CC BY
16МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОТЛОЖЕНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ И ДОННЫХ НАНОСОВ ЖИЗЗАКСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Бутабоев Ал имардон Ал имжонович Худайкулов Совет Ишанкулович Саттаров Собидхон Мухтарович Абилцакимов Бекмурот Абдураимович
Гулистанский государственный университет
В статье рассматривается донные наносы, которые на протяжении всего периода заиления откладываются полностью, и их объем обычно включают в общий сток наносов. Приводится схемы отложение наносов в верхнем бьефе водохранилище на определенном этапе заиления. Приводится модели о прогнозе сроков заиления и определения параметров водохранилища и плотины.
Ключевые слова: взвешенных наносов, донных наносов, мертвого объема, полезние объем.
JIZZAX SUV OMBORINING TO'XTATILGAN VA PASTKI CHO'KINDI JINSLARINING CHO'KINDI SHAKLINI MODELLASHTIRISH.
Maqolada cho'kindi davrida to'liq saqlanib qolgan tub cho'kindilar ko'rib chiqiladi va ularning hajmi odatda cho'kindi oqimining umumiy miqdoriga kiritiladi. Cho'kishning ma'lum bir bosqichida rezervuarning yuqori hovuzida cho'kindi qatlamini yig'ish sxemalari keltirilgan. Modellar cho'kma davrini bashorat qilish, suv ombori va to'g'on parametrlarini aniqlash bo'yicha berilgan.
Kalit so'zlar: pastki cho'kindilar, o'lik hajm, foydali hajm, to'xtatilgan chokindilar.
MODELING THE PATTERN OF SEDIMENTATION OF SUSPENDED AND BOTTOM SEDIMENTS OF THE JIZZAKH RESERVOIR.
The article considers bottom sediments, which are completely deposited throughout the siltation period, and their volume is usually included in the total sediment flow. Schemes of sediment deposition in the upper pool of a reservoir at a certain stage of silting are given. Models are given on the prediction of siltation periods and determination of reservoir and dam parameters.
Keywords: suspended sediments, bottom sediments, Dead extend, useful extend
DOI: 10.24411/2181- 0761/2020-10070
Джизакское водохранилище как источник орошения открытых оросительных систем играет важную роль в водообеспеченности земель. Гарантированный период запланированного режима водоподачи определяется сроком его заиления. Оно заключается в отложении взвешенных и донных наносов. Но так как взвешенные наносы составляют основную долю (90-95 %) твердого стока, то процесс называется заилением. Донные наносы на протяжении всего периода заиления откладываются полностью, и их объем обычно включают в общий сток наносов. Отложение наносов в верхнем бьефе на определенном этапе заиления настолько сокращает полезную регулирующую емкость водохранилищ, что приводит к нарушению запланированного режима работы водоисточнике и ухудшаем режим работы оросительных систем. Поэтому прогноз сроков заиления необходим для определения параметров
водохранилища и плотины, своевременной разработки экономически целесообразных режимов эксплуатации и мероприятий по уменьшению наносных отложений и восстановлению потерянной из-за наносов емкости водохранилища, а также для определения зон интенсивного выпадения мельчайших наносов и удаления их с помощью специальных устройств.
Заиление водохранилищ имеет две стадии. При первой из них происходит полное отложение в верхнем бьефе всех поступающих наносов. На второй - наблюдается отложение наносов с затухающей интенсивностью. Сбросная мутность при этом постепенно возрастает и в конце заиления близка к бытовой.
По режиму работы все гидроузлы подразделяются на подпертые бьефы и водохранилища. Для первых характерен стационарный уровневый режим, а для водохранилищ - переменный.
Методы расчета заиления разработаны только для стационарного уровня. В случае необходимости учета сработки уровней при расчетах заиления принимаются поэтапно параметры водохранилищ, соответствующие разным уровням сработки. Учет сработки уровня воды для больших водохранилищ не вносит существенных корректив в определение сроков их заиления, так как отложенные за длительную первую стадию наносы, только перераспределяются по длине бьефа без выноса их в нижний бьеф из-за больших объемов водохранилищ при сниженных уровнях воды. Поэтому в ряде случаев расчет выполняется для объема водохранилища при нормально подпертом уровне.
Существует большое количество методов расчета заиления, которые можно
подразделить на балансовые и основанные на эмпирических формулах.
Первая группа методов используем различные уравнения баланса наносов. Уравнение
др „дг — + уЪ— = 0 т д! Ы 1 ^
используют И.Л. Леви и др. Ряд исследователей используют уравнение (1) в виде конечных разностей:
<рх-р2Ъ=*/х-22\1уЪ (2)
Принимая но внимание, что имеет место формулы для нахождения давления:
Рх
Y
- р'. Ei. = р'
* ' у' г
;W3 = z2
Тогда объём заилений или мёртвый объём водохранилища можно представить так:
с/Щ =
Для нахождения который проф. Латипов К.Ш. пользует системой дифференциальных уравнений ХАРахматулина, описывающих движение многофазных потоков [1].
Как было приведено выше отложение наносов в верхнем бьефе на определенном этапе заиления настолько сокращает полезную регулирующую емкость водохранилищ, возрастанием объёма мертвого объема. Для определения состава наносов и объёма отложений применяется дифференциальное уравнение многофазной жидкости в модели Х.А. Рахматулина. Для применения многофазной модели в моделирование отложения взвешенных и донных наносов, рассмотрим струйное течение многокомпонентной смеси, состоящей из смеси наносов разного диаметра и жидкостей .
Тогда уравнение количества движения и неразрывности смеси идеальных жидкостей запишется в виде [8].
<*(п)к рп
Рп
dt
Рп
■ gradp— pnFn + К^^ (Vs — Vn ),
(4)
+ (ЦуУп = , .V * л(Л> — 1, т),
где К - коэффициент взаимодействия жидкости и других взвешенных наносов; 15п -количество фазового превращения. Здесь р„ - приведённая плотность;/?,,, - истинная плотность; Но нашем случае фазовые превращения не происходит. Уп - скорость п-й фазы жидкой смеси, где :
¿¡{п)У дУ - - --—— = —^ + (V , У)У
ах ы " "
В дальнейшем предположим, что фазовые превращения отсутствуют, тогда 15п =0 и уравнения (4.) примет вид
дРп
dt
-d/v(pf!Vf!)(5)
Суммируя уравнения (5) по п, получим уравнение неразрывности для смеси:
др .. ^ >
dt ^
где р = рг+р2 +... + Р,,,,
т
р¥ = ^р„У„ - р}\ +... + рпУт - средние величины плотности и скорости в области
и=1
смеси сп - — объемная концентрация п-й фазы смеси. Произведём осреднение по
п
Р
массе, умножая на р„ в уравнении (4), для этого суммируем эту систему уравнений по п :
т (¿^У "'
£ Рп -Ту- = ~ёгааР+ £рЛ (6)
и-1 и-1
Введем в рассмотрение осредненную силу ^ по массе, вычисляемую из формулы
pF - . Тогда можно написать:
п=1
"' с1(п)У
77—1 С<1
Вычислим изменение количества движения смеси единичного объема К = рУ , так как
гп г, и
(II " (11 " (11
Откуда:
л " ш " (¡1
Учитывая равенство (7) и уравнение неразрывности:
— = + £К„ ——^ - хгас!р = р1< - ^гайр^УпрпсШп (8)
Ш И=1 Ш И=1
Отличаются существующие методы тем, что для расчета наносов используются различные формулы вида р = или р = Ряд авторов при выводе
расчетных формул дополнительно прибегают к уравнениям движения потока и постоянства расхода воды. Несколько отличается метод С.Т.Алтунина и И.А.Бузуноза. Он основан на вычислении параметров устойчивого русла, в котором транспортируется заданная нагрузка потока наносов определенной крупности,
принимаемая из графикар — /^ Разность между объемами водохранилища и устойчивых русел принимается за объем заиления. Сток наносов для каждого этапа определяется с учетом части наносов, поступающих в нижний бьеф. Ко второй группе методов расчета заиления относятся формулы Тейлора, Орта, Г.И.Шамова. Следует отметить, что базирующиеся на уравнениях (3.1) и (3.2) методы прогноза принимают гидравлические элементы русла на участках неизменными в течение расчетного интервала времени, что снижает точность расчетов. Интервалы времени при этом следует принимать такими, чтобы высота отложений не превышала 10-15% расчетной глубины бьефа, что приводит к громоздким вычислениям. Положительной стороной указанных методов является то, что они позволяют получить детальную картину процесса заиления и учесть как период полного отложения наносов в бьефе, так и этап возрастающего выноса наносов в нижний бьеф. Методы, основанные на выражении (3) и эмпирических зависимостях, имеют определенный предел применимости, так как формулы экспоненциального или
показательного вида дают по расчету возрастающий вынос наносов уже в начальный период работы гидроузла.
За рубежом изучено изменение нанососдерживающей способности водоемов от различных критериев [19], Но, к сожалению, там использованы в одних случаях данные по заилению прудов, в других - водохранилищ. Поэтому получены несогласующиеся результаты.
Все возможные случаи заиления верхних бьефов гидроузлов и водохранилищ можно отнести к той или иной из трех расчетных схем отложения наносов в зависимости от интенсивности процесса.
К первой схеме относятся верхние бьефы, в которых с начала эксплуатации наблюдается возрастающий вынос наносов в нижний бьеф по мере заиления верхнего бьефа (только вторая стадия заиления).
Вторая схема характерна для водохранилищ, в которых имеется как первая, так и вторая стадия заиления. По третьей схеме ведется расчет для водохранилищ, в которых период возрастающего выноса наносов мал по сравнению с общим временем заиления, и им можно пренебречь, т.е. только первая стадия заиления.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Белесков Б.И., Кожевникова М.С., Осадчая И.В. Определение расчетной скорости ветра для проектируемых водохранилищ и малых водоемов. - Изв. АН УзССР, сер. техн.наук, и 2, 1986, с. 47-50.
2. Белесков Б.И., Перепелкина В.В. Определение энергии ветровых волн при расчетах устойчивости неукрепленных откосоз. -Изв. АН УзССР, сер. тахн.каук, № 5, 1985, с. 61 -64.
3. Гришанин К.В. Устойчивость русл рек и каналов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974, 142 с.
4. Даманский Л,М. Сифонные регуляторы в мелиорации и малые сифонные водосбросы, управляемые впуском атмосферного воздуха.Автореф. дисс...КНД. Техн. Наук, М.,1954, 16с.
5. Замарин Б.А, Сифоны. - Тр. Ин-та гидротехники и мелиорации, т. 135 М., 1935, с. 7484.
6. Хамидов А.А., Худайкулов С.И., Махмудов И.Э. «Гидромеханика» Ташкент "ФАН" -2008, 436 б
