Экологическое обоснование инженерной защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов

Кузнецова, Юлия Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическое обоснование инженерной защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологическое обоснование инженерной защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов"

На правах рукописи

Кузнецова Юлия Анатольевна

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ НИЖНЕГО БЬЕФА ГИДРОУЗЛОВ (НА ПРИМЕРЕ ЧЕБОКСАРСКОЙ ГЭС)

003 16154 1

V______

Специальность 03,(ЮЛ 6 - Экология (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Йошкар-Ола 2007

Работа выполнена в Марийском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Сапцин Валерий Петрович

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Царев Евгений Михайлович,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Козлов Адольф Васильевич Отдел водных ресурсов ВерхнеВолжского бассейнового управления по Республике Марий Эл

Защита состоится «14» ноября 2007 г в 9 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д21211501 в Марийском государственном техническом университете по адресу 424000, Республика Марий Эл, г Йошкар-Ола, пл Ленина, 3, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А Г Поздеев

Общая характеристика работы

Актуальность темы При эксплуатации устройств нижнего бьефа гидроузлов возникает ряд экологических проблем, связанных с сопряжением бьефов при переходе от защищенной части флютбета к незакрепленному размываемому руслу Ввиду значительных скоростей сбрасываемого потока возникает воронка размыва, которая стремится подмыть рисберму Это может привести к потере устойчивости закрепленной части водосливной плотины и всего гидроузла в целом

Дня инженерно-экологической защиты сооружений нижнего бьефа на этапах эксплуатации гидроузлов требуется создание устройств, отличающихся мобильностью развертывания и установки Эффективные гидродинамические регуляторы скорости придонной части потока могут быть разработаны на основе теории профиля, обтекаемого потоком жидкости Конструктивное оформление таких устройств, удовлетворяющее требованиям мобильности установки и оперативного воздействия на неустойчивые русловые процессы, может быть выполнено на основе профилей из гибких материалов

В этой связи необходимо установить закономерности распространения гидравлической струи и распределение глубины размыва по длине потока Для оценки экологического состояния потока в нижнем бьефе гидроузла необходимо определить гидробиологические показатели в зоне размыва в зависимости от мутности потока

Оценка устойчивости гидроузла при возникновении чрезвычайных ситуаций связана с проведением риск-анализа.

Таким образом, тема настоящей работы, связанная с экологическим обоснованием инженерной защиты сооружений нижних бьефов крупных гидроузлов, подобных Чебоксарской ГЭС, от размыва является актуальной задачей

Цель работы состоит в экологическом обосновании инженерной защиты от размыва нижних бьефов водосливных плотин гидроузлов с помощью гидродинамических профилей из гибких материалов

Научной новизной обладают

- математическая модель размыва донного слоя грунта на основе вихревой теории гидравлических струй, согласованная с теорией сопряжения бьефов гидроузлов,

- алгоритм построения функции глубины размыва от длины потока и системная модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока,

- критерии подобия процессов размыва русла на основе метода анализа размерностей,

- результаты экспериментального исследования размыва дна русла за водосливной плотиной гидроузла,

результаты риск-анализа разрушения гидротехнических сооружений на основе закона Пуассона

Технической новизной обладает устройство для инженерно-экологической защиты от неустойчивых русловых процессов сооружений нижнего бьефа гидроузла на основе профиля из гибких материалов

Объект исследования Объектом исследования являются сооружения нижнего бьефа водосливной плотины Чебоксарского гидроузла Предмет исследования состоит в обосновании и разработке эффективных средств инженерно-экологической защиты от размыва дна русла за концевым креплением нижнего бьефа

Методы исследования В основу теоретических методов исследования положены научные положения теоретической механики, теории сопряжения бьефов, гидравлических струй и русловых процессов, гидродинамики вихревых течений невязкой жидкости и теории подобия Д ля экспериментального исследования размыва русла разработана модель водосливной плотины в масштабе 1 100 по критерию Фруда

Основные положения, выносимые на защиту

1) алгоритм расчета параметров размыва дна русла за флютбетом водосливной плотины Чебоксарского гидроузла;

2) математическая модель размыва на основе вихревой теории гидравлических струй для оценки деформации донного слоя грунта за концевым креплением рисбермы в нижнем бьефе гидроузла,

3) системная модель размыва донного слоя грунта и модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока;

4) методика и результаты эколого-экономической оценки риска разрушения гидротехнических сооружений,

5) устройство для инженерно-экологической защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов, позволяющее минимизировать антропогенное воздействие на окружающие экосистемы

Достоверность и обоснованность выполненных исследований Теоретические положения, экспериментальные результаты и выводы, изложенные в работе, отражают физическую сущность объекта и предмета исследований и базируются на фундаментальных законах гидравлики открытых потоков, теории русловых процессов, теории струй и гидродинамики крыла. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью положений теоретических исследований с данными лабораторных исследований, а также с материалами натурных изысканий в нижнем бьефе гидроузла, выполненных силами гидроцеха Чебоксарской ГЭС

Практическая значимость работы заключается в создании руслоформирующих систем, отличающихся повышенной эффективностью экологической защиты нижнего бьефа водосливной плотины от размыва и способностью к перестройке при изменении гидравлического режима Полученные методики расчета могут быть

использованы при проектировании устройств для инженерно-экологической защиты концевых креплений нижних бьефов гидроузлов Практическая реализация работы Предлагаемые в работе технические решения рекомендуются к использованию в качестве средств экологической защиты водосливной плотины Чебоксарского гидроузла от размыва в нижнем бьефе

Личный творческий вклад автора заключается в постановке проблемы и формулировке задач исследований, в разработке положений вихревой теории струйных течений и концепции размыва дна русла нижнего бьефа гидроузла, в постановке физических и математических задач определения глубины размыва, в оценке экологической обстановки в нижнем бьефе гидроузла

Автором запатентовано техническое решение для защиты дна русла на основе гидродинамических профилей из гибких материалов, составлена - Программа экспериментальных исследований, спроектирована и построена модель водосливной плотины Чебоксарского гидроузла, получены критерии подобия процессов размыва донного грунта, выполнена программа измерений и произведена статистическая обработка их результатов Основные научные положения обобщены в форме выводов и рекомендаций по использованию результатов работы

Апробация работы Основные положения работы и отдельные составные части ее разделов были заслушаны и получили одобрение Всероссийской научно-практической конференции «Рациональное использование водных ресурсов в системе управления^ регионом» (Йошкар-Ола, 2001 г), научных конференций МарГТУ (Йошкар-Ола, 2001-2007 гг межвузовских студенческих научно-технических конференций (Йошкар-Ола, 2001-2007 гг) В 2001 г получен грант МарГТУ на выполнение проекта «Системный эколого-экономический анализ состояния водных ресурсов регионов»

Публикации По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 11 статей, включая статью, опубликованную в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и брошюра «Системный эколого - экономический анализ состояния водных ресурсов», опубликованная в соавторстве (авторский вклад не менее 20%) Получен патент РФ на изобретение № 2301297

Структура и объем работы Работа состоит из введения, 6 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 193 наименований и 14 приложений Общий объем основного текста работы составляет 195 с, включает 83 иллюстрации и 28 таблиц Приложения включают 56 с текста, в них содержится 41 иллюстрация и 8 таблиц

В первом разделе изучено состояние вопроса в области экологической защиты от размыва нижних бьефов гидроузлов

Среди известных способов регулирования неустойчивых русловых процессов в нижнем бьефе гидроузлов наиболее эффективным является способ искусственной циркуляции Применение искусственной поперечной циркуляции имеет ряд недостатков Характер изменения придонной скорости показывает, что дальность действия галерей в качестве гасителей невелика, а величина скорости потока снижается на величину не более 30%

Конструктивное оформление устройств для защиты от размыва дна нижнего бьефа гидроузлов, удовлетворяющее требованиям мобильности установки и оперативного воздействия на неустойчивые русловые процессы, может быть произведено на основе гидродинамических профилей из гибких материалов

Проблемами местных размывов занимались Е А Замарин, С В Избаш, И.И Леви, ЦЕ. Мирцхулава, К.И Россинский, НН Сурова и другие ученые Поскольку сопряжение бьефов происходит в форме струйных течений, то в разделе рассмотрены вопросы формирования струй и, в частности, работы ГН. Абрамовича, А Я Миловича, ЮЯ Дмитриева, Г.Н Сизова, Н.И. Теперина

Установлено, что для анализа сложных струйных процессов, происходящих в нижнем бьефе гидротехнических сооружений, необходима разработка теории гидравлической струи, учитывающей структурные особенности ее строения

В настоящей работе для решения теоретических задач использованы одномерные математические модели гидродинамического типа Большой вклад в их теоретическое изучение внесли О Ф Васильев, И Ф.Карасев, А В Караушев, Н.А.Картвелшпвили, Н Е Кондратьев, В.М Лятхер, В.М.Маккавеев, И.В.Попов, Б Ф.Снищенко

На основании анализа состояния вопроса по экологическому обоснованию и разработке средств инженерной защиты от размыва нижних бьефов речных гидроузлов сформулированы задачи исследований.

1. Произвести анализ русловых процессов с гидравлическими расчетами нижнего бьефа гидроузла.

2 Разработать модель размыва дна русла внешними распределенными нагрузками на основе теории струй, согласованной с теорией сопряжения бьефов гидроузлов.

3 Разработать алгоритм вычисления функции глубины размыва от длины потока.

4 Определить критерии возведения сооружений для защиты нижнего бьефа гидроузла от размыва

5: Разработать системную модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока

6. Выявить критерии подобия процессов размыва русла гидроузла и построить реологический эквивалент взаимодействия струи с грунтом

7 Проанализировать работу донных галерей на основе метода искусственной поперечной циркуляции

8 Разработать струенаправляющее устройство для инженерно-экологической защиты русла от размыва и дать его конструктивно-технологическое решение на основе профиля из гибких материалов

9 Разработать программу и выполнить экспериментальные исследования размыва русла за водосливной плотиной в нижнем бьефе гидроузла

10 Выполнить риск-анализ разрушения гидроузла в результате размыва русла нижнего бьефа

Во втором разделе диссертации рассмотрены гидравлические явления на участке сопряжения бьефов и метод искусственной поперечной циркуляции

Анализ применения искусственной поперечной циркуляции для регулирования русловых процессов в нижнем бьефе гидроузлов на основе метода источников и стоков показал изменение придонной скорости в функции расстояния от места установки галерей

Найдено, что дальность действия галерей в качестве гасителей невелика и составляет около 40 м при снижении донной скорости потока до 30% от бытовой

Составлено уравнение равновесия вихря на границе струи и установлено, что образующая ее поверхности имеет вид уравнения цепной линии

у - ach--а, (1)

2Сит

где а = —, х,у- декартовы координаты, м, С- напряженность «0

вихря, м2/с; иг - скорость касательная к границе струи, м/с, и0-скорость в начальном сечении струи, м/с

Для произвольного вектора г в системе локальных ортогональных координат Ю\Л найдены формулы преобразования координат в систему хОу

XX X

4„=а sh—a th—,Tj - a-a sech— (2)

а а а

Интенсивность вихревого слоя, отнесенного к длине кривой S в системе Ю\п, равна и имеет размерность скорости (рис 1)

Рис 1 Индуцирование скоростей непрерывным вихревым слоем конечной длины

Полные компоненты скорости получатся интегрированием компонентов вектора скорости сЛ^, индуцированной вихревым отрезком длиной ск, по длине слоя от 0 до 5. Компонент, направленный по оси равен

= Со\агс*ё-

Пп

(3)

Компонент, направленный по оси -т] равен

(4)

Подстановка формул преобразования (2) в выражение (3) для и% позволяет записать

и4 = со\агсЩ Л

2а

-1

С учетом того, что /А

мнимую единицу,

2а йп с1пип

2 а

х 5 х где й0 - диаметр выходного сечения насадка

(5)

запишем, отбрасывая

Полученное выражение с точностью до множителя совпадает с

формулой для осевой скорости струи и = (р , где ср - коэффициент

л:

в формуле А Я Миловича

Таким образом, можно считать доказанным соответствие предлагаемой модели струи классической теории гидравлических струй Модель деформации донного слоя построена на аналогии с задачей устойчивости стержней под действием продольной распределенной нагрузки д, которая является функцией индуцированной вихревым

слоем струи скорости й7^

Величина силы динамического давления равна секундному количеству движения потока, поэтому для распределенной нагрузки на стержень запишем

Я = Н/м2], (7)

где для плоской задачи момент инерции сечения стержня относительно

- 2 нейтральной оси 3 -, м , рг- плотность грунта, кг/м , /л-

коэффициент расхода ц - 0,77 ; с1( - диаметр частиц, м Энергия изгиба при малых прогибах балки

итг^С-^-\кяр2сЫ, (8)

с - сцепление грунта, Н/м2; Ир — глубина размыва, м. Работа сил q на перемещении А равна /

\ЯЛсЬс = 2агцРгСЩ-] (9)

Для решения задачи следует приравнять эту величину энергии изгиба июг и найти функцию Ь.р (х)

Решение соответствующей вариационной задачи достаточно сложный процесс, поэтому ограничимся приближением, подбирая функцию Ир = /(х). Выберем функцию

Ьр{х)=-а ехр{\--~^ (10)

В результате интегрирования найдем

I 5

\ЧМх = \Ъ^цргСгоХ-^-, (11)

о I

2 / 2

(12)

24 о I

Величина С0\, определяющая критическую скорость размыва, будет равна

С01« 0,1,1^-, м/с, (13)

V ^г

где учтено, что ц = 0,77 и размерности с, Н/м2 и рг, кг/м3

Полученное значение скорости направлено вниз на угол в при наклонной струе потока

В третьем разделе исследовано индуктивное воздействие профиля на русловой поток

Скорость, индуцированная действием свободных вихрей, стекающих с профиля в поток, имеет вид

и = —, (14)

л/б

где ит - скорость потока на бесконечности

Полная сила лобового сопротивления, действующая на профиль длиной Ь, составит

Хп =рСх8ми1, Н, (15)

где р— плотность воды, кг/м3, Бм — площадь миделевого сечения профиля, м2; Сх - коэффициент сопротивления

По теореме Жуковского для профиля длины Ь, м величина подъемной силы равна

Y„ = pxbLU¿ sina = pCy-Ui, H, (16)

b- длина хорды профиля, и, а- угол атаки, град, Су - коэффициент подъемной силы

Коэффициенты Су и Сх авиационных профилей определяются по формулам

Су -2пsiria,Сх= ka2 + 8, (17)

где постоянные к и 8 для профиля RAF - 34 равны к = 5,7 .10~V = 0,012.

В качестве исходного для оценочных расчетов принимается двадцати процентный симметричный профиль NACA 0302, задаваемый в виде

±у, = 0,3516х2 + 0,2843х3 -0Д015х4, (1В)

где y¡ - ординаты верхней и нижней сторон, х - абсцисса, отсчитываемая от носка профиля Расчеты, произведенные в автоматизированной среде, позволили численно оценить основные характеристики • работы руслоформирующих профилей высота миделевого сечения hM =0,5 м, ширина профиля по хорде Ъ-А м, размах профиля £=10 м, угол атаки профиля а =5°; скорость набегающего потока UrX) =1,8 м/с, скорость индуцированного потока и=0,41 Um =6,88 м/с.

Рис 2 Схема устройства для регулирования русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов на основе погруженного профиля из гибких материалов а - план, б - поперечный разрез, 1 - речной поток, 2 - урез берега, 3 - основные опоры, 4 - вспомогательные береговые опоры, 5 - несущий передний канат; 6 - гибкий профиль, 7 - несущий задний канат, 8 - регулирующий канат,

9 - леер, 10 - руслоформирующий поток, 11 - область размыва, 12 -область русловых отложений, 13 - пригруз, 14 - натяжное устройство

В случае установки под отрицательным углом атаки к потоку профиль уменьшает скорость потока и способствует осаждению взвеси При этом величина силы лобового сопротивления будет равна

Хп = 105 Н, а подъемная сила - =2,4-105 Н

Предлагаемая конструкция устройства для регулирования русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов основана на применении гибкого рыбообразного профиля, помещенного в поток в его придонной части (рис 2)

Устройство для регулирования русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов на основе погруженного профиля из гибких материалов работает следующим образом Установленный в речном потоке 1 гибкий профиль 6 лобовой частью крепится к несущему переднему канату 5 Несущий канат 5 удерживается за расположенные

на берегу 2 основные опоры 3 К несущему заднему канату 7 прикреплена кормовая кромка профиля 6 через лееры 9 К задней кромке профиля присоединен регулирующий канат 8 и пригруз 13 Несущий задний канат 7 и регулирующий канат 8 удерживаются вспомогательными береговыми опорами 4 При регулировке угла атаки профиля 6 с помощью натяжного устройства 14 несущий задний канат 7 выбирается или стравливается и через лееры 9, изменяя положение профиля в потоке Руслоформирующий поток 10, действуя на дно водотока образует область размыва 11 и область русловых отложений 12

Нагрузки, действующие на погруженные в поток профили, передаются на береговые опоры через несущие канаты Вертикальные нагрузки уравновешиваются силой водоизмещения корпусов профилей

Расположение каната подчиняется закону цепной линии В результате статических расчетов в автоматизированной среде найдены геометрические и силовые характеристики системы «канат — профиль» При работе двенадцати десятиметровых профилей система имеет силу

лобового сопротивления Хп= 105 Н

Основная идея, заложенная в конструкции, заключается в использовании гибких материалов в качестве руслоформирующих элементов. Профиль может быть выполнен из составных полотнищ, соединенных между собой монтажными водонепроницаемыми поясами пшаговой петлевой шнуровкой. Герметизация соединений обеспечивается сворачиванием фартуков соседних секций в плотный рулон. Секции профиля можно изготовить из тканого капронового обрезиненного материала

В четвертом разделе рассмотрены русловые процессы в нижнем бьефе гидроузла

Гранулометрический состав грунта в нижнем бьефе Чебоксарского гидроузла для основных фракций характеризуется средним диаметром фракций с!ср = 0,07 мм

Из поперечного разреза водосливной плотины (рис 3) видно, что на длине наклонной части рисбермы происходит понижение уровня на 8,9 м на длине 62,2 м. Затем на концевом креплении рисбермы на длине 12,5 м происходит более резкое понижение уровня на 2,9 м, что соответствует углу авх «13°

В результате съемки глубин с помощью эхолота, выполненной в нижнем бьефе Чебоксарской ГЭС силами гидроцеха, установлено, что на расстоянии около 80 м ниже края рисбермы в створе второго и третьего щитов водосливной плотины располагается центр воронки размыва овальной формы с минимальной отметкой 23,4 м БС

Ширина воронки размыва составляет около 60 м при длине по потоку до 100 м на горизонтали предельно допустимой по проекту отметкой 24,5 м

Данные съемок 1996 -2002 годов показывают, что глубина низшей отметки дна изменяется от 21,6 м до 23,4 м

Если дно воронки представить как криволинейную преграду, то Рд -давление, оказываемое струей на дно воронки, находится по зависимости-

Рд=0$ШроиЫавху1с, (19)

где ус - максимальная скорость донной струи, м/с; р0 - объемный вес воды, кг/м3; авх - угол наклона струи к горизонту, град, Увх -начальная скорость струи, м/с.

Гидростатическое давление в воронке размыва равно Ри=0,01РоЕ-Ьр, (20)

где кр - глубина воды в воронке размыва, g - ускорение свободного

падения, 9, 81 м/с2.

Выражение допускаемых донных скоростей в воронке размыва имеет вид

ч, - +^Асук+р*+р» 1 (21)

где С" - нормативная усталостная прочность на разрыв,

Су - 0,035С = 420 Н/м2, уч - объемный вес частиц грунта, Н/м3, с1к - средний диаметр крупных частиц, слагающих дно воронки в момент ее стабилизации, ы,т- коэффициент условий работы агрегатов, т= 1,6, п- коэффициент перегрузки, и=4

Зависимость Ц Е.Мирцхулава для определения наибольшей глубины воронки размыва применима для значений угла входа струи в воронку

размыва аех ¿15°

Ьр =и/

(

8^вХЬ0

-7,5 Ъа

«ар

\-QM5ctga,

- + 0,25Иб (22)

вх

где Ь0 - высота струи в сечении на входе в воронку, кб - бытовая глубина в нижнем бьефе, п/ — коэффициент влияния диаметра частиц, Для углов входа струи менее 15° предложена зависимость

6,1 д0 вт<хвх

-0,9Ъ0 .чгп авх -0,75г

(23)

соответствующая условиям Чебоксарского гидроузла

В результате итеративного расчета по приведенным зависимостям при отсутствии системы защиты для условий Чебоксарского гидроузла установлена допускаемая донная скорость V ^ =4,1 м/с и расчетная

Азор

глубина воды в воронке размыва кр =29,8 м, что соответствует глубине воронки 3,1 м.

По данным русловой съемки размываемого грунта за рисбермой водосливной плотины Чебоксарского гидроузла, произведенной гидроцехом в 2003 году, нижние границы воронки размыва в пролетах водосливной плотины колеблются около отметки 25,5 м При минимальной отметке дна воронки размыва 21,6 м наибольшая фактическая глубина воронки размыва составляет 7,0 м

Таким образом, расчетные данные определяют отметку нижней границы воронки размыва достаточно точно

Применение руслоформирующего профиля при угле атаки профиля

а = — 5° по отношению к оси струи, имеющей в естественных условиях угол наклона 13°, приводит к уменьшению скорости входа струи за счет возникновения индуцированной скорости, формирующейся системой вихрей (рис.3) Кроме того, угол входа струи в воронку размыва

уменьшается на 5° и становится равным авх - 8°. Для случая применения руслоформирующего профиля вычислено значение скорости входа струи V „ =4 м/с и глубины воронки размыва

Оюр

Ър =28,5 м, что соответствует глубине воронки от исходной отметки дна 1,8 м.

Применение руслоформирующего профиля приводит к снижению глубины воронки на 42% по отношению к случаю нерегулируемого размыва.

На основе балансовых динамических моделей Форрестера построена системная модель размыва донного грунта (рис 4)

[ <щ»: ^гн-

'мт

fiivïY

-----[

ЧЗВОО

Ю-

э ' - - С 1 t..... (j^^ffiicfe

Рис 4 Системная диаграмма модели размыва донного грунта

В результате определения производных, входящих в уравнения, из физических условий размыва, система конечно-разностных уравнений была получена в виде

Рн/ = Р„0 + 100%0/, РдыРда + 9ис^-01, исЫис (24)

аI ш

где рн - гидростатическое давление, Па, с!Нр/а - производная глубины размыва по длине потока; рд - гидродинамическое давление, Па, ис -скорость струи, м/с; сЫС/<Я - производная скорости струи по длине потока, 1/с, ул - скорость в конце листовидной области растекания, м/с, / - длина области размыва, м, В1 - шаг итераций по длине потока

Использование автоматизированной среды позволило построить расчетную модель для определения глубины воронки размыва (рис 5)

о ао

Рис S Результат имитационного моделирования размыва

По данным измерений 2005 г зависимости мутности в функции расстояния от края воронки размыва вниз по потоку /л - /(/) получено регрессионное уравнение

ц — а — Ъ é~cld, (25)

где коэффициенты модели равны а=0,46, ¿=0,37, с=67,17, d~-1,44

По данным расчета концентрации наносов по вертикали /г = /(/г) выведено уравнение регрессии виде

М = (26)

а + Ь ■ кс

где коэффициенты модели равны а=-0,71, ¿=1,67, с=0,19.

На основании имеющихся данных разработана системная модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока (рис 6)

—| мр )—

й МЯ1 ) 0

0-0

I м>нр

Рис 6 Системная модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока

В результате решения конечно- разностных уравнений системы МРК=МРО-ОЬ-МРОЖ, (27)

МРИ Ж = к\ • МР (28)

FPK = FP.J+DL РРШЖ-БЬ ЕРНв Ж, (29)

ЕРШ Ж = А2 ' МР РРНВ Ж = к^РР,/, а)

(30)

(31)

мкц ®5

1 1 Рис 7 Результаты решения системы конечно- разностных уравнений модели зависимости гидробиологических показателей от мутности потока а - изменение мутности по длине потока, б — изменение процентного содержания фитопланктона в потоке по его длине

где интервалы пространственных итераций БЬ направлены по потоку, установлено, что мутность потока снижается вниз по течению, в то время как численность фитопланктона постепенно повышается, достигая экстремального значения в конце замутненного потока (рис 7)

Пятый раздел посвящен экспериментальным исследованиям размыва русла нижнего бьефа и результатам воздействия на него руслоформирующего профиля

Для анализа подобия открытых русловых потоков выделены четыре критерия Рейнольдса, Фруда, Эйлера и Струхала Для открытых потоков, имеющих недеформируемое русло и относящихся к автомодельной области, число Фруда представляет собою критерий динамического подобия

Работа струи при размыве русла, сложенного вязкопластичньш грунтом, исследована на основе теории размерностей

Определено изменение диаметра модельного несвязного грунта для учета свойств сцепления натурного грунта в виде

<1м=<1н(1 + сн/рн)0'5, (32)

где рн - давление на грунт, Па; с„ - сцепление грунта, Па, а1МЛН-диаметры натурных и модельных зерен грунта соответственно, мм

Для фракций диаметром йн =0,1 мм получен модельный диаметр (1М = 0,52 мм

Для изучения размывных явлений построена модель водосливной плотины с сооружениями нижнего бьефа в масштабе 1 100 в гидравлическом лотке лаборатории гидротехнических сооружений кафедры водных ресурсов Марийского государственного технического университета Лоток, отведенный под модель, имел размеры ширину 1,95 м и длину 14 м, что обеспечивало размещение гасительной, рабочей и подпорной ее части Ниже рисбермы на продолжении 2 м длины лотка и на всю его ширину был отсеян песок крупностью 0,63 1,25 мм слоем толщиной 14 см - размываемая часть модели

К модели водосливной плотины вода с постоянным расходом подавалась из бассейна-накопителя по напорному трубопроводу через регулирующий бак и гаситель потока Измерение расхода осуществлялось треугольным водосливом Томсона Длина и ширина гасителя составляла 2 м

Для измерения скоростей течения в модельном лотке применялся измерительный комплекс, включающий датчики-термоанемометры, ! аналого-цифровой преобразователь и компьютер с программой измерений Датчики термоанемометров были закреплены на телескопических трубках, которые в свою очередь крепились к перекидному мостику на равном расстоянии друг от друга, что позволило проводить измерения на промерных вертикалях в створах модели.

Гидрометрическая вертушка использовалась в ходе эксперимента для тарировки термоанемометров в малом гидравлическом лотке Среднее значение относительной погрешности гидрометрической вертушки в диапазоне скоростей от 0,048 до 0,382 м/с 3Ср = 1,95% .

В ходе установочного эксперимента была проверена представительность, точность, достоверность, однородность, изменчивость, характер распределения регистрируемых данных, и

составлены тарировочные графики на каждый термоанемометр Линия регрессии для каждого из датчиков рассчитана из условий наименьших квадратов (табл 1)

__Таблица 1

№ датчика Уравнение регрессии г Экспериментальное значение коэффициента Фишера

1 у = 3,618-7,486-х -0,996 1,2

2 у = 3,53 -6,773 х -0,994 1,094

3 у = 3,387-7,487 х -0,989 1,098

4 у = 3,662-7,367 х -0,983 1,099

5 у = 2,975 -6,61 х -0,981 1,099

6 у = 2,951-5,765 х -0,996 1,099

7 у = 3,058-3,431 х -0,969 1,099

8 у = 2,966-6,415х -0,981 1,1

Критическое значение коэффициента Фишера кфт - 2,5

Необходимое минимальное число измерений термоанемометрами при максимальном из вычисленных значений выборочного среднего квадратического отклонения = 0,05 и уровне значимости 0,05

1,962 Бх2 . составляет лмин =-_ А » 4 измерения

/Г

На втором этапе экспериментальных исследований проводилось сравнение построенной в большом гидравлическом лотке модели водосливной плотины Чебоксарского гидроузла натурному объекту по скоростному режиму, которое показало, что данные натурных измерений, выполненные с помощью эхолота в отводном канале водосливной плотины Чебоксарского гидроузла силами гидроцеха

скоростей в плане скоростей в плане

В ходе третьего этапа эксперимента изучался характер размыва при различных комбинациях открытий затворов. На основании измерений построены линии равных глубин для каждого из режимов и определено, что наибольшая глубина воронки размыва 12,7 см на модели соответствует режиму, когда открыт только третий затвор, а остальные полностью закрыты. Кроме критической глубины воронка размыва при этом режиме характеризуется наиболее опасным расположением по отношению к рисберме водосливной плотины (рис, 10,11).

Рис. 10. Характер размыва

Q =42 л/с, Ив6 -66,5 сч, открыт 3-й затвор, остальные -закрыты

пых

'скоростей в плане при Q =42 л/с, Нва =66,5 см. Открыт 3-й затвор, остальные - закрыты

На четвертом этапе исследована зависимость глубины воронки размыва при выбранном режиме открытия затворов от донной скорости потока и глубины в нижнем бьефе. На основании измерения построены линии равных глубин и изотахи для каждого из расходов. Результаты, полученные при максимальном расходе, приведены на рисунках < 12,13). _______

Рис 12 Характер размыва

Q =47,5 л/с, Нв6 =64 см, he -23 см, открыт 3-й затор, остальные закрыты

Рис.13. Харакпср распределения лонных скоростей в плане

О -47,5 л/с, Не6 =64 см, he -23 см,

открыт 3-й затвор, остальные закрыты

Проводилась проверка воспроизводимости результатов по критерию Кохрена. Табличное значение критерия Кохрена при pó= 0,95, m = 4, # = я — 1 = 10 равно ккт = 0,49. следовательно, так как ккр — (},2Ь(ккт =0,49, измерения в эксперименте следует считать

воспроизводимыми. Адекватность полученных данных оценивалась по критерию согласия Фишера. Теоретическое значение этого критерия примем по табличным данным при соответствующих степенях свободы и а - 0,05 кфт — 2,9. Так как кфз = 1,49 < кфт = 2,9| то модель

адекватна, то есть полученная математическая модель с доверительной вероятностью 95% хорошо описывает изучаемый процесс,

lía пятом этапе эксперимента было испытано модельное устройство для регулирования русловых процессов а нижних бьефах гидроузлов на основе погруженного крылового профиля. Для проведения испытаний были изготовлены 12 профилей из тонкой жести соответствующих натурному объекту в масштабе ]: 100. i (агурные размеры профиля указаны на рисунке (рис.14). Испытуемые профили устанавливались в гидравлическом лотке в месте схода потока с рисбермы модели плотины. Они соединялись между собой гибкими связями, и вся конструкция крепилась к боковым опорам. Положение каждого профиля в потоке регулировалось посредством прикрепленной к хвостовой части тяги. Кроме того, был испытан сплошной крыловой профиль с эквивалентными геометрическими параметрами (рис.15).

Испытание модели предлагаемого устройства проводилось при наиболее неблагоприятном в отношении размыва режиме открытия затворов и экстремальном расходе воды Помимо конструкции иэ

гис. 14. ларакгер рашыва при установке системы профилей

Phi:.¡5 Характер размыва при установке сплошного профиля

отдельных профилей испытывался также сплошной профиль из дерева, закрепленный на вертикальных боковых стойках Положение такой конструкции в потоке удобнее регулировать. На рисунках (рис 14,15) показан характер размыва песка при установке профилей Максимальная глубина образующейся воронки размыва во всех опытах составила 9,2 см в то время как без установки профилей в потоке при тех же условиях глубина воронки составляла 12,7 см

Шестой раздел включает эколого-экономические оценки результатов работы

Для анализа риска разрушения гидроузла использован закон Пуассона для наступления однотипных неблагоприятных событий

е = 1-е~л', (33)

где Я - среднее число событий в единичном интервале времени Ат, время прогноза равное проектному сроку эксплуатации гидроузла

Приняв в качестве исходного предположения, что одно событие образования экстремальной воронки произойдет за 30 лет, найдем интенсивность аварий

Я = — » 0,033 1/год 30

Вероятность хотя бы одной чрезвычайной ситуации будет равна

Следовательно, если кашгйльность сооружения относится к / классу и проектный срок службы равен I — 100 лет, найдем

0 = 1-Р(е) = 1-е-О.О331ООиО964

Итак, безотказность составляет 96%

Установка гибких профилей для инженерно-экологической защиты связана с определением координат расположения областей интенсивной деформации поверхности дна нижнего бьефа Полезный эффект при этом измеряется количеством обнаруженных областей размыва дна русла, имеющих неблагополучное состояние по критерию понижения отметки дна ниже предельно допустимой На этой основе вычислены среднесуточные приведенные затраты на проведение экспедиции 5,19 тыс р и среднесуточные затраты на эксплуатацию аппарата - 2,1 тыс. р

Основные выводы и рекомендации

Основные выводы

1 За концевыми креплениями водосливной плотины Чебоксарского гидроузла создаются условия для формирования воронки размыва глубиной до нескольких метров

2 Теория гидравлических струй приведена в соответствие с теорией сопряжения бьефов гидроузлов Установлено, что наиболее простой функцией, удовлетворяющей условиям задачи расчета размыва, является экспоненциальная зависимость глубины размыва от длины потока В итоге решения задачи определена формула для вычисления критической скорости размыва

3 Разработана схема устройства для инженерно-экологической защиты нижних бьефов гидроузлов на основе погруженного профиля из гибких материалов. В качестве исходных профилей рекомендованы профиль NACA 0302 и профиль Жуковского

4 Для условий Чебоксарского гидроузла выведена зависимость (23) для расчета общей глубины воронки размыва

5. Произведен расчет общей глубины воронки размыва для случая применения руслоформирующего профиля Установлено, что применение руслоформирующего профиля приводит к снижению глубины воронки на 42% по отношению к случаю нерегулируемого размыва

6 Выведена регрессионная зависимость мутности по длине потока Системная модель гидробиологических показателей позволила установить, что за воронкой размыва мутность потока экспоненциально убывает, а численность фитопланктона, напротив, экспоненциально возрастает, что соответствует натурным наблюдениям

7. Установлено, что из трех критериев подобия (Рейнольдса, Фруда и Эйлера) для открытых потоков, имеющих недеформируемое русло и относящихся к автомодельной области, число Фруда представляет собою критерий динамического подобия При моделировании по критерию Фруда значение числа Струхала около единицы

8. На основе сопоставления критериев подобия построена схема реологического эквивалента взаимодействия струи с фунтом При этом грунт представляется телом, обладающим сцеплением и внутренним трением. Получена регрессионная зависимость модельного диаметра от величины сцепления натурного грунта, что позволяет обосновать возможность моделирования связного натурного грунта с различными значениями сцепления несвязным модельным грунтом с частицами большего диаметра

9 Для определения наиболее опасного режима при различных комбинациях открытий затворов модели плотины измерялась глубина воронки размыва после пропуска максимального расхода Установлено, что наиболее опасным режимом является открытие одного центрального затвора

10 На основе критерия Фишера установлено, что модель адекватна и с доверительной вероятностью 95% хорошо описывает изучаемый процесс.

11. Для исследования риска редких независимых событий, к которым относится риск разрушения гидротехнических сооружений, использован закон Пуассона

Рекомендации

1 Не рекомендуется использование режимов работы водосливной плотины с одним открытым затвором. Рекомендуется равномерное открытие всех шести затворов плотины на заданную величину расхода

2 Оценку экологических воздействий изменения режима работы водосливной плотины на состояние потока в нижнем бьефе гидроузла рекомендуется осуществлять по величине мутности или по распределению численности фитопланктона вдоль потока за воронкой размыва

Основные содержание диссертации опубликовано в работах

1 Поздеев, А Г Системный эколого-экономический анализ состояния водных ресурсов Научное издание/ А Г Поздеев,^ Ю Е Разумов, Ю А Поздеева*, ЕВ Моспанова, А В Башкиров - Йошкар-Ола МарГУ, 2002 - 47 с

2 Поздеева, Ю А Гидравлические движители на основе машущего крыла ЛОА Поздеева //Материалы 53-й межвузовской студенческой научно-технической конференции 11-21 апреля 2000 г Часть II Выпуск 8 -Йошкар-Ола МарГТУ, 2000 -С. 100-101

3 Поздеева, Ю.А Закономерности выбора технических решений при проектировании объектов /Ю А Поздеева //Материалы 52-й межвузовской студенческой научно-технической конференции 12-22 апреля 1999 г. - Йошкар-Ола. МарГТУ, 2000 -С 220-222

4 Поздеева, ЮА Особенности проектирования очистных сооружений гальванических цехов предприятий/ Ю А Поздеева//Экологические аспекты рационального природопользования Материалы II республиканского молодежного семинара.- Йошкар - Ола, 2000 - С 28—29

5 Поздеева, Ю А Системный анализ экологического состояния водных ресурсов /Ю А Поздеева //Труды науч конф по итогам н -и работ Map roc техн ун-та Секц "Инженерная защита окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Иошкар - Ола, 3-8 апр , 2000 / Map roc техн ун-т - Йошкар - Ола, 2001 - С 78-82 Деп в ВИНИТИ 6 02.02, № 253 - В02

6 Поздеева, Ю А Математическая модель формирования следа за колеблющимся телом /А Г Поздеев, КХАПоздеева //Сборник статей студентов, аспирантов и докторатов по итогам научно-технических конференций МарГТУ в 2003 г -Йошкар-Ола МарГТУ, 2004 -С 224 - 229

7 Поздеева, Ю А Оценка эффективности использования донных

* В 2006 году соискателем была изменена фамилия (с Поздеевой на Кузнецову) в связи со вступлением в брак

галерей для регулирования русловых процессов в нижнем бьефе Чебоксарской ГЭС /Ю А Поздеева //Наука и образование на службе лесного комплекса материалы международной научно-практической конференции 26-28 октября 2005 г Т 2 /Под ред авторов; Фед агенство по науке и инновациям, Администрация Воронеж обл, Воронеж, гос лесотехн акад -Воронеж, 2005 -С 223 - 226.

8 Поздеева, Ю А Разработка средств инженерно-экологической защиты сооружений нижнего бьефа Чебоксарского гидроузла ЯО А Поздеева, Марийск. госуд техн ун-т — Йошкар-Ола, 2005 -58 с ил —Библиогр 56 назв. -Рус -Деп В ВИНИТИ 14 09 05, № 1223 -В2005

9. Поздеева, Ю А Совершенствование методики расчета размыва связных грунтов в нижних бьефах гидротехнических сооружений /Ю А Поздеева, В П Сапцин // Наука и образование на службе лесного комплекса материалы международной научно-практической конференции 26-28 октября 2005 г Т 2 /Под ред авторов; Фед агенство по науке и инновациям, Администрация Воронеж обл, Воронеж гос лесотехн акад -Воронеж, 2005 -С 226 - 229

10 Поздеева, Ю А Средства эколого-инженерной защиты сооружений нижнего бьефа Чебоксарского гидроузла /Ю А Поздеева //Наука в условиях современности. Сб статей.- Йошкар-Ола- МарГТУ, 2006 -С 287-290

11 Поздеева, Ю А Средства эколого-инженернолй защиты сооружений нижнего бьефа Чебоксарского гидроузла /ЮА Поздеева //Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии Сборник докладов молодых ученых на ежегодной -научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии- Вып 12 /Под общей ред А С Алексеева, Э M Лаутнера. СПб СПбГЛТА, 2007 -С 143 - 147

12 Патент № 2301297' РФ, МПК 3/02 (2006/01) Устройство для регулирования русловых процессов /Ю А Поздеева, Заявитель и патентообладатель Марийский гос техн университет. - 2005135899/03, заявл 18 11 2005, опубл. 20 06.2007, Бюл № 17 - 7 с

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим направлять по адресу 424000, пл Ленина, 3, МарГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 112 01

Факс (8-8362) 41-08-72

Бумага офсетная Печать офсетная Уел п л 1,0 Тираж 100 экз Заказ №3700

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул Панфилова, 17

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кузнецова, Юлия Анатольевна

Условные обозначения

Введение

1 Состояние вопроса в области экологического обоснования 11 инженерной защиты сооружений нижних бьефов гидроузлов

1.1 Характеристика Чебоксарского гидроузла

1.2 Экологические проблемы, вызванные созданием 16 Чебоксарского водохранилища

1.3 Местные размывы русла за гидротехническими сооружениями

1.4 Сведения о свободных гидравлических струях

1.5 Принципы математического моделирования движения воды и 24 примесей в системах водотоков

1.6 Речные наносы и механизмы развития руслового процесса

1.7 Гидравлические явления на участке сопряжения бьефов

1.8 Метод искусственной поперечной циркуляции

1.9 Задачи исследований

2 Гидравлические явления на участке сопряжения бьефов и 29 размыв русла

2.1 Расчет сопряжения бьефов в пространственных условиях

2.2 Применение искусственной поперечной циркуляции для 33 инженерно-экологической защиты от размыва в нижнем бьефе гидроузлов

2.3 Режим потока в вихревых устройствах

2.4 Модель вихревой границы плоской гидравлической струи

2.5 Вихревая модель плоской гидравлической струи

2.6 Модель деформации донного слоя

2.7. Выводы

3 Гибкие руслоформирующие профили

3.1 Индуктивное воздействие профиля на русловой поток

3.2 Конструкция устройства для инженерно-экологической 69 защиты нижних бьефов гидроузлов от размыва на основе гибкого профиля

3.3 Выводы

4 Русловые процессы в нижнем бьефе гидроузла

4.1 Формирование и состав речных наносов

4.2 Движение наносов и деформации русла в нижних бьефах

4.3 Взвешивание наносов

4.4 Прогноз местных размывов

4.5 Местный размыв связных грунтов

4.6 Расчет общей глубины воронки размыва

4.7 Вычисление элементов донных гряд

4.8 Имитационные системные модели, основанные на балансовом подходе

4.9 Системная динамика размыва

4.10 Местный размыв несвязных грунтов падающей струей

4.11 Модель динамики размыва донного грунта

4.12 Системный анализ гидробиологических показателей в зоне размыва нижнего бьефа

4.13 Выводы

5 Экспериментальные исследования процесса размыва русла в нижнем бьефе водосливной плотины

5.1 Подобие открытых русловых потоков

5.2 Моделирование местного размыва грунта

5.3 Получение критериев подобия методом анализа размерностей величин, характеризующих явление

5.4 Описание лабораторной установки

5.5 Описание измерительного комплекса

5.6 Проведение экспериментальных исследований

5.7 Статистическая обработка результатов эксперимента

5.8 Выводы

6 Эколого-экономические оценки результатов работы

6.1 Основные параметры оценки последствий разрушения гидроузлов в нижнем бьефе

6.2 Методика расчета эколого-экономического риска эксплуатации гидротехнических сооружений

6.3 Экономические оценки последствий разрушения гидроузлов

6.4 Технико-экономическое обоснование поиска областей размыва дна нижнего бьефа гидроузла

6.5 Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическое обоснование инженерной защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов"

Актуальность темы. При эксплуатации устройств нижнего бьефа гидроузлов возникает ряд экологических проблем, связанных с сопряжением бьефов при переходе от защищенной части флютбета к незакрепленному размываемому руслу. Ввиду значительных скоростей сбрасываемого потока возникает воронка размыва, которая стремится подмыть рисберму. Это может привести к потере устойчивости закрепленной части водосливной плотины и всего гидроузла в целом.

Для инженерно-экологической защиты сооружений нижнего бьефа на этапах эксплуатации гидроузлов требуется создание устройств, отличающихся мобильностью развертывания и установки. Эффективные гидродинамические регуляторы скорости придонной части потока могут быть разработаны на основе теории профиля, обтекаемого потоком жидкости. Конструктивное оформление таких устройств, удовлетворяющее требованиям мобильности установки и оперативного воздействия на неустойчивые русловые процессы, может быть выполнено на основе профилей из гибких материалов.

В этой связи необходимо установить закономерности распространения гидравлической струи и распределение глубины размыва по длине потока. Для оценки экологического состояния потока в нижнем бьефе гидроузла необходимо определить гидробиологические показатели в зоне размыва в зависимости от мутности потока.

Оценка устойчивости гидроузла при возникновении чрезвычайных ситуаций связана с проведением риск-анализа.

Научной новизной обладают:

- математическая модель размыва донного слоя грунта на основе вихревой теории гидравлических струй, согласованная с теорией сопряжения бьефов гидроузлов;

- алгоритм построения функции глубины размыва от длины потока и системная модель зависимости гидробиологических показателей от мутности потока;

- критерии подобия процессов размыва русла на основе метода анализа размерностей;

- результаты экспериментального исследования размыва дна русла за водосливной плотиной гидроузла;

- результаты риск-анализа разрушения гидротехнических сооружений на основе закона Пуассона.

Объект исследования. Объектом исследования являются сооружения нижнего бьефа водосливной плотины Чебоксарского гидроузла. Предмет исследования состоит в обосновании и разработке эффективных средств инженерно-экологической защиты от размыва дна русла за концевым креплением нижнего бьефа.

Методы исследования. В основу теоретических методов исследования положены научные положения теоретической механики, теории сопряжения бьефов, гидравлических струй и русловых процессов, гидродинамики вихревых течений невязкой жидкости и теории подобия. Для экспериментального исследования размыва русла разработана модель водосливной плотины в масштабе 1:100 по критерию Фру да.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) алгоритм расчета параметров размыва дна русла за флютбетом водосливной плотины Чебоксарского гидроузла;

4) методика и результаты эколого-экономической оценки риска разрушения гидротехнических сооружений;

5) устройство для инженерно-экологической защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов, позволяющее минимизировать антропогенное воздействие на окружающие экосистемы.

Достоверность и обоснованность выполненных исследований. Теоретические положения, экспериментальные результаты и выводы, изложенные в работе, отражают физическую сущность объекта и предмета исследований и базируются на фундаментальных законах гидравлики открытых потоков, теории русловых процессов, теории струй и гидродинамики крыла. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью положений теоретических исследований с данными лабораторных исследований, а также с материалами натурных изысканий в нижнем бьефе гидроузла, выполненных силами гидроцеха Чебоксарской ГЭС.

Практическая значимость работы заключается в создании руслоформирующих систем, отличающихся повышенной эффективностью экологической защиты нижнего бьефа водосливной плотины от размыва и способностью к перестройке при изменении гидравлического режима. Полученные методики расчета могут быть использованы при проектировании устройств для инженерно-экологической защиты концевых креплений нижних бьефов гидроузлов.

Практическая реализация работы. Предлагаемые в работе технические решения рекомендуются к использованию в качестве средств экологической защиты водосливной плотины Чебоксарского гидроузла от размыва в нижнем бьефе.

Автором запатентовано техническое решение для защиты дна русла на основе гидродинамических профилей из гибких материалов, составлена программа экспериментальных исследований, спроектирована и построена модель водосливной плотины Чебоксарского гидроузла, получены критерии подобия процессов размыва донного грунта, выполнена программа измерений и произведена статистическая обработка их результатов. Основные научные положения обобщены в форме выводов и рекомендаций по использованию результатов работы.

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные составные части ее разделов были заслушаны и получили одобрение: Всероссийской научно-практической конференции «Рациональное использование водных ресурсов в системе управления регионом» (Йошкар-Ола, 2001 г.); научных конференций МарГТУ (Йошкар-Ола, 2001-2007 гг.); межвузовских студенческих научно-технических конференций (Йошкар-Ола, 2001-2007 гг.). В 2001 г. получен грант МарГТУ на выполнение проекта «Системный эколого-экономический анализ состояния водных ресурсов регионов».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 11 статей, включая статью, опубликованную в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и брошюра «Системный эколого - экономический анализ состояния водных ресурсов», опубликованная в соавторстве (авторский вклад не менее 20%). Получен патент РФ на изобретение № 2301297.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 193 наименований и 14 приложений. Общий объем основного текста работы составляет 201 с, включает 83 иллюстрации и 28 таблиц. Приложения включают 56 с текста, в них содержится 41 иллюстрация и 8 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Кузнецова, Юлия Анатольевна

Основные выводы

1. За концевыми креплениями водосливной плотины Чебоксарского гидроузла создаются условия для формирования воронки размыва глубиной до нескольких метров.

2. Применение искусственной поперечной циркуляции для инженерно-экологической защиты от размыва в нижнем бьефе гидроузлов малоэффективно за счет небольшой дальности действия галерей и сложности их установки.

3. Подход, основанный на анализе струйных течений без учета уравнения количества движения, не учитывает структуру струи и мало пригоден для анализа струйных процессов, происходящих в нижнем бьефе гидротехнических сооружений при размыве дна русла.

4. В результате замены материальной точки в естественных координатах, движущийся по криволинейной траектории вихрь Жуковского, придает траектории форму цепной линии.

5. Полные компоненты скорости, индуцированной в произвольной точке плоскости, определяются интегрированием компонент, вызванных вихревым отрезком, по всей длине криволинейной границы.

6. На основе выражения энергии изгиба и работы силы, индуцированной струйным течением, найдена функция распределения глубин размыва по длине русла. Установлено, что наиболее простой функцией, удовлетворяющей условиям задачи расчета размыва, является экспоненциальная зависимость глубины размыва от длины потока. В итоге решения задачи определена формула для вычисления критической скорости размыва.

7. Разработана схема устройства для инженерно-экологической защиты от неустойчивых русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов на основе погруженного профиля из гибких материалов.

8. В качестве исходных профилей рекомендованы профили NACA 0302 и Жуковского.

9. В результате статических расчетов в автоматизированной среде найдены геометрические и силовые характеристики системы «канат - профиль».

10. Для условий Чебоксарского гидроузла выведена зависимость для расчета общей глубины воронки размыва.

11. Произведен расчет общей глубины воронки размыва для случая применения руслоформирующего профиля. Установлено, что применение руслоформирующего профиля приводит к снижению глубины воронки на 42% по отношению к случаю нерегулируемого размыва.

12. На основании расчетов в автоматизированной среде построены графики зависимостей параметров донных аккумулятивных форм в зависимости от средней скорости потока.

13. Вычисление глубины воронки размыва выполнено на основе построения системной балансовой динамической модели и автоматизированного алгоритма в прикладном программном пакете.

14. Установлено, что зависимость мутности по длине потока подчиняется регрессионному уравнению с распределением Вейбулла.

15. Системная модель гидробиологических показателей позволила установить, что за воронкой размыва мутность потока экспоненциально убывает, а численность фитопланктона, напротив, экспоненциально возрастает, что соответствует натурным наблюдениям.

16. Получены критерии подобия процессов размыва дна русла в нижнем бьефе гидроузлов на основе метода анализа размерностей. К основным критериям подобия отнесены критерий, связывающий силу сопротивления размыву с объемным весом грунта, а также критерий, объединяющий сцепление агрегатов грунта с его объемным весом. Дополнительный критерий определяется углом внутреннего трения грунта и характеризует его сопротивление сдвигу.

17. На основании критерия, связывающего силу сопротивления размыву с объемным весом грунта, получена регрессионная зависимость модельного диаметра от величины сцепления натурного грунта, что позволяет обосновать возможность моделирования связного натурного грунта с различными значениями сцепления несвязным модельным грунтом с частицами большего диаметра.

18. Для изучения размывных явлений в водоотводящем канале Чебоксарского гидроузла была построена модель водосливной плотины с сооружениями нижнего бьефа в масштабе 1:100 в гидравлическом лотке лаборатории гидротехнических сооружений кафедры водных ресурсов Марийского государственного технического университета.

19. Связь между скоростями, измеренными вертушкой, и показаниями термоанемометров описывается уравнениями линейной регрессии, на основании которых осуществлялся переход от температурных эквивалентов скорости к ее абсолютным значениям.

20. Для определения наиболее опасного режима при различных комбинациях открытий затворов модели плотины измерялась глубина воронки размыва после пропуска максимального расхода. Установлено, что наиболее опасным режимом является открытие одного центрального затвора.

21. Исследована зависимость глубины воронки размыва при выбранном режиме открытия затворов от донной скорости потока и глубины в нижнем бьефе.

22. Испытано модельное устройство для инженерно-экологической защиты нижних бьефов гидроузлов на основе руслоформирующего профиля. Для проведения испытаний были изготовлены 12 профилей, соответствующих натурному объекту в масштабе 1:100. Максимальная глубина образующейся воронки размыва во всех опытах составила 9,2 см в то время как без установки профилей в потоке при тех же условиях глубина воронки составляла 12,7 см.

23. Для исследования риска редких независимых событий, к которым относится риск разрушения гидротехнических сооружений, использован закон Пуассона.

Рекомендации

1. При расчете распределения глубины размыва рекомендуется использование энергетической модели потери устойчивости донной поверхности.

2. Не рекомендуется использование режимов работы водосливной плотины с одним открытым затвором. Рекомендуется равномерное открытие всех шести затворов плотины на заданную величину расхода.

3. При проведении работ по укреплению грунта нижнего бьефа рекомендуется применение материалов с повышенным сцеплением и внутренним трением.

4. Для предотвращения размыва дна русла в нижнем бьефе гидроузлов рекомендуется использование руслоформирующих устройств на основе профилей из гибких материалов.

5. Оценку экологических воздействий изменения режима работы водосливной плотины на состояние потока в нижнем бьефе гидроузла рекомендуется осуществлять по величине мутности или по распределению численности фитопланктона вдоль потока за воронкой размыва.

6. Для расчета эколого-экономического риска эксплуатации гидротехнических сооружений рекомендуется применение закона Пуассона.

7. Экономические оценки последствий разрушения гидроузлов в нижнем бьефе рекомендуется проводить по экономическим показателям, реконструируемым из показателей проектных решений.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Кузнецова, Юлия Анатольевна, Йошкар-Ола

1. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. М.: ЦАГИ, 1950.

2. Авакян, А.Б. Водохранилища/ А.Б.Авакян, В.П.Салтанкин, В.А.Шарапов. -М.: Мысль, 1987.- 256 с.

3. Агроскин, И.И. Гидравлика/ И.И.Агроскин, Г.Т.Дмитриев, Ф.П.Пикалов. М. - Л.: Энергия, 1964.- 352 с.

4. Александровский, А.Ю. Влияние русловых деформаций в нижнем бьефе на условия работы энергетического оборудования/ А.Ю.Александровский, Б.И.Силаев// Гидротехническое строительство. №11, 2002. С. 20 - 22

5. Алтунин, С.Т. Водозаборные узлы и водохранилища/ С.Т.Алтунин. М.: Колос, 1964.-431 с.

6. Алтунин, С.Т. Заиление водохранилищ и размыв русла в нижнем бьефе плотин/ С.Т.Алтунин// Русловые процессы. М.: Изд. АН СССР, 1958. С. 249 -286.

7. Арфкен Г. Математические методы в физике/ Г. Арфкен. М.: Атомиз-дат, 1970.-712 с.

8. Атавин, А.А. Расчет неустановившегося течения воды в разветвленных системах речных русел или каналов/ А.А.Атавин //Динамика сплошной среды. -1975. Вып. 22. С. 25 - 36.

9. Байдаков, С.А. Основы экологического аудита: Учеб. пособие/ С.А. Байдаков, А.Т. Никитин, Т.П. Серов, С.А. Степанов. М.-. МНЭПУ, 2001.

10. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа, 1981. 335 с.

11. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. — М.: ГНТП «Безопасность», 1996.

12. Белов, И.А. Модели турбулентности: Учеб. пособие/ И.А. Белов. JL: Изд. ЛМИ, 1986- 100 с.

13. Белоцерковский С.М. Отрывное обтекание крыльев идеальной жидкостью/ С.М. Белоцерковский, М.Н. Ништ. М.: Наука, 1978. - 352 с.

14. Биологические процессы и самоочищение на загрязненном участке реки/ Под ред. Г.Г. Винберга. Минск: Изд-во БГУ, 1973.- 192 с.

15. Богомолов, А.И. Гидравлика/ А.И. Богомолов, К.А. Михайлов. М.: Стройиздат, 1972. - 648 с.

16. Большаков, В.А. Справочник по гидравлике/ В.А. Большаков. Киев: Висща школа, 1977. - 279 с.

17. Борисовец, Ю.П. Гибкие лесосплавные плотины/ Ю.П. Борисовец М.: Лесн. пром-сть„ 1979.- 112 с.

18. Бэртокс, П.Стратегия защиты окружающей среды/ П. Бэртокс, Д. Радд// Пер. с англ. М.: Мир, 1980,- 508 с.

19. Бэтчелор, Дж. Введение в динамику жидкости/ Дж. Бэтчелор. М.: Мир, 1985.-658 с.

20. Васильев, О.Ф. Гидравлика/ О.Ф. Васильев, В.М. Лятхер// Механика в СССР за 50 лет. М. Наука, 1970. - Т. 2. - С. 709 - 790.

21. Васильев, О.Ф. Математическое моделирование качества воды в системах открытых русел/ О.Ф. Васильев, А.Ф. Воеводин// Динамика сплошной среды. -1975.-Вып. 22.-С. 73 -88.

22. Васильев, О.Ф. Методы расчета неустановившихся течений в системах открытых русел и каналов/ О.Ф. Васильев, А.А. Атавин, А.Ф. Воеводин// Численные методы механики сплошной среды. 1975. - Т. 6. № 4. - С. 21 - 30.

23. Васильев, О.Ф. Численный метод расчета неустановившихся течений в открытых руслах/ О.Ф. Васильев, Т.А. Темноева, С.М. Шугрин// Изв. АН СССР. Механика. 1965. - № 2. - С. 17 - 25.

24. Великанов, М.А. Динамика русловых потоков/ М.А. Великанов. -JL: Гид-рометеоиздат, 1949. 475 с.

25. Великанов, М.А. Русловой процесс (основы теории)/ М.А. Великанов. -М.: Физматгиз, 1958. 395 с.

26. Вендров, C.JI. Водохранилища и окружающая среда/ C.JI. Вендров, С.М.Дьяконов.- М.: Наука, 1976.- 136 с.

27. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1984. 439 с.

28. Вернадский, Н.М. Речная гидравлика, ее теория и методология/ Н.М. Вернадский. Т. 1. М. - JL: Госэнергоиздат, 1933. - 148 с.

29. Вознесенский, Н.А. Донные струенаправляющие устройства на оросительных системах/ Н.А. Вознесенский. М.: Колос, 1967. - 120 с.

30. Волков, И.М. Гидротехнические сооружения/ И.М. Волков, Н.Ф. Коно-ненко, И.К. Федичкин. -М.: Колос, 1968. 464 с.

31. Воробьев, Б.В. Водотоки и водоемы: Взаимосвязь экологии и экономики/ Б.В. Воробьев, Л.А. Косолапов.- JL: Гидрометеоиздат, 1987.- 272 с.

32. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. — М.: Экономика, 1986.- 182 с.

33. Вызго, М.С. Длина крепления нижнего бьефа, размыв при отсутствии гасителей энергии и меры защиты/ М.С. Вызго// Труды Среднеазиатск. научно-исслед. ин-та ирригации, 1948, вып. 73.- 6 с.

34. Вызго, М.С. Растекание и пульсация наклонной струи в созданной ею воронке размыва/ М.С. Вызго// Вопросы гидротехники, вып. 2. Изд-во АН УзССР, Ташкент, 1961.- 4 с.

35. Вызго, М.С. Эксплуатационные мероприятия, прогнозы и способы уменьшения местных размывов за гидротехническими сооружениями/ М.С. Вызго. Ташкент: Наука, 1966. - 292 с.

36. Гиг, Дис ван Прикладная общая теория систем. Кн.1/ Дис ван Гиг. М.: Мир, 1981.-341 с.

37. Гидротехнические сооружения/ Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, B.C. Jlan-шенков. Под ред. Н.Г. Розанова. М.: Агропромиздат, 1985. - 432 с.

38. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика/ Г.В. Железняков, Ю.А. Ибад-заде, П.Л. Иванов. Под общ. ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

39. Голуб, А.А Экономика природных ресурсов/ А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. — М.: Аспект Пресс, 199940. Голубев, В.В. Труды по аэродинамике/ В.В. Голубев. М.- Л.: ГИТТЛ, 1957. - С. 399-576.

40. Голубева, О.В. Курс механики сплошных сред/ О.В. Голубева. М.: Высшая школа, 1972. - С. 57-142.

41. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1971. 366 с.

42. Гончаров, В.Н. Динамика русловых потоков/ В.Н. Гончаров. Л.: Гидрометеоздат, 1962. 373 с.

43. Гончаров, В.Н. Местный размыв. (Плоская задача)/ В.Н. Гончаров // Труды Ленингр. гидрометеорология, ин-та, 1956, вып. 5-6.

44. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Марий Эл в 2000 году. Йошкар-Ола Минэкологии и природопользования РМЭ, 2001.- 151 с.

45. Гришанин, К. В. Теория руслового процесса/ К.В. Гришанин. М.: Транспорт, 1972,-215 с.

46. Гришанин, К. В. Устойчивость русел рек и каналов/ К.В. Гришанин. М.: Гидрометеоиздат, 1974, - 143 с.

47. Гришанин, К.В. Динамика русловых потоков/ К.В. Гришанин. Л.: Гидрометеоиздат, 1969 - 428 с.

48. Гришин, М.М. Гидротехнические сооружения/ М.М. Гришин. М.: Гос-стройиздат, 1962. - 763 с.

49. Гунько, Ф.Г. Материалы по гидравлическим расчетам нижних бьефов водосливных бетонных и железобетонных плотин, возводимых на скальных основаниях/ Ф.Г. Гунько. М.- Л.: Энергия, 1966. - 110 с.

50. Гухман, А.А. Введение в теорию подобия/ А.А. Гухман. М.: Высшая школа, 1973.-296 с.

51. Девнин, С.И. Аэрогидромеханика плохообтекаемых конструкций: Справочник/ С.И. Девнин. Л.: Судостроение. 1983.-320 с.

52. Джеймсон, Э. Численные методы в динамике жидкостей/ Э. Джеймсон, Т. Мюллер, У. Боллхауз., В. Краус, В. Шмидт, О.М. Белоцерковский. М.: Мир, 1981.- 402 с.

53. Динамика сплошных сред в расчетах гидротехнических сооружений/ Под ред. В.М. Лятхера, Ю.С. Яковлева. М.: Энергия, 1976. - 391 с.

54. Диксон, Д. Экономический анализ воздействий на окружающую среду/ Д. Диксон, Л. Скура, П. Шерман. М.: Вита-Пресс, 2000. - 384 с.

55. Дмитриев Ю.А., Поздеев А.Г. Математическое моделирование экологиоческих систем: Учебное пособие. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. - 206 с.

56. Дмитриев Ю.Я. Гидравлические ускорители на лесосплаве/ Ю.Я. Дмитриев. М.: Лесная пром-сть, 1971. - 200 с.

57. Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды/ А.И.

58. Денисова, Е.П. Нахшина, Б.И. Новиков, А.К. Рябов. Киев: Наукова думка, 1987- 164 с.

59. Железняков, Г.В. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока/ Г.В. Железняков, Т.А. Неговская, Е.Е. Овчаров. М.: Колос, 1984. - 432 с.

60. Железняков, Г.В. Теория гидрометрии/ Г.В. Железняков. Д.: Гидроме-теоиздат, 1976. - 343 с.

61. Жуковский Н.Е. Собр. соч. Т.IV/ Н.Е.Жуковский. М.-Л.: ГИТТЛ, 1949. -652 с.

62. Замарин, Е.А. Проектирование гидротехнических сооружений/ Е.А. За-марин. М.: Сельхозгиз, 1961. - 228 с.

63. Зельдович Я.Б. Элементы прикладной математики/ Я.Б. Зельдович, А.Д. Мышкис.- М.: Наука, 1967. 646 с.

64. Золотев, Л.А. Безопасность гидротехнических сооружений/ Л.А. Золотов, И.Н. Иващенко// Гидротехническое строительство. 1991. № 2.

65. Золотов, Л.А. К вопросам о надежности гидротехнических сооружений и критериях безопасности/ Л.А. Золотов, И.Н. Иващенко, А.И. Царев// Гидротехническое строительство. 1991. № 9.

66. Ибад-Заде, Ю.А. Водопроводные каналы/ Ю.А. Ибад-Заде. М.: Строй-издат, 1975.- 192 с.

67. Иванов, П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений: Механика грунтов/ П.Л. Иванов. М.: Высш. шк., 1991. - 447 с.

68. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ И.Е.Идельчик. -М.: Машиностроение, 1975. 559 с.

69. Избаш, С.В. Гидравлика местных размывов. Изв. Всес. научн.-исслед. инта гидротехники, 1938, т. 20.

70. Избаш, С.В. Основы гидравлики/ С.В. Избаш. М.: Стройиздат, 1952. -423 с.

71. Измерения в промышленности. Кн.2. Способы измерения и аппаратура/ Под ред. П. Профоса. М.: Металлургия, 1990. - 463 с.

72. Инструкция по изысканию, проектированию, строительству, монтажу и эксплуатации запаней. М.: Минлесбумпром, 1971.- 103 с.

73. Инструкция по проектированию напорных плотинных речных водозаборов оросительных систем. -М.: ММиВХ СССР. ВСН-П-14-76,1976. 56 с.

74. Карасев, И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов/ И.Ф. Карасев. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 310 с.

75. Камке, Э. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка/ Э. Камке. М.: Наука, 1966. - 260 с.

76. Караушев, А.В. Проблемы динамики естественных водных потоков/ А.В. Караушев. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 392 с.

77. Караушев, А.В. Теория и методы расчета речных наносов/ А.В. Караушев. JL: Гидрометеоиздат, 1977. - 272 с.

78. Караушев, А.В. Турбулентная диффузия и метод смешения/ А.В. Караушев JL: Гидрометеоиздат, 1946. - 82 с.

79. Картвелишвили, Н.А. Нетрадиционные задачи гидравлики/ Н.А.Картвелишвили. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 169 с.

80. Картвелишвили, Н.А. Потоки в недеформируемых руслах/ Н.А Картвелишвили. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 280 с.

81. Комплексные оценки качества поверхностных вод/ Под ред. A.M. Ника-норова, В.Р. Лозанского, Г.Н. Даниловой. Л.: Гидрометеоиздат, 1984 -144 с.

82. Кондратьев, Н.Е. Основы гидроморфологической теории руслового процесса/ Н.Е. Кондратьев, И.В. Попов, Б.Ф. Снищенко. Л.: Гидрометеоиздат, 1982 - 272 с.

83. Константинов, Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия: Учеб. для вузов: В 2 ч. 4.1. Общие законы/ Н.М. Константинов, Л.И. Высоцкий. М.: Высш. шк., 1987. - 304 с.

84. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Г.Корн, Т.Корн. М.: Наука, 1974. - 730 с.

85. Кофф Г.Л. Оценка последствий чрезвычайных ситуаций/ Г.Л. Кофф, А.А. Гусев, С.Н. Козьменко, Ю.Л. Воробьев. — М.: МЧС РФ, 1996.

86. Кочин, Н.Е. Теоретическая гидромеханика/Н.Е.Кочин. 4.1. М.: Физмат-гиз, 1963. - С. 460-467.4.2. М.: Физматгиз, 1963. - С. 450 - 460.

87. Крылов А.Н. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, имеющих приложения в технических вопросах/ А.Н. Крылов. -Л.: Изд-во АН СССР, 1932.- 472 с.

88. Крыльчатые движители//Под ред. А.А.Русецкого. Л.: Судостроение, 1973. 136 с.

89. Кудряшова, Ж.Н. Численный метод решения задачи о качестве воды в реках/ Ж.Н.Кудряшова// Водные ресурсы. 1977. - № 3. - С. 27 - 33.

90. Кузнецов, С.К. Теория и гидравлические расчеты нижнего бьефа/ С.К. Кузнецов. Львов: Вища школа, 1983. - 176 с.

91. Кучмент, Л.С. Математическое моделирование речного стока/ Л.С. Куч-мент. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 192 с.

92. Кучмент, Л.С. Модели процессов формирования речного стока/ Л.С. Кучмент. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 144 с.

93. Кучмент, Л.С. Формирование речного стока/ Л.С. Кучмент, В.Н. Демидов, Ю.Г. Мотовилов. М.: Наука, 1983. - 216 с.

94. Кюнж, Ж.А. Численные методы в задачах речной гидравлики (практическое применение)/ Ж.А. Кюнж, Ф.М. Холли, А. Вервей. М.: Энергоатомиздат, 1985.-255 с.

95. Лаврентьев, М.А. Проблемы гидродинамики и их математические модели/ М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. М.: Наука, 1973. - 408 с.

96. Латышенков, A.M. Гидравлика/ A.M. Латышенков, В.Г. Лобачев. М.: Госстройиздат, 1956. - 408 с.

97. Леви, И.И. Динамика русловых потоков/ И.И. Леви. М.: Госэнергоиздат, 1957. - 252 с.

98. Леви, И.И. Инженерная гидрология/ И.И. Леви. М.: Высшая школа, 1968.-239 с.

99. Леви, И.И. Моделирование гидравлических явлений/ И.И. Леви. Под ред. B.C. Кнороза. Л.: Энергия, 1967. - 235 с.

100. Леви, И.И. Моделирование местных размывов в нижних бьефах гидротехнических сооружений. Известия ВНИИГ имени Веденеева, т. 48,1952.

101. Леви, И.И. Размывы в нижних бьефах речных гидроузлов/ И.И. Леви. Труды Ленинград, политехнич. ин-та, 1955, вып. 173.

102. Логвинович, Г.В. Гидродинамика течений со свободными границами/ Г.В. Логвинович. Киев: Наукова думка, 1969. - 209 с.

103. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука, 1973. - 848 с.

104. Лукин, Ю.Н., Анализ техногенного воздействия на экосистемы региона: Учеб. пособие/ Ю.Н. Лукин. — М.: Диалог, 1998.

105. Лятхер, В.М. Исследование плана течений в нижнем бьефе гидротехнических сооружений численными методами/ В.М. Лятхер, А.Н. Милитеев, Н.П. Тогунова// Гидротехническое строительство. 1978. - № 6. - С. 27 - 32.

106. Лятхер, В.М. Прогноз гидравлического режима рек и водохранилищ/ В.М. Лятхер// Водные ресурсы. 1982. - № 6. - С. 118 -144.

107. Лятхер, В.М. Турбулентность в гидросооружениях/ В.М. Лятхер. М.: Энергия, 1968.

108. Милович А.Я. Гидродинамические основы газовой борьбы/ А .Я. Мило-вич. Новочеркасск: Донской печатник, 1918.

109. Милович А.Я. Теория динамического взаимодействия тел и жидко-сти/А.Я. Милович. -М.: Госстройиздат, 1955. 310 с.

110. Мирцхулава, Ц.Б. Методика установления поля скоростей в придонном слое турбулентного потока/ Ц.Б. Мирцхулава// Новые методы измерений и приборы для гидравлических исследований. Изд-во АН СССР 1961.

111. Мирцхулава, Ц.Е. Оценка опасных состояний на гидротехнических объектах/ Ц.Е. Мирцхулава// Гидротехническое строительство.- 2001.- № 3. С. 4954.

112. Мирцхулава, Ц.Е. Основы физики и механики эрозии русел/ Ц.Е. Мирцхулава. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 303 с.

113. Мирцхулава, Ц.Е. Размыв русел и методика оценка их устойчивости/ Ц.Е.Мирцхулава. М.: Колос, 1967. - 178 с.

114. Михалев, М.А. Гидравлический расчет потоков с водоворотом/ М.А. Михалев. Л.: Энергия, 1971. - 184 с.

115. Михалев, М.А. Определение глубины размыва нескального основания падающей струей/ М.А. Михалев// Гидротехническое строительство, 1960, № 6.

116. Мостков, М.А. Очерк теории руслового потока/ М.А. Мостков. М. : Изд. АН СССР, 1959.-246 с.

117. Нежиховский, Р.А. Гидрологические расчеты и прогнозы при эксплуатации водохранилищ/Р.А.Нежиховский.- Л.: Гидрометеоиздат, 1976.- 192 с.

118. Образовский, А.С. Гидравлика водоприемных ковшей/ А.С. Образовский. М.: Госстройиздат, 1962. - 195 с.

119. Основы прикладной аэро- газодинамики. В 2 кн. Кн.1. Аэродинамика крыла (профиля), корпуса и их комбинаций/ Я.Ф. Краснов, Е.Э. Боровский,

120. Л.И. Хлупнов. Под ред. Н.Ф. Краснова. М.: Высш. шк., 1990. - 336 с.

121. Основы прикладной аэро- газодинамики. В 2 кн. Кн.2. Обтекание тел вязкой жидкостью. Рулевые устройства/ Я.Ф. Краснов, В.Н. Кошевой, В.Ф. Захар-ченко. Под ред. Н.Ф. Краснова. М.: Высш. шк., 1991. - 358 с.

122. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. Том 1/ Н.С.Пискунов.- М.:Наука. 548 с.

123. Поздеев, А.Г. Системный эколого-экономический анализ состояния водных ресурсов: Научное издание/ А.Г. Поздеев, Ю.Е. Разумов, Ю.А. Поздеева, Е.В. Моспанова, А.В. Башкиров. Йошкар-Ола: МарГУ, 2002. - 47 с.

124. Поздеева, Ю.А. Гидравлические движители на основе машущего крыла /Ю.А. Поздеева //Материалы 53-й межвузовской студенческой научно-технической конференции 11-21 апреля 2000 г. Часть II. Выпуск 8. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. -С. 100-101

125. Поздеева, Ю.А. Закономерности выбора технических решений при проектировании объектов /Ю.А. Поздеева //Материалы 52-й межвузовской студенческой научно-технической конференции 12-22 апреля 1999 г. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. -С. 220-222.

126. Поздеева, Ю.А. Особенности проектирования очистных сооружений гальванических цехов предприятий / Ю.А. Поздеева //Экологические аспекты рационального природопользования. Материалы II республиканского молодежного семинара.- Йошкар Ола, 2000 - С. 28 - 29

127. Поздеева, Ю.А. Средства эколого-инженерной защиты сооружений нижнего бьефа чебоксарского гидроузла /Ю.А. Поздеева //Наука в условиях современности: Сб. статей.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. -С. 287-290

128. Патент № 2301297 РФ, МПК 3/02 (2006/01). Устройство для регулирования русловых процессов /Ю.А. Поздеева; Заявитель и патентообладатель Марийский гос. техн. университет. 2005135899/03; заявл. 18.11.2005; опубл. 20.06.2007, Бюл. № 17.-7 с.

129. Попов, И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство/ И.В. Попов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 363 с.

130. Потапов, М.В. Сочинения/ М.В. Потапов. М.: Госиздат, 1950. Т. 1, 397 е.; 1951, т. 2. -518 с.

131. Рекомендации по маломасштабному моделированию динамических явлений в строительных конструкциях и сооружениях: П 87-80/ ВНИИГидротехни-ки им. Б.Е. Веденеева. Л.: ВНИИГ, 1980. - 25 с.

132. Рекомендации по проектированию плотинных водозаборов оросительных систем. -М.: ММ и ВХ СССР, 1978. 183 с.

133. Ржаницын, Н.А. Морфологические и гидрологические закономерности строения речной сети/ Н.А. Ржаницын. JL: Гидрометеоиздат, 1960 - 238 с.

134. Ржаницын, Н.А. Руслоформирующие процессы рек/ Н.А. Ржаницын. JL: Гидрометеоиздат, 1985 - 263 с.

135. Рогунович, В.П. Автоматизация математического моделирования движения воды и примесей в системах водотоков/ В.П. Рогунович. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-262 с.

136. Роди, В. Модели турбулентности окружающей среды/ В. Роди// Методы расчета турбулентных течений/ Под ред. В. Колльмана. М., 1984. - С. 227 -322.

137. Родионов, П.М. Основы научных исследований: Учебное пособие/ П.М.Родионов. Л.: ЛТА, 1989. - 100 с.

138. Розовский, Л.И. Неустановившееся движение открытого потока и его влияние на русло/ Л.И. Розовский. Киев: Наукова думка, 1967. - 276 с.

139. Россинский, К. И. Движение донных наносов// Труды ГГИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. Вып. 60. - с. 101-139.

140. Россинский, К.И. Распределение скоростей при внезапном увеличении глубины и ширины потока/ К.И. Россинский, З.Ф. Карпычева // Гидравлика сооружений и динамика речных русел. Изд-во АН СССР, 1959.

141. Руководство по гидравлическим и русловым расчетам речных гидроузлов/ Утверждено приказом В/О «Союзводпроект» 21.05.80 № 93. М., 1980. -147 с.

142. Сахарный Н.Ф. Курс теоретической механики/ Н.Ф. Сахарный. М.: Высшая школа, 1964.- 844 с.

143. Сборник научных трудов ЮжНИИГиМ. Вып. XXVIII Мягкие конструкции гидротехнических сооружений. Новочеркасск, 1977. - 182 с.

144. Сапцин, В.П. Гидрология и регулирование стока: практикум / В.П. Сап-цин. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - 112.

145. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике/ Л.И. Седов. М.: Наука, 1972. 375 с.

146. Седов, Л.И. Механика сплошной среды. Т.2/ Л.И. Седов.- М.: Наука,1973.-584 с.

147. Сергеев, Б.И. Мягкие конструкции в гидротехническом строительстве/ Б.И. Сергеев, П.М. Степанов, Б.Б. Шумаков. М.: Колос, 1984. - 101 с.

148. Сизов, Г.Н. Работа затопленной гидромониторной струи/ Г.Н. Сизов. -М.: Водтрансиздат, 1953

149. Смыслов, В.В. Теория водослива с широким порогом/ В.В. Смыслов. -Киев: Изд. АН УССР, 1956. 184 с.

150. Справочник по гидравлическим расчетам/ Под ред. П.Г. Киселева. М.: Энергия, 1974.-312 с.

151. Строительная механика. Динамика сооружений: Учебник для вузов/ А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я Лащенков, Н.Н.Шапошников; Под ред. А.Ф. Смирнова. М.: Стройиздат, 1984. - 416 с.

152. Студеничников, Б.И. Размывающая способность потока и методы русловых расчетов/ Б.И. Студеничников. М.: Стройиздат, 1964. - 184 с.

153. Студеничников, В.И. Расчет и моделирование размывов русел в нижних бьефах водосбросов/ В.И. Студеничников// Труды Гидравлич. лаборатории ВОДГЕО. 1959, вып. 7, М.

154. Сурова, Н.Н. К вопросу о местном размыве за горизонтальным креплением нижнего бьефа/ Сурова Н.Н.// Гидротехническое строительство, 1957.

155. Тихомиров, Н.П. Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками: Учеб. пособие для вузов / Н.П. Тихомиров, И.М. Потравный, Т.М. Тихомирова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 350 с.

156. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики/ А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. М.: Наука, 1966. - 724 с.

157. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов/ В.И. Феодосьев. М.: Наука, 1967. - 552 с.

158. Форрестер, Дж. Мировая динамика/ Дж. Форрестер. М.: Наука, 1978. -167 с.

159. Хохлов, Н.Р. Управление риском: Учеб. пособие/ Н.Р. Хохлов. — М.:1. ЮНИТИ, 1999. -102 с.

160. Чарный, И.А. Теоретическое определение пульсации гидродинамической нагрузки на водосливные плотины/ И.А. Чарный // Изв. Энергетич. ин-та им. Г.М. Кржижановского, 1940, т. 9.

161. Чепурных, Н.В. Экономика природопользования (эффективность, ущербы, риски)/ Н.В. Чепурных, А.Л. Новоселов, Л.В. Дунаевский. — М.: Наука, 1998.- 358 с.

162. Чрезвычайные ситуации. Краткая характеристика и классификация. М.: Военные знания, 1998.- 80 с.

163. Чебоксарская ГЭС на Волге. Технический отчет о проектировании, строительстве и первом периоде эксплуатации/ Альбом чертежей/ М.: Гидропроект, Куйбышевский филиал, 1987.- 77 с.

164. Чугаев, P.P. Гидравлика/ P.P. Чугаев. Л.: Энергия, 1975. - 599 с.

165. Шамов, Г.И. Речные наносы/ Г.И. Шамов. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. -378 с.

166. Шеренков, И.А. Прикладные плановые задачи гидравлики спокойных потоков/ И.А. Шеренков. М.: Энергия, 1978. - 240 с.

167. Штеренлихт, Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов/ Д.В. Штеренлихт. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 640 с.

168. Шугрин, С.М. Соединение одномерной и двумерной (плановой) моделей течения воды/ С.М. Шугрин// Водные ресурсы. 1987. - №5. - С. 5 -15.

169. Эббот, М. Гидравлика открытого потока/ М. Эббот. Пер. с англ. Е.И. Масса, С. Ю. Хазанова. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 272 с.

170. Amsden, A.A. The SMAC method: A numerical technique for calculating incompressible fluid flows/ A.A. Amsden, F.H.Harlow// Los Alamos Scient. Lab. Rep. NLA-4370,1970.

171. Barrett, D. S., 1994, The Design of a Flexible Hull Undersea Vehicle Propelled by an Oscillating Foil, M. S. thesis. Department of Ocean Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.

172. Barrett, D. S., Triantafyllou, M. S., Yue, D. K. P., Grosenbaugh, M. A., and Wolfgang, M. J., 1999, Drag Reduction in Fish-Like Locomotion, J. Fluid Mech., 392, pp. 183-212.

173. Beyond Point Estimates. Risk Assessment using Interval, Fuzzy and Probabilistic Arithmetic, Society of Risk Analysis. — Washington, 2000.

174. Chan, R. A computer study of finite-amplitude water waves/ R.Chan, R.Street// J. Сотр. Phys, 1970. V.6. P. 68.

175. Chen, Y.N. 60 Jahre Forschung uber die Karmanischen Wirbelstrasse. Ein Ruckblic//Sweizarische Bauzeitung. November 1973. № 44, 91. S. 1097.

176. Dietz, Johann Wo 1 gang. Sicherung der Flussohle unterhalb von Wehren und Sperrwerken// Wasserwirtschaft. 1973, 63, № 3, S. 76-83 (пер. на русский C.C. Об-резкова, Гидроэнергетика, № 22,1973. С.8-17).

177. Katz, J., and Plotkin, A., 1991, Low-Speed Aerodynamics: From Wing Theory to Panel Methods, McGraw-Hill, Series in Aeronautical and Aerospace Engineering, New York, NY.

178. Reiss R.D., Thompson M. Statistical analysis of extreme values. — Birhauser, Basel, 1997.

179. Rohr, J. J., Hendricks, E. W., Quigley, L., Fish, F. E., Gilpatrick, J. W., Scar-dina-Ludwig, J., 1998, Observations of Dolphin Swimming Speed and Strouhal Number, Tech. Rept. 1769, US Navy Space and Naval Warfare Systems Center, San Diego, CA.

180. Squire, H. В., 1960, Analysis of the vortex breakdown phenomenon. Part I, Report 102, Imperial College of Science and Technology, Aeronautics Department.

181. Triantafyllou, M. S., and Triantafyllou, G. S., 1995, An Efficient Swimming Machine, Sci. Am., 272, pp. 64-70.

182. Understanding Risk /Informing Decisions in a Democratic Society. — National Academy Press, Washington, D.C., 1996.

183. Wallis, R. A. 1961. Axial Flow Fans. Design and Practice, George Newnes Limited. London.

184. Webb, P. W. 1978, Hydrodynamics: Nonscombroid Fish, Fish Physiology, Vol. VII, eds., W. S. Hoar and D. I. Randall, Academic Press, pp. 189-237

185. Wilson R., Crouch E. Risk-Bonefit Analysis. — Center for Risk analysis Harvard University, Second Edition, 2001.

186. Wolfgang, M. J., 1999, Hydrodynamics of Flexible-Body Swimming Motions, Ph.D. thesis. Department of Ocean Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.

187. World Register of Dams/Paris: ICOLD, 1985.- 355 p.

Информация о работе

Кузнецова, Юлия Анатольевна
кандидата технических наук
Йошкар-Ола, 2007
ВАК 03.00.16

Диссертация

Экологическое обоснование инженерной защиты сооружений нижнего бьефа гидроузлов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы