksandrova, T. V. Knyazeva // Nauchnyj zhurnal Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. -2011. -№6 (33). - S. 69-72.
11. Jeksperimental'noe obosnovanie vozmozhnosti snizheniya pesticidnyh nagruzok pri vozde-lyvanii tomatov v usloviyah orosheniya [Tekst] / N. N. Dubenok, S. Ya. Semenenko, E. I. Chushkina, M. N. Lytov // Vestnik RASXN. - 2014. - № 5. - S. 55-58.
E-mail: pniiemt@yandex.ru
УДК 631.6, 001.57, 556.541:004.94 РАЗРАБОТКА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ВОЛГИ И ЗАПАДНЫХ ПОДСТЕПНЫХ ИЛЬМЕНЕЙ
DEVELOPMENT OF THE HYDRODYNAMIC MODEL OF THE DELTA OF THE RIVER OF THE VOLGA AND THE WESTERN STEPPE ILLMENTS
А.А. Бубер, аспирант В.В. Бородычев, академик РАН, научный руководитель
А.А. Талызов, старший научный сотрудник
A.A. Buber, V.V. Borodychev, A.A. Talyzov
ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова
Federal state budgetary scientific institution all-Russian research Institute of hydraulic engineering and land reclamation them. A. N. Kostyakova
В статье описывается существующее состояние Дельты р. Волги и Западных подстепных ильменей, сформулирован ряд экологических и водных проблем. Рассматриваются пути решения обводнительных проблем с помощью строительства, сужающих русло гидротехнических сооружений у истока рукава Камызяк и около села Икряное рукав Бахтемир, для самотечного обводнения Западных подстепных ильменей и дельты р. Волга. Обосновывается необходимость строительства сети дренажных коллекторов и назначения промывок для рассоления территории Западных подстепных ильменей и поддержания экологического режима поймы р. Волга. Представлен технологический цикл разработки гидродинамической модели Дельты р. Волга и Западных подстепных ильменей в программном комплексе MIKE 11: формирование и обработка исходных данных; горизонтальная и вертикальная калибровки модели, калибровка по вододелению; анализ и сравнение результатов моделирования 2006 маловодного и 2012 средней водности года в естественных условиях и при наличии подпорных русловых сооружений.
The article describes the existing state of the Delta River. Volga and Western sub-steppe ilmens, formulated a series of environmental and water problems. The ways of solving the water problems are discussed with the help of the construction of a narrowing bed of hydraulic structures at the source of the Kamyzyak sleeve and near the village of Ikryanye sleeve of Bakhtemir, for gravity wa-
tering of the Western steppe ilmens and the delta of the river. The Volga. The necessity of construction of a network of drainage collectors and the appointment of washes for desalinization of the territory of the Western steppe ilmens and maintenance of the ecological regime of the floodplain of the r. The Volga. A technological cycle for the development of the Delta River hydrodynamic model is presented. Volga and Western sub-steppe ilmens in the MIKE 11 software package: the formation and processing of initial data; Horizontal and vertical calibration of the model, calibration for water distribution; Analysis and comparison of modeling results for 2006 low-water and 2012 medium-water year in natural conditions and in the presence of supporting channel structures.
Ключевые слова: гидродинамическое моделирование, MIKE 11, река Волга, Западные подстепные ильмени, геоинформационные системы, QGIS, SRTM, ASTER GDEM, Profile Utility, поперечные сечения, цифровая модель рельефа.
Key words: hydrodynamic modeling, MIKE 11, Volga river, Western steppe ilmens, geographic information systems, QGIS, SRTM, ASTER GDEM, Profile Utility, cross sections, digital relief model.
Введение. Работа была выполнена в рамках ФЦП «Развитие водохозяйственного комплекса РФ в 2012-2020 гг.» [5].
До строительства Волжской ГЭС в период весеннего половодья значительная часть Западных подстепных ильменей (ЗПИ) затапливалась. Волжские воды почти ежегодно в объеме 2-5 км3 устремлялись по цепочке ильменей и ериков на западные территории. Даже после спада в ильменных замкнутых понижениях вода в объеме 1,6 км3 оставалась до осени, а в ряде случаев до следующего половодья. В некоторых ильменях вода искусственно задерживалась с помощью земляных перемычек. Помимо весеннего половодья, южная часть ЗПИ была подвержена периодическим нагонным явлениям со стороны Каспийского моря, и в ильмени «нагонялась» волжская пресная вода [6].
В связи с зарегулированием стока Волги (40-50-е годы) и с изменением уровня Каспия, а также строительством железной и автодороги, прекратились нагоны пресной воды в южной части ЗПИ, значительно уменьшилась приточность к ильменям. Из-за отсутствия финансирования каскада насосных станций (в конце 80-х годов) уменьшилось поступление воды из р. Бахтемир по построенным оросительно-обводнительным трактам вглубь территории ЗПИ.
В настоящее время ЗПИ обводняются в многоводные годы в пределах Прибах-темирской полосы. Ильмени усыхают и уже давно потеряли рыбопромысловое значение, резко упала продуктивность кормовых угодий из-за остепнения земель, засоления и заболачивания межбугровых понижений. Из-за ухудшения водного режима ЗПИ и вторичного засоления земель возникли неразрешимые проблемы с питьевой водой и экологической обстановкой [1].
Обводнение ЗПИ в достаточном объеме происходит при попусках с Волгоградского гидроузла 25-27 тыс. м3 сроком не менее 7 дней, однако обеспечить такой режим с гарантированной надежностью не удается.
Поэтому ещё в период проектирования Нижне-Волжских гидроузлов предусматривалось коренное мелиоративное переустройство как Волго-Ахтубинской поймы (ВАП), дельты Волги, так и ЗПИ в соответствии с ожидавшимися изменениями гидрологического режима. Однако это переустройство в ЗПИ выполнено в незначительном объёме.
В гидрогеологическом отношении ЗПИ являются водоприемником-аккумулятором минерализованных грунтовых вод, поступающих с окружающих степных территорий. Бессточность грунтовых вод обусловлена подпором их со стороны Волги и Каспия. Единственная расходная статья баланса грунтовых вод - испарение, вызывающее подъем солей к поверхности и прогрессирующее засоление почвогрунтов [8].
В 1973-1974 гг., из-за отказа рыбохозяйственных органов от прудового рыбоводства в ЗПИ, Южгипроводхоз предложил создать здесь 6 оросительно-обводнительных систем с сетью коллекторов, обеспечивающей осушение значительной части ильменей и общее понижение уровня минерализованных грунтовых вод. ГЭК Госплана СССР одобрил предложение Южгипроводхоза. Однако его осуществление осталось не реализованным. К концу 1970-х годов на территории ЗПИ были построены отдельные ороси-тельно-обводнительные тракты - это прокопы, соединяющие собственно ильмени, превращенные в испарители. Расположенные рядом с «водными трактами» ильменные понижения из-за подъема соленых грунтовых вод или уже превратились или превращаются в мокрые солончаки [10].
Аспр&одеЕО-Пркюскиисиа ООС Досгочнсиаш ООС ГашуншцООС КЕЯЦшсвО'Ккряшмиши ООС Зврскнсш ООС Лншшския ООС Прябактгннрасаг эсш
Ородлтешпо- обюлтгтслъпсА ылвл Дрснамно-ло.ччспврнал даъ ] рапица обтает ГрмтцлраЙонаа
НэГОСЛЫЕ ГЛЦЦХНШ ВрМККЛЬЯЬД 7ТЧПЕА
ЫМ0Сны4 йШщнн дрешлиНйлиЛтОрви! Кгия
Рисунок 1 - Схема дренирования территории Западных подстепных ильменей
По состоянию на начало 1981 г. в ЗПИ из 19 ранее намеченных водных трактов построено только 10, из которых 7 работало на передвижных тепловых насосных станциях. Коллекторы не строились совсем. В результате территория ЗПИ продолжала усиленно засоляться. Систематическая водоподача из Бахтемира по этим трактам без устройства дренажа и бессистемное освоение земель под орошение ещё больше обострили мелиоративную обстановку. С конца 80-х годов прекратилось поступление воды из р. Бахтемир по построенным оросительно-обводнительным трактам вглубь территории ЗПИ и только, начиная с 2004 г. благодаря усилиям ФБГУ «Астраханмелиоводхоз», возобновилась механическая подача воды в ЗПИ в объеме 0,2-0,5 км3.
В современных условиях экономика ЗПИ отличается резко выраженными экстенсивными формами сельхозпроизводства. Площадь сельхозугодий - 692 тыс. га, в т. ч. пашней занято 4 %, сенокосами и пастбищами - около 96 %. Под орошаемые пашни, используемые под бахчевые и кормовые культуры, занято 22,4 тыс.га, из которых толь-
ко на 4,3 тыс.га построены инженерные системы. Остальная площадь сельхозугодий -это малопродуктивные сенокосы и пастбища. 80 % орошаемых земель - это 400 отдельных участков с площадью в среднем около 40 га с временной оросительной сетью, разбросанной по всей территории зоны.
Интенсификация сельскохозяйственного производства в зоне ЗПИ в сложившихся условиях возможна за счет значительных капиталовложений на базе развития регулярного орошения, обводнения и улучшения естественных кормовых угодий при условии оздоровления мелиоративной обстановки всего района и поддержания её на уровне, существовавшем в период стихийных паводковых затоплений [9].
В составе Схемы комплексного использования и охраны водных и связанных с ними рыбных и земельных ресурсов Нижней Волги, р. Ахтубы, р. Урала и Северного Каспия [12] была предложена система дренирования территории ЗПИ: локальная дренажная сеть оросительных систем подключается к крупным межхозяйственным коллекторам, трассы которых должны были проходить между существующими водными трактами (рисунок 1). С учётом перспективы мелиоративного освоения ирригационного фонда в зоне намечалось осуществить строительство 8 межхозяйственных коллекторов. Дренажно-сбросные воды по системе межхозяйственных коллекторов должны были поступать в Главный коллектор (ГК), трасса которого должна была пройти вдоль железной дороги Астрахань-Кизляр через заливы Харбата, Мочетный проран и Торба-евский затон к Каспийскому морю.
Таким образом, представляется, что проведение намеченного ранее комплекса мелиоративных работ, их корректировка с учетом фактической природно-хозяйственной ситуации в ЗПИ, может значительно улучшить эколого-мелиоративную обстановку в этом регионе. Потери на испарение с акватории Северного Каспия на 0,51 км3 можно уменьшить путем сокращения подачи волжской воды вглубь зоны Западных подстепных ильменей для орошения нескольких десятков гектаров мелких «кочующих участков». Для всей территории ЗПИ, кроме Прибахтемирской полосы, сельскохозяйственное освоение земель нецелесообразно ввиду интенсивного вторичного засоления земель.
Для развития орошения в зоне Западных подстепных ильменей необходимо обоснование и создание сети глубокого дренажа, промывного режима орошения (систематических капитальных промывок), ликвидация фильтрации из каналов, длительная агробиологическая мелиорация солонцов и внесение повышенных доз удобрений. Решающим фактором в комплексе мероприятий по оздоровлению мелиоративной обстановки является создание эффективно действующей сети коллекторов, обеспечивающей общее понижение уровня минерализованных грунтовых вод с обязательным централизованным отведением дренажно-сбросных вод за пределы зоны. [11].
Материалы и методы. Целью исследования является изучение текущего режима обводнения территории ЗПИ с помощью современных технологий компьютерного моделирования, поиск возможных мероприятий, направленных на улучшение данного режима. Для решения задачи в программном комплексе MIKE 11 была создана гидродинамическая модель, с помощью которой была произведена оценка влияния русловых подпорных гидротехнических сооружений (ГТС), обеспечивающих подачу воды в Прибахтемирские протоки и далее в ЗПИ в самотечном режиме.
Программный комплекс MIKE 11 предназначен для разработки имитационных компьютерных моделей гидродинамических процессов в бассейнах рек. Математическая модель реализует квази-двумерную неявную разностную схему решения уравнений Сен-Венана, описывающих неустановившееся движение воды в речных сетях [13].
274
Задание параметров для расчетов неустановившегося движения воды в реках и каналах производится на основе имеющихся натурных материалов (данных). Топографические, гидрологические и гидротехнические данные являются основными источниками информации при разработки и эксплуатации моделей.
Для разработки модели и выполнения расчетов задаются: плановое положение речной сети и водохранилищ, имеющиеся гидротехнические сооружения (плотины, водосливы, водосбросы, мосты, и т.д.), поперечные сечения в характерных створах, гидрографы приточности, расходно-уровневые характеристики водоприемника и известные начальные условия [2,3]. Конфигурация пойменной части поперечников определяется на основе Цифровой модели рельефа в среде ArcGis.
Практически вся информация, используемая при создании гидродинамической модели речной сети, является пространственно-координированной, т.е. имеющей географическую привязку. В связи с этим, обработку исходных данных удобно проводить с использованием геоинформационных систем (ГИС).
При создании ГИС-проекта исследуемого участка Волго-Ахтубинской поймы использовалась свободно распространяемая Quantum GIS (QGIS) [4,5]. На сегодняшний день QGIS представляет собой полнофункциональную ГИС с возможностью просмотра, редактирования и анализа данных. Особенностью QGIS является легкий в использовании и понятный пользовательский интерфейс, поддерживающий русский язык.
В качестве основы ГИС проекта использовались топографические карты масштаба 1:100000, для которых была выполнена географическая привязка в проекции Гаусса-Крюгера. На участках, для которых была необходима большая детальность, использовались карты более крупного масштаба.
При подготовке компьютерной гидродинамической модели необходимо создать набор поперечных сечений, характеризующий русловую и пойменную части исследуемого водотока [7]. При этом необходимо сначала создать цифровую модель рельефа (ЦМР), покрывающую весь участок исследования и имеющую достаточное пространственное разрешение, а затем, с использованием ЦМР создать сами поперечные сечения. Впоследствии полученная ЦМР также может быть использована для отображения территорий затопления.
В качестве источника информации о рельефе поймы использовался набор данных дистанционного зондирования земли SRTM. Разрешение сканирования составляло 3 угловых секунды, что соответствует размеру ячейки 90 м на местности. Было проведено исследование достоверности этих данных, путем сравнения значений отметок высот со значениями с топографических карт. Была выявлена систематическая ошибка и выполнена высотная коррекция данных SRTM для участка исследования.
Нами рассматривался набор данных ASTER GDEM, имеющий более высокое пространственное разрешение (30 м). Однако, из-за выявленных аномалий высотных отметок и неопределенности алгоритма их исправления данный набор не использовался. В дальнейшем планируется корректировка и использование данных ASTER.
На рисунке 2 приведены изображения фрагментов наборов данных SRTM и ASTER GDEM, полученные в QGIS.
Поскольку наборы данных SRTM и ASTER GDEM не содержат информации о рельефе дна в русловой части, возникла необходимость дополнения полученной ЦМР. Оптимальным, с точки зрения достоверности, источником информации о русловом рельефе являются данные, полученные в результате русловой съемки. Однако, для столь протяженных участков реки, выполнение русловой съемки является весьма затратным мероприятием, не всегда возможным по временным и финансовым соображениям. Поэтому было принято решение об использовании в качестве источника данных о русловом рельефе листов атласа единой глубоководной системы водных путей РФ.
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (46), 2017
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 2 - Источники данных о рельефе: слева набор данных SRTM,
справа - ASTER GDEM
Результаты и обсуждение. Нами выполнена привязка листов атласа к соответствующим листам топографических карт путем аффинных преобразований (масштабирование и поворот). В результате были получены комбинированные изображения, содержащие фрагменты листов атласа в русловой части, но сохранившие координатную привязку и рельеф надводной части от листов топографических карт (рисунок 3). Эти были переведены в векторную форму, после чего была построена ЦМР русловой части, с учетом особенностей формирования модели рельефа по информации с изолиний [4].
Рисунок 3 - Этапы обработки листов атласа единой глубоководной системы:
слева - листы атласа совмещены с основой (топографической картой); справа - окончательное изображение, готовое к дальнейшей обработке (векторизации)
Для создания набора поперечных сечений по полученной цифровой модели рельефа использовалось разработанная в лаборатории гидроэкологии отдела гидротехники ВНИИГиМ программа Profile Utility (рисунок 4). Основными функциями данной программы являются: расстановка поперечных сечений с заданным интервалом перпендикулярно заданной оси потока; установка длины поперечных сечений (задается охватывающим полигоном); вычисление значений отметок высот в каждой точке поперечного сечения с заданным шагом; запись результирующих данных в формате текст с разделителем.
Для удобства использования в программе реализована работа непосредственно с файлами форматов ESRI Shape и ESRI ASCII Raster для цифровой модели рельефа, поддерживаемыми большинством современных ГИС. Использование программы Profile
276
Utility позволило существенно сократить трудоемкость подготовки данных за счет автоматизации рутинных операций таких как расстановка поперечных сечений, удаление их неиспользуемой части и др.
Рисунок 4 - Поперечные сечения, сформированные программой Profile Utility
Для построения гидродинамической модели в среде Mike 11 нами использовались образцы поперечных сечений. Плоские области - это водные объекты (ильмени, затоны), не имеющие батиметрических данных (таблица 5).
Рисунок 5 - Полученные поперечные сечения реки Волга
На основе топографической карты, привязанной по координатам, в среде MIKE 11 модуль Network построена трасса речной сети по руслу и пойме р. Волга и ее протокам (левобережные протоки - Бузан, Прямая Болда, Царев, Камызяк, Каныча; правобережные протоки - Бахтемир, ерик Хурдун, Хурдун, Большая Кара, Бакланенок, Ямная, Старая Волга) (рисунок 6).
Рисунок 6 - Карта-подложка с нанесенной трассой речной сети и трасса речной сети с нанесенными поперечными сечениями в среде MIKE 11
В модуле Cross-sections введены координаты X, Z для 246 поперечных сечений. Их плановое положение привязано к карте-подложке. Сформирована конфигурация поперечных сечений и рассчитаны обработанные данные гидравлических параметров сечений в зависимости от уровней воды. Характерные поперечные сечения по р. Волге с. Верхнее Лебяжье и рукаву Бахтемир село Бахтемир приведены на рисунке 7.
Рисунок 7 - Поперечные сечения р. Волга и рук. Бахтемир
Введенные поперечные сечения отображаются в модуле Network на трассе речной сети.
Граничные условия определяют распределение параметров потока на граничных участках. Задавались внешние граничные условия - на верхнем и нижнем конце участка реки: приток в Верхнем Лебяжьем, в соответствии с данными по маловодному и сред-
неводному годам; уровень Каспийского моря для рукавов Бахтемир, Царев, Камызяк, Каныча, Старая Волга и реки Волги был задан; функция Q(h) для рукавов Бузан и Прямая Болда в зависимости от уклона и шероховатости концевых поперечных сечений; подача воды в ЗПИ и возврат в период половодья моделировались граничными условиями Q(t) (расходы воды во времени) с условием забора 4 км3 и возврата 3 км3.
Исходные посуточные данные по уровням и расходам предоставлялись Государственным океанографическим институтом им. А.Н. Зубкова (ФГБУ «ГОИН») для 2006 (маловодного) и 2012 (средневодного) годов. На основе этих данных с помощью аппроксимации получены кривые зависимости Q/h для калибровки. Эти кривые были использованы для калибровки модели (определение адекватных шероховатостей вдоль русла и по высоте для каждого поперечника) и при формировании начальных условий. Обязательно учитывали данные ГОИН по вододелению в точках бифуркации.
Горизонтальная калибровка (вдоль русла) производилась для каждого водпоста. Вертикальная калибровка производилась по высотным отчеткам поперечных сечений. Вододеление в точках бифуркации (между основным руслом и протоками) зависит, в основном, от площадей входных поперечных сечений и учитывалось при подборе шероховатостей и параметров граничных условий. Для калибровки модели весь расчетный участок был разбит на подучастки с одинаковой шероховатостью, которые включали как реальные, так «гипотетические» (расчетные) пункты наблюдений. В результате калибровки получены коэффициенты шероховатости п в русле - от 0,024 до 0,04, в пойме - от 0,04 до 0,08. При этом максимальная ошибка по вододелению составила не более 20 %. (рисунок 8).
1 1 1 ^ Наблюденный, 2012 -Модель. 2012
-23.00 г —*
/ *
-24.(и) -24.50 -25.00 -25.50 I (
/
/ Ч:
г
01.04.2012 05.04.2012 09.04.2012 - 13.04.2012 17.04.2012 - 21.04.2012 25.04.2012 £ 3 й ' 1 § 5 5 1 § 5 о 3 !
Рисунок 8 - Сравнение результатов калибровки по водонаблюдательному посту г. Астрахань
Основной ориентира обводнения дельты р. Волга и ЗПИ - уровень воды в г. Астрахань. Если уровень воды выше отметки минус 23,5 м, то вода поступает самотеком в ЗПИ объемом 2-5 км3, что обеспечивает затопление ильменей. Ёмкость ильменей составляет 1,6 км , остальная вода возвращается в р. Волга, если протоки специально не перекрываются перемычками.
На основе откалиброванной модели по маловодному 2006 году (объем половодья в створе Волгоградского гидроузла 122,1 км3) и 2012 - году средней водности (объем половодья в створе Волгоградского гидроузла 153,5 км3), были выполнены расчеты
без подпорных сооружений (существующее состояние) и с 2-я гидротехническими сооружениями (около села Икряное, рукав Бахтемир и в истоке рукава Камызяк), обеспечивающими сужение русла до 200 м (рисунок 9). В качестве аналога может быть взят Николаевский гидроузел на р. Дон (рисунок 10). Рассматривавшийся вариант установки подпорного ГТС на Старой Волге практически не влияет на уровенные режимы р. Волги, рукавов Бахтемир и Хурдун.
Рисунок 9 - Русловые ГТС на рукаве Бахтемир и на истоке рукава Камызяк
Рисунок 10 - Николаевский гидроузел р. Дон
В дальнейшем результаты моделирования, полученные в среде MIKE 11, визуализировались специальной программой MIKE View, которая позволила просмотреть в виде диаграмм расчетные гидравлические характеристики потока. На рисунке 11 показан продольный профиль участка р. Волга и рукава Бахтемир при установленных двух подпорных сооружениях. На основе полученных данных были построены графики сравнения уровней воды при спецпопуске половодий 2006 и 2012 годов до и после установки подпорных сооружений для створов на рук. Бахтемир (село Икряное), рук. Царев (исток) и р. Волге (г. Астрахань). Уровни воды в модели маловодного 2006 года с сооружениями практически достигают (а для с. Икряное превышают) соответствующие уровни воды года средней водности (2012) без сооружений (рисунки 12, 13, 14).
280
Рисунок 11 - Продольный профиль участка р. Волга и рукава Бахтемир
Уровни воды при спецпопуске половодья 2006 и 2012 годов до и после установки сооружений рукав Бахтемир - село Икряное
а а & а
»« - -Л..
N \
V -*— моде/ ь 20С 6
( ■— —•— моде/ моде/ ь 2С1 ь 2СС 2 6 с сооружениями
а а
5 3
¡3 ё ё Й Я Й
11111
Рисунок 12 - Сравнение хода уровней воды в створе рук. Бахтемир (с. Икряное)
Уровни воды при спецпопуске половодья 2006 и 2012 годов до и после установки сооружений река Волга - город Астрахань
X \
N
N
-•— одел ь 2СС 6
модель 2С12 модель 2СС6 с сооружениями -1-1-1-1-1-1-1-
¡3 ё ё ё г ё е а
ё ё ё ё з з з з
ё ё ё ё ё Я Я Я Я Й
а а г а
ё г?
23,5
25,5
Рисунок 13 - Сравнение хода уровней воды у створа р. Волга (г. Астрахань)
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (46) 2017
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Уровни воды при спецпопуске половодья 2006 и 2012 годов до и после установки
сооружений рукав Царев - Исток
Я
•
/ ! С
/
-модель 2006 -модель 2012
- модель 2006 с сооружениями
дата, дд.мм
-23
-23,5
-24
-24,5
-25
-25,5
-26
-26,5
Рисунок 14 - Сравнение хода уровней воды у створа рук. Царев (исток)
Заключение. Разработанная гидродинамическая модель позволяет выполнить анализ и обосновать мероприятия, необходимые для обводнения нерестилищ дельты р. Волги и Западных подстепных ильменей. Для обеспечения нормальной приточности в Западные подстепные ильмени, необходимо предусмотреть строительство русловых подпорных гидротехнических сооружений на рук. Бахтемир (с. Икряное, после истока рук. Хурдун) и в истоке рук. Камызяк. Для пропуска транспорта необходимо также обеспечить подпор в селе Оля (рук. Бахтемир). Подпорные ГТС могут конструктивно быть выполнены в виде сужающих до 200 м русло сооружений. В зоне ЗПИ для промывки засоленных земель и поддержания экологического режима функционирования поймы необходимо построить предложенную дренажную сеть.
Библиографический список
1. Горелиц, О.В. Современный механизм заливания территорий Волго-Ахтубинской поймы в период половодья (в пределах Волгоградской области) [Текст]/ О.В. Горелиц, И.В.Землянов. //Научный потенциал регионов на службу модернизации / ГАОУ АО ВПО «АИСИ». - Астрахань, 2013. - № 2 (5). Спецвыпуск. - С. 9-18.
2. Компьютерное моделирование речных потоков. Теоретические основы [Текст]. - М.: Научная консалтинговая фирма «Волга», 2013. - С. 7-79.
3. Компьютерное моделирование систем рек и каналов Mike11 [Текст]. - М.: Научная консалтинговая фирма «Волга», 2013. - С. 13-47.
4. Кошель, С.М. Моделирование рельефа по изолиниям [Текст] /С.М. Кошель // Университетская школа географической картографии / Под ред. А. М. Берлянта. - М.: Аспект Пресс, 2005. - С. 198-208.
5. НИОКР по реализации федеральной целевой программы «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах» по научному обоснованию мероприятий, обеспечивающих рациональное использование водных ресурсов и устойчивое функционирование водохозяйственного комплекса Нижней Волги, сохранение уникальной системы Волго-Ахтубинской поймы [Текст], ГК от 13 сентября 2013 года №10-ГК/ФЦП-2013. - М., 2015.
6. Природа и сельское хозяйство Волго-Ахтубинской долины и дельты Волги [Текст] // Труды Прикаспийской экспедиции МГУ им.М.В.Ломоносова. - М.: МГУ, 1962.
7. Разработка компьютерной модели участка слияния рек Москвы и Оки [Текст]/ А.О Щербаков, А.А. Талызов, Е.Э. Головинов, Г.Г. Ермаков, Р. Кромер // Мелиорация и водное хозяйство. - 2009. - № 5. - С. 42-44.
8. Русанов, Н.В. Волго-Каспийский морской судоходный канал - современное состояние проблемы и пути их решения [Текст] / Н.В. Русанов, П.И. Бухарицин, Л.Г. Беззубиков // Конференция АФ ФГУП Росморпорт. - Астрахань, 2015.
9. Сбор и анализ материалов предпроектных работ прошлых лет по использованию водных объектов Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / ЗАО ПО «Совинтервод». - М., 2014.
10. Схема комплексного использования водных, земельных и рыбных ресурсов Нижней Волги, рек Урала и Ахтубы, Северного Каспия [Текст]. - Союзводпроект. - М., 1974.
11. Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов р. Волги на период до 2010 года [Текст] . Том 1 «Современное состояние природного комплекса Волжского региона». - М.: Союзводпроект, 1995.
12. Уточнение Схемы комплексного использования и охраны водных и связанных с ними рыбных и земельных ресурсов Нижней Волги. р. Ахтубы, р. Урала и Северного Каспия [Текст]. - Ленинград: Ленгипроводхоз, 1982.
13. Штеренлихт, Д.В. Гидравлика для студентов вузов [Текст] /Д.В. Штеренлихт. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 370-374.
14. Graser, A. Learning QGIS / A. Graser. - Third Edition: Packt Publishing, 2016. - 210 p.
15 Sherman, G. The PyQGIS Programmer's Guide: extending QGIS 2.x with Python / G.
Sherman. - Published by Locate Press LLC, 2014. - 200 p.
References
1. Gorelic, O. V. Sovremennyj mehanizm zalivaniya territory Volgo-Ahtubinskoj pojmy v period polovod'ya (v predelah Volgogradskoj oblasti) [Tekst]/ O. V. Gorelic, I. V. Zemlyanov. //Nauchnyj potencial regionov na sluzhbu modernizacii / GAOU AO VPO "AISI". - Astrahan', 2013. -№ 2 (5). Specvypusk. - S. 9-18.
2. Komp'yuternoe modelirovanie rechnyh potokov. Teoreticheskie osnovy [Tekst]. - M.: Nauchnaya konsaltingovaya firma "Volga", 2013. - S. 7-79.
3. Komp'yuternoe modelirovanie sistem rek i kanalov Mike11 [Tekst]. - M.: Nauchnaya konsaltingovaya firma "Volga", 2013. - S. 13-47.
4. Koshel', S. M. Modelirovanie rel'efa po izoliniyam [Tekst] /S. M. Koshel' // Universi-tetskaya shkola geograficheskoj kartografii / Pod red. A. M. Berlyanta. - M.: Aspekt Press, 2005. -S. 198-208.
5. NIOKR po realizacii federal'noj celevoj programmy "Razvitie vodohozyajstvennogo kom-pleksa Rossijskoj Federacii v 2012-2020 godah" po nauchnomu obosnovaniyu meropriyatij, obespechivayuschih racional'noe ispol'zovanie vodnyh resursov i ustojchivoe funkcionirovanie vodohozyajstvennogo kompleksa Nizhnej Volgi, sohranenie unikal'noj sistemy Volgo-Ahtubinskoj pojmy [Tekst], GK ot 13 sentyabrya 2013 goda №10-GK/FCP-2013. - M., 2015.
6. Priroda i sel'skoe hozyajstvo Volgo-Ahtubinskoj doliny i del'ty Volgi [Tekst] // Trudy Pri-kaspijskoj jekspedicii MGU im. M. V. Lomonosova. - M.: MGU, 1962.
7. Razrabotka komp'yuternoj modeli uchastka sliyaniya rek Moskvy i Oki [Tekst]/ A. O Scherbakov, A. A. Talyzov, E. Je. Golovinov, G. G. Ermakov, R. Kromer // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo. - 2009. - № 5. - S. 42-44.
8. Rusanov, N. V. Volgo-Kaspijskij morskoj sudohodnyj kanal - sovremennoe sostoyanie problemy i puti ih resheniya [Tekst] / N. V. Rusanov, P. I. Buharicin, L. G. Bezzubikov // Konferenci-ya AF FGUP Rosmorport. - Astrahan', 2015.
9. Sbor i analiz materialov predproektnyh rabot proshlyh let po ispol'zovaniyu vodnyh ob'ektov Volgo-Ahtubinskoj pojmy [Tekst] / ZAO PO "Sovintervod". - M., 2014.
10. Sxema kompleksnogo ispol'zovaniya vodnyh, zemel'nyh i rybnyh resursov Nizhnej Volgi, rek Urala i Ahtuby, Severnogo Kaspiya [Tekst]. - Soyuzvodproekt. - M., 1974.
11. Sxema kompleksnogo ispol'zovaniya i ohrany vodnyh resursov r. Volgi na period do 2010 goda [Tekst] . Tom 1 "Sovremennoe sostoyanie prirodnogo kompleksa Volzhskogo regiona". - M.: Soyuzvodproekt, 1995.
12. Utochnenie Sxemy kompleksnogo ispol'zovaniya i ohrany vodnyh i svyazannyh s nimi rybnyh i zemel'nyh resursov Nizhnej Volgi. r. Ahtuby, r. Urala i Severnogo Kaspiya [Tekst]. - Leningrad: Lengiprovodhoz, 1982.
13. Shterenliht, D. V. Gidravlika dlya studentov vuzov [Tekst] /D. V. Shterenliht. - M.: Jener-goatomizdat, 1984. - S. 370-374.
14. Graser, A. Learning QGIS / A. Graser. - Third Edition: Packt Publishing, 2016. - 210 p.
15 Sherman, G. The PyQGIS Programmer's Guide: extending QGIS 2.x with Python / G.
Sherman. - Published by Locate Press LLC, 2014. - 200 p.
E-mail: alina020387@bk.ru
УДК 621.43
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ СМЕСЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И ПАЛЬМОВОГО МАСЛА НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ
EVALUATION OF THE INFLUENCE OF THE COMPOSITION AND PROPERTIES OF DIESEL FUELS AND PALM OIL MIXTURES ON THE INDICATORS OF THE FUEL INJECTION PROCESS IN DIESEL
Э.К. Чибанда, аспирант В. М. Славуцкий, доктор технических наук, профессор А. В. Курапин, кандидат технических наук, доцент Е.А. Салыкин, кандидат технических наук, доцент
E.K. Chibanda, V.M. Slavutsky, A.V. Kurapin, E.A. Salykin
Волгоградский государственный технический университет Volgograd State Technical University
Изучен мировой опыт применения пальмового масла в качестве топлива для дизелей. Проанализировано влияние состава смеси на показатели процесса впрыскивания при постоянном значении активного хода плунжера, соответствующего номинальной цикловой подаче, в случае использования только дизельного топлива. Исследовано влияние состава смеси на показатели процесса впрыскивания при постоянном значении массовой цикловой подачи смеси, соответствующей номинальной цикловой подаче при использовании только дизельного топлива. Проанализировано влияние состава смеси на показатели процесса впрыскивания при сохранении постоянной теплотворной способности смеси. Проведён сравнительный анализ изменения параметров распыливания смесей дизельного топлива и долей пальмового масла от 0 до 60 в зависимости от определенных параметров ТПА и смеси (рабочий ход плунжера, цикловая подача и подведенная теплота). Показано, что изменения параметров ТПА не требуются, поскольку соответствующее изменение объемной цикловой подачи и активного хода плунжера при изменении доли пальмового масла в смеси до 60 % не превышает 3 %. Согласно требованиям стандарта, эти отклонения в допустимых пределах, что позволяет использовать смесевые топлива на основе пальмового масла.
The world experience of using palm oil as a fuel for diesel engines was studied. The influence of the mixture composition on the indices of the injection process at a constant value of the active stroke of the plunger corresponding to the nominal cyclic feeding is analyzed in the case of using only diesel fuel. The influence of the composition of the mixture on the parameters of the injection process at a constant value of the mass cyclic feeding of the mixture corresponding to the nominal cyclic feed rate using only diesel fuel was studied. The influence of the mixture composition on the indices of the injection process is analyzed while maintaining the constant heating value of the mixture. A comparative analysis of the change in the parameters of spraying of diesel fuel mixtures and palm oil fractions from 0 to 60 is performed depending on the specific parameters of the injection molding machine and the mixture (working stroke of plunger, cyclic feed and heat input). It is shown that changes in the
