РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ШЕРОХОВАТОСТИ РУСЕЛ КАНАЛОВ С НЕОДНОРОДНЫМИ УЧАСТКАМИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

06.01.02 Мелиорация, рекультивация и охраназемель

УДК 502/504:631.62 Б01 10.26897/1997-6011-2020-3-6-14

Ю.М. КОСИЧЕНКО, О.А. БАЕВ

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», г. Новочеркасск, Российская Федерация

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ШЕРОХОВАТОСТИ РУСЕЛ КАНАЛОВ С НЕОДНОРОДНЫМИ УЧАСТКАМИ

Приведены расчеты коэффициентов шероховатости неоднородных русел каналов по длине по полученным формулам авторов. Проведено сравнение результатов расчета с другими зависимостями на примере головного участка Большого Ставропольского и Бурлинского магистральных каналов. Даны расчетные формулы для определения коэффициентов шероховатости заросших растительностью русел каналов гидромелиоративных систем. Для головного участка Большого Ставропольского канала расчеты проведены по зависимостям Ю.М. Косиченко, К.Г. Гурина и сопоставлены с формулами Н.Н. Павловского, Хортона, Эйнштейна и Лоттера при расходах в канале 185,0; 79,0; 25,0 м3/с. Результаты определения приведенного коэффициента шероховатости для Бурлинского магистрального канала по Лоттеру оказались занижены по всем бьефам канала. Также были проведены расчеты коэффициента шероховатости при сильном зарастании русла на примере Нижне-Донского магистрального канала по формуле авторов. Данные формулы показали удовлетворительное их совпадение с натурными данными с отклонением до 18,2%.

Коэффициент шероховатости, неоднородное русло, магистральный канал, облицовка.

Введение. При проектировании и особенно при эксплуатации каналов возникают задачи, связанные с их расчетом для неоднородных русел. Такие случаи обусловлены применением частично облицованных каналов, где на наиболее опасных участках устраиваются бетонные облицовки, а остальные участки выполняют в земляном русле. На каналах в земляном русле достаточно часто наблюдается частичное зарастание растительностью, преимущественно в береговой зоне. В связи с этим появляются дополнительные гидравлические сопротивления, которые приводят к повышенной шероховатости русел и снижению пропускной способности каналов.

Вопросами изучения влияния повышенной и неоднородной шероховатости русел, в том числе при зарастании, занимались В.С. Боровков [1], Э.Л. Беновиц-кий [2], Ю.М. Косиченко [3, 4], К.Г. Турин [5], И.А. Долгушев [6], Н. Дэскэле-ску [7], М.Г. Хубларян [8], В.Т. Чоу [9], W. Huai [10], M. Melis [11], I. Nezu [12] и другие.

Материалы и методы. В качестве материалов исследований используем существующие расчетные зависимости [5, 9], которые применимы для неоднородной шероховатости по периметру русла канала. Из методов исследований применим расчетный, и на основе анализа видоизменим существующие зависимости применительно к рассматриваемому случаю, когда шероховатость русла изменяется по длине канала. В расчетах приведенной шероховатости русел каналов используются также таблицы значений коэффициентов шероховатости земляных и бетонных русел каналов [9, 13, 14].

Для расчета коэффициента приведенной неоднородной шероховатости по периметру русла наиболее известна формула Н.Н. Павловского:

zn

■ Zn22

-zn2

Z1 ^ Z2 ^ Z3

(1)

где Х\, Х2, Х3 — смоченный периметр отдельных частей поперечного сечения канала; пг, п2, п3 — коэффициенты шероховатости отдельных частей поперечного сечения канала.

Кроме того, в источниках [9, 13, 14] приведены другие формулы Хортона, Эйнштейна, Лоттера для определения средневзвешенного значения.

В работе [5] нами также была получена формула для расчета приведенного коэффициента шероховатости русла канала по длине в виде:

п =

пр

тЩОо/о)2 +п22г2(и»2 +... + п2т1т (ит/о)2

({ + \ + ... + 1т )

, (2)

_ о111+о212 +... + от1г где о = 11 22 т'

¡1 + 12 + ... + 1т

Однако в данной формуле (2) не учитывается смоченный периметр по участкам, который будет изменяться, что приведет к погрешности расчета.

С целью необходимости уточнения значения ппр в формуле (2) следует учитывать, что значения смоченного периметра должны быть переменными х1 ^ Х2 ф ... ф Хт.

При получении видоизмененных формул по длине русла канала примем нижеследующие допущения:

— считаем движение потока в пределах расчетного участка с однородной шероховатостью равномерным с постоянной глубиной и средней скоростью;

— протяженность расчетных участков с однородной шероховатостью принимаем длиной не менее 100 м;

— смоченный периметр и гидравлический радиус принимаем равными средним значениям % и Я в пределах всей длины канала.

Целью исследований является получение зависимостей для определения приведенного коэффициента шероховатости неоднородного русла по длине канала.

Неоднородная шероховатость русел каналов часто возникает из-за необходимости замены отдельных участков на твердые покрытия из железобетонных плит или устройство противофильтрационных экранов из геосинтетических материалов (геомембран или бентонитовых матов) с защитным покрытием (например, из каменной наброски [15] или габионов). При этом изменяется шероховатость поверхности вместо земляного русла на облицованное с коэффициентом шероховатости из железобетонных плит от 0,015 до 0,017, а для каменной наброски - от 0,025 до 0,0275.

Другими причинами неоднородной шероховатости отдельных участков каналов

является зарастание растительностью земляных русел или образование в них водорослей [5].

Рассмотрим далее уточнение расчетных формул для определения приведенного коэффициента шероховатости (ппр) для зависимости (1) и всех зависимостей в работе [9], поскольку в них за исключением (2) не учитывается длина каждого участка канала 1Р 4- • •'. В тоже время, как было показано выше, нуждаются в уточнении и формула (2) за счет учета смоченного периметра ^ *2-*т.

Теперь приведем эти зависимости в уточненном виде с указанием прежних авторов:

— формула Н.Н. Павловского:

№ 3' 2020

ппр =

Х212n2 + Х212n2 + ... + Хm1mnm

Х-(¡1 + ¡2 + ...¡т )

(3)

— формула средневзвешенного: Мп1 +^4п2 + ... +Хт1тпт

п =

пр

Х- (11 + ¡2 + .Л)

— формула Хортона, Эйнштейна:

(4)

= п1'5^ + п2'5^2 + ... + п^Хт^т)2/3 . (5)

пр Х-(4 + 12 + ...1т )

— формула Лоттера:

Х-ЯЪГА(к + ¡2 + ...¡т)

ппр =

Хх\Я

5/3

Х212 Я2

Х I Я5/3

Ат т т

; (6)

п,

по

п.

— формула Ю.М. Косиченко, К.Г. Гурина:

п =

п

пЧХхО2 + п224Х2°22 + ... + п11тХт°

Х-(11 + ¡2 + ...1т )-о

—2

, (7)

где х, Я,Т> — средние или средневзвешенные значения смоченного периметра, гидравлического радиуса и средней скорости для всего русла канала.

Далее приведем примеры расчетов приведенных коэффициентов шероховатости с неоднородными участками по полученным формулам (3)—(7).

В качестве характерных объектов для примеров выберем Большой Ставропольский канал (БСК) на 1-ой очереди — Головной участок от 1 до 34 км, где расход на всем протяжении одинаковый и составляет от 185,0 м3/с (максимальный) до 25 м3/с (минимальный), а также

О

Бурлинский магистральный канал в Алтайском крае, с нормальным расходом 36,5 м3/с, который в начальный период эксплуатации сильно зарастал растительностью.

Результаты и обсуждение. Большой Ставропольский канал предназначен для комплексного использования: орошения, обводнения, водоснабжения и энергетики, поэтому режим работы канала круглогодичный, забор воды осуществляется из Усть-Джегутинского водохранилища на р. Кубань. Протяженность 1-й очереди канала (БСК-1) 156 км.

Головной участок БСК длиной 34 км проходит в сложных геологических и гидрогеологических условиях по сильно пересеченной местности. На участках канала, где выемка вскрывает гравийно-галеч-никовые отложения, устраивался экран из суглинка толщиной 1,0 м, который сверху покрывался бетонной облицовкой толщиной 25 см. В некоторых местах экран из суглинка покрывает облицовка из камня и гравийно-галечниковой смеси. На откосах канала для предохранения от подсечки укладывалась гравийно-галечниковая облицовка толщиной 1,0 м. На других участках весь периметр канала защищен гра-вийно-галечниковой облицовкой толщиной от 0,3 до 1,0 м [5].

При эксплуатации БСК-1 для предотвращения опасных карстово-суффозионных деформаций в основании канала укладывались грунтопленочный экран и бетонопле-ночная облицовка.

Бурлинский МК протяженностью 30 км с водозабором из Новосибирского водохранилища предназначен для обводнения бассейна р. Бурла. Строительство канала было начато с 1983 г. и проводилось до 1991 г. В этот период была выполнена часть земляных и бетонных работ (1-й и 2-й бьефы и насосные станции НС-1 и НС-2). С 1991 г. строительство было приостановлено и возобновлено в 2003 г. К 2010 г. весь комплекс работ (3-й и 4-й бьефы и НС-3, НС-4) был полностью выполнен и канал был принят в эксплуатацию.

Таким образом, возраст первого и второго бьефов Бурлинского МК к 2010 г. составил 27 лет, а третьего и четвертого бьефов — 8-14 лет. Так как в этот период канал еще не работал, то не проводились эксплуатационные работы по уходу за ним и не осуществлялся текущий ремонт. В результате состояние русла канала ухудшилось, вначале

наблюдалось зарастание травой и мелким кустарником, а затем крупным кустарником и деревьями. Вследствие этого значительно изменилась шероховатость русла по сравнению с проектным значением (0,020-0,0225). Коэффициенты шероховатости русла канала до расчистки по данным [14] достигли значений 0,10-0,15.

После расчистки русла в 2009 г. коэффициенты шероховатости 2-го бьефа составили вначале бьефа п = 0,035 - 0,030, а к концу бьефа изменились до п = 0,05 - 0,10. На основании проведенных обследований были составлены карты изменения шероховатости русла Бурлинского МК после его расчистки в соответствии с таблицей шероховатости В.Т. Чоу [9], которые и использовались для расчета приведенной шероховатости по длине.

Исходные данные для расчета приведенного коэффициента шероховатости Головного участка БСК-1 по 11 участкам с различным их покрытием приведены в таблице 1.

Канал имеет полигональное сечение с максимальным расходом 185,0 м3/с, гидравлическим радиусом Я = 3,2 м, уклоном дна I = 0,00015, максимальной глубиной к = 5,1 м. Общая длина Головного участка канала составляет Ь = 34300 м.

Коэффициенты шероховатости отдельных участков Головного участка БСК приняты по [16], коэффициент Шези (С) и средняя скорость потока ( ) на отдельных участках получены расчетным путем по известным гидравлическим зависимостям [13, 16, 17].

В таблице 2 приведены результаты расчета приведенного коэффициента шероховатости и головного участка БСК-1 по полученным уточненным формулам (3)—(7).

Анализ результатов расчета приведенных коэффициентов шероховатости при трех расходах канала (максимальном, среднем и минимальном) показывают, что наиболее близкие данные (ппр) к натурным (пнат) были получены по формуле Ю.М. Ко-сиченко, К.Г. Гурина (7) при всех расходах с отклонением от — 6,3 до 7,5%. По остальным формулам отклонение от натурных значений составляет от — 8,4% до 15,5%.

При этом по формуле Лоттера значения ппр получены заниженными от натурных данных и других авторов. Так, отклонения от формулы Косиченко и Гурина (7) составляют от 15,3 до 19,0%.

Таблица 1

Исходные данные к расчету приведенного коэффициента шероховатости

на Головном участке БСК-1

№ участков Покрытие на участке п 1 , м С, м°-5/с и , м/с

1 Железобетонное повышенной шероховатости чотложением гравия на дне 0,0180 1100 67,46 64,74 55,50 1,48 1,25 0,74

2 Гравийно-галечниковое в нижнесредних условиях содержания 0,0275 1600 44,16 37,27 36,40 0,97 0,72 0,45

3 Гравийно-галечниковое в средних условиях содержания 0,0250 800 48,57 46,61 42,20 1,06 0,90 0,49

4 Бетонопленочное с полиэтиленовой пленкой 0,0180 2900 67,46 64,74 55,50 1,48 1,25 0,74

5 Железобетонное повышенной шероховатости хотложением гравия 0,0180 700 67,46 64,74 55,50 1,49 1,25 0,74

6 Гравийно-галечниковое в нижнесредних условиях содержания 0,0275 8900 44,16 37,27 36,40 0,97 0,72 0,45

7 Гравийно-галечниковое 0,0275 2000 44,16 37,27 36,40 0,97 0,72 0,45

8 Железобетонное повышенной шероховатости с отложением гравия 0,0180 700 67,46 64,74 55,50 1,48 1,25 0,74

9 Щебенчатое 0,0275 2300 44,16 37,27 36,40 0,97 0,72 0,45

10 Железобетонное грубое из плит 0,0170 300 71,43 67,35 57,30 1,56 1,30 0,72

11 Гравийно-галечниковое в нижнесредних условиях содержания 0,0275 13000 44,16 37,27 36,40 0,97 0,72 0,45

Примечание. Значения параметров С и и даны для расходов соответственно 0=185,0; 79,0; 25,0 м3/с

Таблица 2

Результаты расчета приведенного коэффициента шероховатости головного участка Большого Ставропольского канала по длине 1-34 км

Расход канала, м3/с (7-16 км) Натурное значение, п нат Значение ппр по уточненным формулам

Ю.М. Косиченко, К.Г. Гурина Средневзвешенное Н.Н. Павловского Хортона, Эйнштейна Лоттера

185,0 0,0226 0,0242 -7,1% 0,0258 -14,2% 0,0261 -15,5% 0,0259 -14,6% 0,0205 9,3%

79,0 0,0231 0,0248 -7,4% 0,0258 -11,2% 0,0261 -12,5% 0,0259 -11,6% 0,0205 11,3%

25,0 0,0238 0,0253 -6,3% 0,0258 -8,4% 0,0261 -9,6% 0,0259 -8,8% 0,0205 13,8%

Примечание. В числителе приведены значения — п , а в знаменателе отклонения от натурных значений — п .

I I ^ пр' ^ ^ нат

Расчет приведенного коэффициента зарастании после проведенной его расчистки шероховатости для Бурлинского МК при его в 2009 году проводился по полученным нами

№ 3' 2020

в

уточненным формулам (3)—(7). При этом вычисления (ппр) выполнялись отдельно по каждому бьефу, где были выделены до 7 участков с однородным зарастанием и коэффициентами

шероховатости по В.Т. Чоу [9] от 0,035 до 0,10. Затем вычислялся общий приведенный коэффициент шероховатости по четырем бьефам с использованием зависимости:

n

n.

ПРо6щ

V

С • • L1 • 0 + ППр2 -Х2 ■ к2 • 0 + ППР3 -Х3 ■ к ■ ° + ППр4(1) • • L4(1) • 0(1) + ППР4(2) ' ' L4(2) ' 0(2)

L2 + L3 + L4(1) + L4(2))

(8)

где ппр1, ппр2, ппр3, гепр4(1), п 4(2) — расчетные приведенные значения коэффициентов шероховатости по отдельным бьефам (или участкам); Ьр Ь2, Ь3, -Ьцц, Ь4(2) — длина бьефов канала, м.

В таблице 3 представлены результаты приведенный коэффициент шероховатости расчета приведенных коэффициентов ше- по всему каналу, вычисленный по форму-роховатости для четырех бьефов и общий ле (8).

Таблица 3

Исходные и расчетные данные к расчету приведенных коэффициентов шероховатости Бурлинского МК (по данным [14] при Q = 36,5 м3/с)

Бьеф канала Номер участка Длина участка, l, м Коэффициент шероховатости участка, n Средняя скорость в бьефе, у, м/с Выполнение условия незаиляемости

1-й 1 100 0,025 0,627 Выполняется и>и = 0,366 м/с не з '

2 600 0,03

3 200 0,025

2-й 1 600 0,035 0,404 Выполняется и>и = 0,381 м/с не

2 2000 0,030

3 2000 0,025

4 650 0,050

5 750 0,10

6 500 0,03

7 250 0,05

3-й 1 1629 0,02 0,236 Не выполняется и<и = 0,406 м/с не

2 1044 0,03

3 1890 0,15

4-й (1) 1 300 0,03 0,252 Не выполняется и<и = 0,404 м/с не

2 350 0,10

3 1200 0,03

4 1500 0,03

5 2200 0,06

6 1400 0,07

7 1300 0,10

4-й (2) 1 5400 0,10 0,186 Не выполняется и<и = 0,406 м/с не

2 2000 0,07

3 1800 0,06

Сравнение полученных данных расчета по Бурлинскому МК свидетельствуют о близких результатах по формулам Ю.М. Ко-сиченко, К.Г. Гурина с формулами Н.Н. Павловского и Хортона, Эйнштейна. По формуле Лоттера получены сильно заниженные

результаты коэффициента ппр. Причем они оказались заниженными как по бьефам, так и по общей формуле в 1,5-2,7 раза. Так как результаты по Лоттеру значительно отличаются от других формул, считаем ее неприемлемой для подобных расчетов (табл. 4).

Таблица 4

Результаты расчета приведенного коэффициента шероховатости

по длине Бурлинского МК

По формулам Значения п по бьефам пр ^ Общий, пПРо„

1-й 2-й 3-й 4-й (1) 4-й (2)

Ю. М. Косиченко, К.Г. Гурина 0,0284 0,0419 0,0983 0,0642 0,0874 0,0642

Средневзвешенные значения [18] 0,0283 0,0394 0,0761 0,057 0,0856 0,0645

Н. Н. Павловского 0,0284 0,0419 0,0983 0,0642 0,0874 0,0738

Хортона, Эйнштейна 0,0279 0,0422 0,0882 0,0615 0,0864 0,0695

Лоттера 0,0281 0,0327 0,0354 0,0476 0,0817 0,0454

Большое влияние на пропускную способность каналов оказывает зарастание их растительностью [6, 9], которая приводит к увеличению коэффициентов шероховатости для каналов в земляном русле до 2,5-4,0 раз.

Ю.М. Косиченко [3] получил наиболее общие расчетные формулы для канала с береговой растительностью и при наличии водорослей с учетом случайного характера их распределения по закону Пуассона в виде:

п = п

X |Ц | +

Я

X

43

2 §И2

а

^ а

а

V

Vй/

Г \2 (

Ц >

X

2

Ц

X

V Ц /

Vй/

я; к (Ц2 к

+^ 4 а

а

N+ан\ 21п р-

Ц 1 ^в 'авоД)

(9)

а

Р^ т!

Из общей формулы (9) можно получить частные зависимости:

- при частичном зарастании русла водной растительностью (камышом) с двух берегов канала на откосах:

п = по

Хо х [Ч ^ 2 Хх

X V4/ X

Я

.43

2

а

Сдё а

Д а

{ \2 ( Ц *

Vй/

"V

N21п-г-

(10)

к К (ц|2

+к'^- х-^ 4а

- при наличии только водорослей без водной растительности:

по

п =

1+янАоп^ко:. (11)

а/а V 4 4 а т!

где по — коэффициент шероховатости незаросшей части русла; %о — часть смоченного периметра русла без растительности, м; % — общий периметр сечения русла с учетом растительности и части периметра без растительности, м; хво — периметр границы водорослей, м; ц — средняя скорость потока части русла без растительности, м/с; и — средняя скорость течения потока с учетом незаросшей и заросшей части русла, м/с; ц , цод — средние скорости потока соответственно в пределах растительности и водорослей, м/с; Я — гидравлический радиус, м; Сд — коэффициент лобового сопротивления растений; в— диаметр растений; а, а — площадь сечения русла соответственно без растительности, с растительностью и водорослями, м2; N — густота растительности, шт/м2; V , Ув — интенсивность распределения соответственно зон растений и водорослей, 1/м2; <гы — среднеквадратическое отклонение растений; К., Ход — коэффициент гидравлического сопротивления по границе соответственно растений и водорослей; Кр — высота смоченной части растений на границе зарослей, м; т — количество интервалов зон водорослей; Ры, Р^ — вероятность суммарного распределения соответственно зон растений и зон водорослей; к — число границ раздела растительности.

Рассмотрим пример расчета коэффициента шероховатости при зарастании Нижне-Донского МК с одного берега растительностью, с другого - водорослями при исходных данных: Q = 6,4 м3/с; по = 0,0225; пнат = 0,0374; К = 2,8 м; Ь = 7,0; Я = 1,45 м; СД = 0,5; N = 10 шт/м2 [3] (остальные данные здесь не представлены).

Результаты расчета коэффициента шероховатости при зарастании по формуле (9) для Нижне-Донского МК показали, что расчетное значение составило п = 0,0442,

расч ' '

а натурное значение пнат = 0,0374 при отклонении расчетного значения от натурного в е = 18,2%, что свидетельствует об удовлетворительном их совпадении.

Выводы

1. Получены расчетные зависимости для определения приведенного коэффициента шероховатости при наличии

х

неоднородной шероховатости по длине канала и при зарастании русла растительностью и водорослями.

2. Результаты расчета приведенного коэффициента шероховатости были проверены на двух объектах с характерной неоднородной шероховатостью по длине: на Головном участке Большого Ставропольского канала длиной 34 км с 11-ю различными участками с изменением шероховатости от 0,018 (для железобетонного покрытия повышенной шероховатости с отложением гравия на дне) до 0,0275 (для гравийно-галечникового покрытия в нижесредних условиях содержания) и Бур-линском магистральном канале в земляном русле длиной 30 км с 4-мя бьефами, которые разделены на 23 участка с различной степенью зарастания растительностью с коэффициентом шероховатости от 0,025 до 0,10.

3. Для головного участка Большого Ставропольского канала расчеты проведены по формуле Ю.М. Косиченко, К.Г. Турина (7) и сопоставлены с другими формулами Н.Н. Павловского, средневзвешенного, Хор-тона, Эйнштейна и Лоттера при расходах в канале 185,0; 79,0; 25,0 м3/с. Сравнение результатов с натурными данными коэффициентов шероховатости показывает, что наиболее близкие значения (п ) к (п ) получены

х пр7 х нат7 ^

по формуле Ю.М. Косиченко, К.Г. Турина для всех расчетов с отклонением в пределах 6,3-7,4%. Остальные формулы дают отклонение от 8,4 до 15,5%.

4. Приведенный коэффициент шероховатости Бурлинского МК был сопоставлен по различным формулам (3)—(7), в том числе Лоттера, для 4-х бьефов канала и с общим приведенным коэффициентом шероховатости, рассчитанным по зависимости (8). Наиболее близкие значения (п , ) были

х пр.общ7

получены по формулам Ю.М. Косиченко, К.Г. Турина, средневзвешенного и Хортона, Эйнштейна. В тоже время по Н.Н. Павловскому результаты (п ) завышены на 15%,

пр.общ

а по Лоттеру, наоборот, занижены на 29,3%. При этом результаты определения приведенного коэффициента шероховатости по Лотте-ру оказались занижены не только для общего (ппр), но и по всем бьефам, что не позволяет ее рекомендовать для подобных расчетов.

5. Также были проведены расчеты коэффициента шероховатости при сильном зарастании русла на примере Нижне-Донско-го МК по формуле авторов, которые показали удовлетворительное их совпадение с натурными данными с отклонением до 18,2%.

Библиографический список

1. Боровков В.С. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. — Л.: Гидрометеоиз-дат. - 1989. - 286 с.

2. Беновицкий Э.Л. Вывод расчетных зависимостей для коэффициента шероховатости частично заросшего русла // Водные ресурсы. - 1988. - № 1. - С. 68-74.

3. Косиченко Ю.М. Расчет коэффициентов шероховатости заросших русел каналов // Известия вузов. Сев. - Кав. Регион. Технические науки. - 1997. - № 2. - С. 75-80.

4. Косиченко Ю.М., Угроватова Е.Г. Повышение эффективности эксплуатации крупных каналов и обоснование формы и гидравлических сопротивлений русел полигонального сечения // Известия вузов. Сев.-Кав. Регион. Технические науки. -2018. - № 12. - С. 39-45.

5. Косиченко Ю.М., Гурин К.Г. Определение приведенного коэффициента шероховатости для неоднородного русла канала по длине // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 1997. -№ 3. - С. 85-88.

6. Долгушев И.А. Повышение эксплуатационной надежности оросительных каналов. - М.: Колос, 1975. - 136 с.

7. Дэскэлеску Н. Рациональное распределение воды в оросительной сети / пер. с рум. и ред. В.К. Штефана. - М.: Колос, 1982. - 158 с.

8. Хубларян М.Г., Фролов А.П., Зырянов В.Н. Моделирование водных потоков при наличии высшей водной растительности // Водные ресурсы. - 2004. - Том 31. -№ 6. - С. 668-674.

9. Чоу В.Т. Гидравлика открытых каналов / [пер. с англ.]. - М.: Стройиздат. -1969. - 464 с.

10. Huai W.X. Turbulence structure in open channel flow with partially covered artificial emergent vegetation / W.X. Hyai, J. Zhang, W.J. Wang, G.G. Katul// Journal of Hydrology. - 2019. - Pp. 180-193.

11. Melis M. Resistance to flow on a sloping channel covered by dense vegetation following a dam break / M. Melis, D. Poggi G.O.D. Fasanella S. Cordero, G.G. Katul // Water Resources Research. - 2019. - № 31 (2). - Pp. 274-292.

12. Nezu I. Turbulence structure and coherent motion in vegetated canopy open-channel flows / I. Nezu, M. Sanjou // Journal of Hydro-Environment Research. - Vol. 2. - 2008. -Pp. 62-90.

13. Справочник по гидравлике / В. А. Большаков [и др.]. - Киев: Вица школа, 1984. -343 с.

14. Кошелева Е.Д., Кошелев К.Б.

Компьютерное моделирование взаимодействия грунтовых и поверхностных вод в зоне Бурлинского магистрального канала — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. — 238 с.

15. Баев О.А., Косиченко Ю.М. Особенности гидравлических условий эксплуатации крупных каналов // Экология и водное хозяйство. — 2019. — № 3 (03). — С. 145-160.

16. СП 100.13330.2016 Мелиоративные системы и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.03-85. — Введ. 2017-06-17. — М.: Изд-во стандартов, 2017. — 209 с.

17. Справочник по гидравлическим расчетам /П.Г. Киселев [и др.]. — М.: ЭКОЛИТ. — 2011. — 312 с.

Материал поступил в редакцию 25.06.2020 г.

Сведения об авторах Косиченко Юрий Михайлович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, «РосНИИПМ»; 346421, г. Новочеркасск, пр. Баклановский, 190, е-шаИ: Kosichenko-11@mail.ru

Баев Олег Андреевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, «РосНИИПМ»; 346421, г. Новочеркасск, пр. Баклановский, 190, е-шаИ: oleg-baev1@yandex.ru

YU.M. KOSICHENKO, O.A BAEV

Federal state budget scientific institution «Russian research institute of problems of land reclamation», Novocherkassk, Russian Federation

CALCULATION OF ROUGHNESS COEFFICIENTS FOR CHANNELS WITH HETEROUGENEOUS SECTIONS

There are given calculations of roughness coefficients of heterogeneous channel beds along the length according to the obtained formulas of the authors. The calculation results are compared with other dependences using the example of the head section of the Bolshoi Stavropolsky and Burlinsky main canals. Calculation formulas are given for determining roughness coefficients of vegetation overgrown channel beds of hydro reclamation systems. For the head section of the Bolshoj Stavropolsky canal the calculations were performed according to the dependencies of Yu.M. Kosichenko, K.G. Gurin and compared with the formulas of N.N. Pavlovsky, Horton, Einstein, and Lotter under consumptions in the channel of 185.0; 79.0; 25.0 m3/s. The results of determination of the reduced roughness coefficient for the Burlinsky main canal according to Lotter turned out to be underestimated for all channel ponds. Roughness coefficient calculations were also performed for strong channel overgrowing using the example of the Nizhne-Donskoj main canal according to the authors' formula which showed their satisfactory coincidence with field data with a deviation of up to 18.2%.

Roughness coefficient, heterogeneous canal, main canal, facing.

References

1. Borovkov V.S. Ruslovye protsessy i di-namika rechnyh potokov na urbanizirovannyh territoriyah / V.S. Borovkov. - L.: Gidrometeo-izdat. - 1989. - 286 p.

2. Benovickij E.L. Vyvod raschetnyh za-visimostej dlya koeffitsienta sherohovatosti chastichno zarosshego rusla // Vodnye re-sursy. - 1988. - № 1. - S. 68-74.

3. Kosichenko Yu.M. Raschet koeffitsien-tov sherohovatosti zarosshih rusel kana-lov // Izvestiya vuzov. Sev. - Kav. Region. Teh-nicheskie nauki. - 1997. - № 2. - S. 75-80.

4. Kosichenko Yu.M. Povyshenie effek-tivnosti ekspluatatsii krupnyh kanalov i obos-novanie formy i gidravlicheskih soprotivlenij

rusel poligonalnogo secheniya / Yu.M. Kosichenko, E.G. Ugrovatova // Izvestiya vuzov. Sev. - Kav. Region. Tehnicheskie nauki. -2018. - № 12. - S. 39-45.

5. Kosichenko Yu.M. Opredelenie prive-dennogo koeffitsienta sherohovatosti dlya ne-odnorodnogo rusla kanala po dline / Yu.M. Kosichenko, K.G. Gurin // Izvestiya vuzov. Seve-ro-Kavkazskij region. Tehnicheskie nauki. -1997. - № 3. - S. 85-88.

6. Dolgushev I.A. Povyshenie eksplua-tatsionnoj nadezhnosti orositelnyh kanalov / I.A. Dolgushev. - M.: Kolos, 1975. - 136 s.

7. Deskelesku N. Ratsionalnoe raspre-delenie vody v orositelnoj seti / per. s rum. i red. V.K. Shtefana. - M.: Kolos, 1982. - 158 s.