Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование и разработка гидроактивного метода защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной эрозии

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и разработка гидроактивного метода защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной эрозии"

На правах рукописи

ВЫСОЦКИЙ ИЛЬЯ СЕРГЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ГИДРОАКТИВНОГО МЕТОДА ЗАЩИТЫ ОСНОВАНИЙ ИНЖЕНЕРНО-МЕЖОРАТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ЛОКАЛЬНОЙ ЭРОЗИИ

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САРАТОВ 2004

Работа выполнена на кафедре «Гидравлика, гидравлические машины и водоснабжение» Саратовского государственного технического университета

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Никонова Вера Тимофеевна

доктор технических наук, старший научный сотрудник Кошкин Николай Михайлович кандидат технических наук, доцент Кравчук Алексей Владимирович

Ведущая организация -

|ФГНУ «ВолжНИИГиМ», г. Саратов

Защита диссертации состоится 3 декабря 2004 г. в 12°° на заседании диссертационного совета К 220.061.01 при ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан «_» ноября 2004 г.

%

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Ф.К. Абдразаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях, при значительном сокращении государственных инвестиций в область эксплуатации гидромелиоративных систем возникают значительные проблемы, связанные с разрушением важнейших элементов гидротехнических сооружений по причине водной эрозии. Это относится, в первую очередь, к водозаборам, аванкамерам, а также к объектам энергообеспечения мелиоративных систем - опорам линий электропередач, которые чаще всего устраиваются при пересечении рек в пределах пойм, причем наблюдается количественный рост их повреждений из-за подмыва (более 20%).

Указанные важные составные части мелиоративных систем находятся в сходных условиях сложного взаимодействия с обтекающим их водным потоком, сопровождающимся проявлением водной эрозии. Она выражается в образовании вблизи них локальных размывов в виде воронок, достигающих иногда значительных размеров в плане и глубины, причем наибольшая глубина размыва, как правило, находится непосредственно у верховой грани объекта. Иногда, при неправильном учете этого явления, объекты, подверженные указанному воздействию водного потока, могут терять свою устойчивость. Известны многочисленные случаи их разрушения.

В связи с развитием мелиорации построено большое количество водозаборов, оголовки которых размещаются в речном потоке. И они, а также и некоторые другие сооружения находятся в подобных условиях.

Основными проблемами для перечисленных сооружений при их проектировании и эксплуатации являются прогноз местного размыва и разработка мер по защите оснований от водной эрозии.

К настоящему времени предложено огромное количество формул для расчета глубины размыва, полученных, в основном, по данным экспериментальных исследований, сделаны попытки их обобщения с учетом положений теории моделирования, предложены формулы, основанные на обработке данных кадастра натурных наблюдений. Результаты обобщений имеющихся предложений свидетельствуют о том, что расхождение расчетных данных по разным формулам достигает десятков и сотен процентов. До сих пор продолжаются споры о причинах возникновения местных размывов у препятствий, находящихся в водном потоке, имеющиеся предложения недостаточно учитывают многие факторы, такие, например, как связность грунтов. Практически не рассмотрена специфика развития водной эрозии при обтекании препятствий бурным потоком.

Что касается второй проблемы, - защиты оснований препятствий от эрозии, то и она еще далека от радикального решения. До сих пор во всем мире применяются, в основном, пассивные методы защиты, сводящиеся к засыпке уже образовавшейся воронки размыва рваным камнем. Тем не менее, имеются и некоторые начальные свидетельства о возможности активного воздействия на набегающий поток с целью такой его трансформации, которая бы предотвратила

возможность развития водной эрозии.

РОС -------------

■

Таким образом, можно заключить, что выбранная тема исследований продиктована практической потребностью для ряда отраслей народного хозяйства.

Исследования по теме диссертации выполнены в Саратовском государственном техническом университете согласно комплексной программе 09В «Решение проблем архитектуры, строительства и транспортных сооружений и коммуникаций Саратовского Поволжья», раздел 09В.02 «Совершенствование методов диагностики, расчета, проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений», тема «Совершенствование дорожно-транспортных и коммунальных водопропускных и очистных сооружений».

Цель работы - улучшение условий эксплуатации инженерно-мелиоративных сооружений за счет усовершенствования методов защиты оснований сооружений (оголовков водозаборов, фундаментов опор и др.) от локальной водной эрозии и разработки новых их средств.

Задачи исследований

• разработать классификацию методов защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной водной эрозии;

• предложить усовершенствованную феноменологическую аналитическую модель потока со сдвигом, взаимодействующую с эталонным препятствием на плоском основании;

• с помощью вычислительного эксперимента с использованием результатов прецизионных измерений обосновать наличие основных факторов, приводящих к локальной водной эрозии - отрыва погранслоя и образования нисходящих течений;

• предложить новые полуактивные способы влияния на локальную водную эрозию;

• предложить новую активную методику защиты оснований препятствий от локальной эрозии;

• разработать метод расчета предлагаемого устройства для активной защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной водной эрозии;

• экспериментально проверить работоспособность предлагаемого устройства при спокойном и бурном состоянии набегающего потока.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней с помощью усовершенствованной феноменологической аналитической модели обтекания цилиндра потоком со сдвигом показаны роль и размеры зоны отрыва и подковообразного вихря, а также нисходящих течений - основных факторов, совместно приводящих к локальной водной эрозии.

Предложена классификация методов защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от размыва.

Впервые предложена новая форма защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от подмыва, названная «гидроактивной».

Предложена методика расчета гидроактивного устройства для защиты от водной эрозии оснований опор, обтекаемых как спокойным, так и бурным потоками.

Впервые изготовлены модели гидроактивных устройств и проведены лабораторные испытания их работоспособности с положительным эффектом, в том числе и в перечисленных условиях.

Объект исследования - инженерно-мелиоративные сооружения, методы и способы их защиты от водной эрозии.

Методика исследований базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях. Теоретическое обоснование выполнялось с привлечением основных законов гидромеханики. Экспериментальные исследования проводились с соблюдением законов моделирования. Для проверки полученных результатов использовались как собственные опытные данные, так и данные прецизионных измерений других исследователей.

Практическая ценность работы заключается в предложенной инженерной методике защиты оснований гидромелиоративных, гидротехнических, энергетических, транспортных и водохозяйственных сооружений от локальной водной эрозии.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Теоретические предпосылки и научное обоснование причин водной эрозии у оснований инженерно-мелиоративных сооружений.

2. Классификация методов защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от водной эрозии.

3. Конструкции новых гидроактивных устройств для защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений.

4. Методика расчета гидроактивного устройства для защиты оснований.

Обоснованность и достоверность научных положений и рекомендаций

Все научные положения и выводы по результатам исследований,

изложенные в диссертации, обоснованы, аргументированы, получены с использованием фундаментальных уравнений гидродинамики и достоверных, широко апробированных методов вычислительных экспериментов, а также сходимостью результатов работы с экспериментальными данными, в том числе и других авторов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались:

на международных конгрессах:

• конгрессе «ВОДА: экология и технология. ЭКВАТЕК-2000». Москва, 2000 г.;

• конгрессе «ВОДА: экология и технология. ЭКВАТЕК-2004». Москва, 2004 г.;

• 29-м конгрессе Международной ассоциации по гидравлическим исследованиям (IAHR). Пекин (Китай), 2001 г.;

• международном симпозиуме МАГИ (IAHR). С.-Петербург, 2002 г.;

на международных конференциях:

• «Развитие народного хозяйства в Западном Казахстане: потенциал, проблемы и перспективы». Уральск (Орал), 2003 г.;

• «Гидравлика (наука и дисциплина)». С.-Петербург, 2004 г.;

• «Экологические проблемы промышленных городов».Саратов, 2003 г.;

• «Высшее профессиональное и заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее». Саратов. 2001 г.;

• на Совете Международного института по гидроинформатике (final report). Delft, Netherlands, 2003 г.;

на ежегодных научно-технических конференциях СГТУ в 2000...2002 гг.

Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 18 печатных работ общим объемом 4,3 печатных листа. Их них - 0,4 листа в соавторстве.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 163 наименований, в том числе 57 на иностранных языках и 8 приложений. Общий объем диссертации: 213 страниц, в том числе 72 рисунка, 17 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика современного состояния рассматриваемой проблемы, обоснована актуальность темы, приводится общая характеристика и структура работы.

Глава 1 посвящена обзору существующих предложений по защите оснований сооружений от водной эрозии. Особое внимание уделено развитию начального понимания о причинах водной эрозии у основания препятствия. Рассмотрение многочисленных результатов экспериментальных и теоретических исследований (Ж. Дюпюи, А. Гартмана, М.В. Пановой, Ц.С. Тарапоре, А.Я. Миловича, М. Дюранд-Клея, М.А. Окенцкого, К. Энгельса, А.А. Гельфера, И.А. Ярославцева, Т.П. Радченко и др.) позволяет установить противоборство двух мнений относительно причины образования водной эрозии у головной части цилиндра, то есть в месте, где по начальным теоретическим предположениям его быть не должно. Одно из них приписывает ее возникновению нисходящих течений по лобовой образующей сооружения. Второе - отрыву пограничного слоя из-за положительного градиента давления перед сооружением, что приводит к возникновению возвратных течений и образованию подковообразного вихря, который и производит местный размыв в лобовой части сооружения в месте его примыкания ко. дну.

Анализ развития эрозионного воздействия во времени, а также факторов, влияющих на глубину воронки размыва, обнаружил множество самых противоречивых мнений. Расчеты глубин вредных образований по различным формулам дает разброс в сотни процентов. По мнению проф. М.А. Михалева, причины в таком разбросе заключаются в недостаточном научном обосновании методов проиюзирования возможной эрозии, что мешает проектировщику

правильно назначить отметку заложения фундаментов. Он же полагает, что подобное научное обоснование должно производиться с позиций гидравлического моделирования с учетом всего многообразия определяющих явление факторов.

Рассмотрение применяемых методов защиты оснований от локальной эрозии позволило установить, что почти все они являются пассивными, то есть нацеленными на ликвидацию последствий эрозии, а не на предотвращение действия первопричин, приводящих к ее образованию.

В конце главы помещены выводы, в которых подчеркивается неопределенность мнений о первопричинах водной эрозии и необходимости получения дополнительных сведений для разработки гидроактивного метода защиты от нее, направленного на ликвидацию первопричины ее возникновения.

В главе 2 для целенаправленной разработки гидроактивных методов защиты оснований инженерно-мелиоративных и иных сооружений от водной эрозии была усовершенствована математическая модель обтекания кругового цилиндра на плоском основании потоком со сдвигом. Принято строить ее, постулируя форму обтекаемого тела фактором независимого действия и полагая, что его можно учесть вводом коэффициента формы

Согласно классической математической модели обтекания цилиндра плоским потенциальным потоком распределение скоростей описывается формулами (в полярной системе координат):

(1)

(2)

где и - компоненты скорости;

- скорость невозмущенного потока; г и 9- полярные координаты; а - радиус цилиндра. Из выражений (1) и (2) следует, что при г = а и 0= 0, что соответствует

координатам лобовой линии цилиндра,

Поэтому, согласно

такой математической модели, размыв в этой точке, лежащей на линии пулевых скоростей, произойти не может.

Для дальнейшего совершенствования была выбрана феноменологическая модель обтекания цилиндра потоком со сдвигом, предложенная Л.И. Высоцким. Она удовлетворяет уравнению неразрывности и содержит четыре параметра. Распределение скоростей в цилиндрической системе координат дается формулами:

где И„ Мц, иг - компоненты скорости;

Vi„ - средняя скорость в придонном слое толщиной H; <Н; М- показатель степени в законе распределения скоростей по вертикали в невозмущенном потоке;

m,k,c и H-- параметры, подлежащие определению. Л.И. Высоцкий определил параметр

(8)

тжсДД) - значение /(г) на высоте выступов шероховатости 1= Л',

Я, - радиус окружности, ограничивающей зону возвратных течений перед цилиндром.

Параметры кис затем определялись методом проб и ошибок, а также минимализацией среднеквадратичной невязки в плоскости симметрии течения, полученной после подстановки всех выражений, связанных с компонентами скорости и„ щ щ, в уравнения Гельмгольца для идеальной жидкости (Л.И. Высоцкий, А.С. Кутин). При 0 = 0 два из трех уравнений переходят в тождества, а третье имеет вид:

(9)

Начальные результаты оказались неприемлемыми, так как было получено с=0,17, в то время как было установлено, что этот параметр должен удовлетворять условию с<0.

В данном исследовании была сделана попытка определения оптимальных значений к и с при удовлетворении уравнениям Гельмгольца для вязкой жидкости. В плоскости симметрии течения уравнение имеет вид:

где Vf - коэффициент турбулентной кинематической вязкости.

Схема оптимизации значений к и с приведена на рис. 1.

Ж С Копт К

Рис. 1. Схема оптимизации параметров к и с

Оптимизация производилась при значении Н/ = 0,бН. Вычислительные эксперименты привели к результату к = 5,81 ис = -2,44.

Проверка на влияние третьего параметра Н1 показала, что оно существенно.

Совместное влияние параметров к, с и Н\ значительно осложняет поиск их оптимальных значений. Сочетание изложенного метода оптимизации параметров с методом проб и ошибок позволил с помощью вычислений на ПЭВМ Пентиум-4 получить необходимые сведения.

Результаты численного эксперимента, проведенного автором при достаточно широкой вариации параметров к, с и Н1 при = 1,89а и последующее сопоставление эпюр распределения скоростей в плоскости симметрии, полученных численно и в физическом эксперименте, показало, что наилучшее их совпадение соответствует значению Ну= 3 см при к= 6 и с= -3 (рис. 2).

Таким образом, рекомендуемые параметры к, с и Н1 имеют следующие значения:

к = 6;с = -3; Я, = 0.167а.

Если, как указывалось, значение параметра достаточно исследовано многими экспериментаторами, то влияние параметра не исследовалось вообще. Лишь у А.М.Латышенкова находим указание о том, что активный придонный слой имеет толщину, равную 0,125а. Приведенные данные, полученные при анализе результатов численного эксперимента, привели к достаточно близкому значению.

Пригодность феноменологической модели может быть оценена путем сопоставления расчетных данных с экспериментальными, причем желательно с достаточно крупномасштабными объектами. К сожалению, результатов подобных исследований обтекания цилиндра на плоском основании опубликовано мало.

Рис. 2. Сопоставление расчетных и экспериментальных распределений скоростей в плоскости симметрии перед цилиндром

Вероятно, наиболее обстоятельными исследованиями обтекания цилиндра были опыты, проведенные в дозвуковой аэродинамической трубе с моделью полуциркульного цилиндра радиусом а - 18 см, высотой 76 см, установленном на плоской плате длиной 5,0 м и шириной 1,5 м. Скорость набегающего потока воздуха достигала 45 м/с. Применявшаяся аппаратура, - 3Б доплеровские велосиметры, позволили выполнить уникальные прецизионные измерения. Размеры модели и скорости набегающего потока обеспечивали получение

больших чисел Рейнольдса. Так, Лей = = 2,2хЮ6, Ке^ = = 1,05х106.

Наличие шероховатой поверхности с высотой выступов шероховатости Д = 0,16 см при указанных числах Рейнольдса гарантировало образование турбулентного пограничного слоя у дна. Применение технологии масляной пленки позволило визуализировать спектр линий тока в зоне возвратных течений и, особенно, линию отрыва пограничного слоя, размеры которой надежно определялись. Скорости измерялись на нескольких вертикалях на расстоянии до 8 см от дна в плоскости симметрии потока, причем измеритель фиксировал две компоненты осредненных значений скоростей а, и кг.

Данные опыты имеют и некоторые недостатки: отсутствовала свободная поверхность, в непосредственной близости от верховой поверхности цилиндра вертикальные компоненты скорости не измерялись.

Что касается влияния свободной поверхности, то оно достаточно слабое. О втором недостатке приходится лишь сожалеть. Относительно проведения опытов с воздушным, а не водным потоком, можно отметить, что это широко практикуемый прием, а при скоростях до 45 м/с и даже более воздух ведет себя как несжимаемая жидкость, то есть влиянием изменения плотности вполне можно пренебречь.

Сопоставление опытных и расчетных данных приведено на рис. 2, 3. Их рассмотрение приводит к выводу о достаточно хорошем качественном и количественном их совпадении.

Наибольшего значения скорость оттекающего потока достигает в непосредственной близости от основания на расстоянии 23 см от центра, что составляет 1,28 а. Это результат близок к данным Сузуки, полученным в опытах с цилиндром при а = 1 см.

Получены и другие свидетельства приемлемости выбранной модели обтекания цилиндра.

Таким образом, усовершенствование феноменологической модели позволило выполнить численные эксперименты и провести сопоставительный анализ течений как в области возвратных течений, так и по лобовой части цилиндра и получить достаточно надежные результаты расчетов.

Рис. 3. Эпюра распределения возвратных скоростей течения перед опорой на высоте г - Д

Эти данные позволяют сделать вывод о том, что из двух рассматриваемых гипотез о причинах глубоких размывов в основании цилиндров с их верховой стороны, в качестве которых упоминаются трехмерный отрыв придонного пограничного слоя и образование нисходящих течений по лобовой части опоры, каждая из них вносит свой вклад в это разрушительное действие. Следовательно, успех в предотвращении водной эрозии у оснований цилиндров может быть получен при одновременном их устранении.

В главе 3 представлена классификация способов защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной водной эрозии (рис. 4). В главе 3 дается обоснование поисковых исследований новых полуактивных методов защиты оснований. В качестве таковых приняты к дальнейшему исследованию два подхода.

Идея одного из них заимствована из аэродинамики, где широко известна как метод сдувания пограничного слоя. Сообщение специально организованной воздушной струей дополнительной кинетической энергии пограничному слою затягивает его отрыв.

Аналогичный метод назван методом смывания пограничного слоя перед сооружением. Струя жидкости создается щитовым устройством.

Второй метод исходит из известного факта - заострение и наклон верховой грани и придание ей формы ледореза приводит к сокращению размывов. С учетом предположения о слабом влиянии основной толщи потока на процессы в придонной зоне, было решено резко сократить высоту клиновидных и плугообразных устройств-приливов, ограничив ее установленной высотой активной зоны в 0,167а.

Далее приводится обоснование гидроактивного метода защиты от локальной эрозии методами, применяемыми при управлении бурными потоками. Разработаны и рассчитаны две модели гидроактивных конструкций. Одна из них предусматривает спокойное состояние набегающего потока, а вторая - бурное состояние. Приводятся таблицы расчетных параметров конструкций и потоков в их пределах.

В главе 4 с учетом результатов, полученных в главах 2 и 3, намечена программа экспериментальных исследований эффективности и работоспособности предлагаемых устройств для сокращения вредного воздействия водного потока полуактивного и гидроактивного действия. Изложены конструкции и параметры устройств полуактивного действия для смывания пограничного слоя (рис. 5) ив виде приливов (рис. 6). Приведены параметры двух моделей гидроактивных устройств для случаев обтекания цилиндра спокойным и бурным потоками. Приводится описание экспериментальной установки, методика изготовления моделей и проведения опытов, а также полученные опытные данные в сопоставлении с расчетными.

Рис. 4. Схема классификации устройств для защиты сооружений от местного размыва

Рис. 5. Устройство полуактивного действия для смывания пограничного слоя

Рис. 6. Варианты приливов

Глава 5 посвящена сопоставительному анализу полученных опытных данных. Приведены графики, свидетельствующие о справедливости гипотезы о том, что основная толща потока оказывает слабое влияние на процессы, происходящие в основании сооружений как затопляемых, так и незатопляемых.

Максимально достигаемая с помощью полуактивных методов эффективность оценивается в 60 % от случая их отсутствия. Поскольку приливы

конструктивно просты по сравнению с устройством для смывания пограничного слоя, им отдается предпочтение.

Результаты исследований работы гидроактивных устройств (модели 1 и 2) доказывают справедливость утверждения о том, что причину, приводящую к локальной эрозии, можно предотвратить (рис. 7).

Эти же данные указывают на преимущественное влияние на развитие местной эрозии грунта отрыва пограничного слоя (но сравнению с нисходящими токами).

Опытные данные в целом подтвердили правильность теоретического анализа и основанных на них предложений. Приводится ориентировочная оценка технико-экономической эффективности предложений.

В приложениях приведены некоторые громоздкие аналитические выражения компонент скорости и угловой скорости и их производных и программы для оптимизации параметров к и с, построения линий тока и расчета гидроактивных устройств, акты об использовании разработок.

Рис. 7. Сопоставление расчетных и опытных глубин потока в пределах гидроактивного устройства (а - модель 1; б - модель 2)

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена классификация возможных схем и устройств для защиты оснований инженерно-мелиоративных систем от локальной эрозии, производимой набегающим потоком.

2. Выполнено совершенствование феноменологической модели обтекания модельного препятствия в виде кругового цилиндра потоком со сдвигом, что позволило получить зависимости для скоростей в его основании.

3. Анализ полученной модели течения с учетом вычислительных экспериментов позволяет заключить, что имеет место совместное влияние отрыва пограничного слоя и нисходящих течений при преобладающем значении первого фактора. Это обстоятельство положено в основу разработки новых средств защиты оснований сооружений от локальной эрозии.

4. Предложенные клиновидное и плугообразное устройства высотой 0,167 радиуса опоры ( я 0,2а) позволяют заметно сократить площадь возвратных течений перед цилиндром, устранить размыв в носовой части цилиндра, занятой собственно устройством. Рекомендуется к применению клиновидное устройство с криволинейным основанием высотой я 0,2а и длиной 1,1а от носовой части опоры.

5. Использование методов управления потоками позволило предложить гидроактивное устройство, занимающее площадь шириной Аа и длиной 6а. Если требуется не допустить отложения наносов в кормовой части цилиндра (в случае водозабора, например), то конструкция устройства удваивается по длине.

6. Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность и эффективность предлагаемых гидроактивных устройств.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Устройства для защиты оснований инженерно-мелиоративных систем полуактивного и гидроактивного действия можно изготавливать из достаточно слабых материалов типа пенобетона, искусственных материалов и т.п., в том числе и в блочном исполнении.

2. Наиболее простая технология монтажа предлагаемых устройств при сооружении их в меженный период, а для оголовков водозаборов - при малой глубине. Кроме того, в случае оголовков полуактивные методы (приливы) целесообразно проектировать как составную их часть.

3. Действие предлагаемых устройств не зависит от формы сечения инженерно-мелиоративных сооружений. Поэтому их можно рекомендовать и для случаев, когда они имеют удлиненную, прямоугольную, эллиптическую форму и т.п.

4. Целесообразно широко использовать разработанные устройства при ремонте, реконструкции и проектировании инженерно-мелиоративных сооружений.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Высоцкий И.С. Численный анализ течений в основании цилиндрической мостовой опоры/ И.С. Высоцкий // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 1998. С. 99-110.

2. Высоцкий И.С. К разработке гидроактивных методов уменьшения местных размывов у мостовых опор/ И.С. Высоцкий // Разработка методов расчета, диагностики, проектирования, строительства, эксплуатации существующих и вновь создаваемых зданий: Сб. статей / Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2001. С.133-136. Библиогр. 5 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ 3.09.01. № 1921-В2001.

3. Высоцкий И.С. Местный размыв в окрестности оснований искусственных сооружений и пути его предотвращения/ И.С. Высоцкий // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2001.С.40-50.

4. Высоцкий И.С. Гидравлический расчет обтекания тел типа мостовых опор или бычков многопролетных плотин бурными потоками/ И.С. Высоцкий, В.Т. Никонова// Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2001. С. 56-60.

5. Высоцкий Л.И. О некоторых задачах совершенствования транспортных водопропускных сооружений/Л.И. Высоцкий, И.С. Высоцкий, Б.И. Юдин// Высшее профессиональное и заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее: Сб. науч. трудов Междунар. конф. М.: Рос. гос. открытый техн. ун-т путей сообщения, 2001. С. 287-288.

6. Высоцкий И.С. Гидроактивный метод защиты тел типа мостовых опор от местного размыва/ И.С. Высоцкий, Л.И. Высоцкий //Общие вопросы гидравлики сооружений; проблемы безопасности и надежности функционирования гидротехнических сооружений; прорывы плотин и их последствия: Междунар. симпозиум МАГИ (IAHR). СПб., 2002. С. 103-104.

7. Высоцкий И .С. Защита водозаборов из горных рек от местного размыва/ И.С. Высоцкий, Л.И. Высоцкий // ЭКВАТЭК-2002. ВОДА: экология и технология: Сб. материалов пятого Междунар. конгресса. М.,2002. С.284.

8. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ предотвращения местной эрозии грунта у оснований искусственных сооружений/И.С. Высоцкий// Экологические проблемы промышленных городов: Сб. науч. трудов. Саратов: СГТУ, 2003. С.34-35.

9. Высоцкий И.С. Один способ борьбы с местными размывами у мостовых опор/ И.С. Высоцкий // Развитие народного хозяйства в Западном Казахстане: потенциал, проблемы и перспективы: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. Орал. Аграр.-техн. ун-т, 2003.Ч. II. С. 179-180.

10.Высоцкий И.С .Анализ течения в придонной зоне цилиндрической мостовой опоры на базе феноменологической модели ее обтекания потоком со сдвигом/ И.С. Высоцкий // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2003. С.98-105.

11. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов и мостовых опор от местного размыва/ И.С. Высоцкий // Гидравлика (наука и дисциплина): Междунар. науч.-техн.конф. СПб.: С.-ПбГПУ, 2004.С.97.

12. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов от местного размыва / И.С. Высоцкий // ЭКВАТЕК-2004. ВОДА: экология и технология: Шестой Междунар. конгресс. М., 2004. С. 243-244.

13.Высоцкий И.С. Совершенствование феноменологической модели обтекания потоком со сдвигом цилиндра на плоском основании/ И.С. Высоцкий // Гидравлика (наука и дисциплина): Междунар. науч.-техн. конф. СПб.: С.-ПбГПУ, 2004. С.97.

14.Высоцкий Л.И. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов и мостовых опор от местного размыва / Л.И. Высоцкий, И.С. Высоцкий // Гидравлика (наука и дисциплина): Междунар. науч.-техн. конф. СПб.: С.-ПбГПУ, 2004. С. 18-19.

15. Высоцкий Л.И. Результаты расчета гидроактивной формы дна в окрестности мостовой опоры, обтекаемой бурным и спокойным потоками / Л.И. Высоцкий, И.С. Высоцкий // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2004. С. 48-64.

16.Vysotsky I.S. Research of active hydrodynamical method of bridge piers local erosion's reduction / I.S. Vysotsky // Proceedings of29IAHR Congress J.F. Kennedy Student Paper Competition. Beijing, 2001. Pp. 174-179.

17. Vysotsky L.I., Vysotsky I.S. Hydroactive method of protection of bodies such as bridge pier from local scour / L.I. Vysotsky, I.S. Vysotsky // International symposium IAHR: general issues of water works hydraulics, safety and reliable functioning of hydraulic structures, dam failures and it's consequences. StPeterburg, 2002. Pp. 243.

18.Vysotsky I.S. The advanced phenomenological model of flowing around a cylindrical pier by uniform stream with shift / I.S. Vysotsky // Final report. Delft. IHE. Hydroinformatics. July 2003. Pp. 1-20.

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 29.10.04 Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл. печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ МММ Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 Копипринтер СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

»23 5 5 9

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Высоцкий, Илья Сергеевич

Введение

1. Анализ существующих предложений по защите оснований сооружений от местного размыва

1.1. Краткий обзор результатов исследований местных размывов у опор сооружений

1.1.1. Начальные гипотезы о причинах образования местного размыва у основания препятствия

1.1.2. Результаты углубленного экспериментального изучения причин возникновения местных размывов

1.1.3. Последующие экспериментальные исследования по учету дополнительных факторов, влияющих на местный размыв

1.2. Исследования глубины воронки местного размыва у препятствий

1.3. Краткий обзор исследований методов защиты оснований препятствий от местного размыва

1.3.1. Исследования влияния формы сечения препятствий

1.3.2. Защита оснований препятствий от подмыва каменной отсыпкой

1.3.3. Применение метода поперечной циркуляции для защиты оснований сооружений от местного размыва

1.3.4. Другие способы защиты оснований сооружений от местного размыва

1.4. Обсуждение состояния проблемы о местных размывах вблизи оснований сооружений.

ВЫВОДЫ

2. Совершенствование математической модели обтекания кругового цилиндра потоком со сдвигом

2.1. Обоснования математической модели

2.2. Обтекание бесконечного цилиндра потенциальным потоком

2.3. Расчет отрыва придонного пограничного слоя вблизи основания цилиндра по Д. Джонстону

2.4. Феноменологическая модель обтекания цилиндра потоком со сдвигом Л.И. Высоцкого

2.5. Совершенствование феноменологической модели обтекания цилиндра

2.5.1. Результаты начальных попыток определения параметров

2.5.2. Оптимизация значений параметров к и с на базе уравнений Гельмгольца для вязкой жидкости

2.5.3. Определение значений параметров к,Нх и с с помощью численного эксперимента

2.6. Результаты вычислительного эксперимента

ВЫВОДЫ

3. Разработка метода гидроактивной защиты оголовков водозаборов, фундаментов ЛЭП и других сооружений от местного размыва

3.1. Классификация способов защиты оснований сооружений от местного размыва

3.2. Обоснование поисковых исследований новых полу активных методов сокращения местных размывов

3.2.1. Метод смывания пограничного слоя

3.2.2. Метод снабжения придонной верховой части цилиндра «приливами» клиновидной и плугообразной формы

3.3. Обоснование гидроактивного метода защиты от местного размыва на базе теории управления бурными потоками

3.3.1. Понятие о решении обратных задач гидравлики. Постановка задач о расчете конструкций, управляющих движением потока.

3.3.2. Исходные дифференциальные уравнения и методы их решения

3.3.3. Разработка конструкции моделей устройств для гидроактивной защиты основания цилиндра от местного размыва.

3.4. Гидравлический расчет моделей устройства для гидроактивной защиты от местного размыва

ВЫВОДЫ

4. Экспериментальные исследования работоспособности устройств для защиты основания цилиндра от местного размыва

4.1. Описание экспериментальной установки

4.2. Общий план проведения экспериментальных исследований

4.3. Параметры моделей для полуактивной защиты основания цилиндра путем сокращения зоны возвратных течений

4.3.1. Модель для смывания пограничного слоя.

4.3.2. Модели для полуактивной защиты основания цилиндра.

4.4. Параметры и изготовление моделей для гидроактивной защиты основания цилиндра от размыва

4.5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности предложенных устройств при расчетном режиме.

4.5.1. Результаты экспериментальных исследований устройства для смывания пограничного слоя

4.5.2. Результаты экспериментальных исследований полуактивных методов защиты

4.5.3. Результаты исследования работоспособности гидроактивного устройства защиты от местного размыва выводы

5. Обсуждение полученных экспериментальных данных и оценка эффективности использования предлагаемых устройств для защиты сооружений от местного размыва

5.1. Оценка эффективности применения устройства для смывания ^ пограничного слоя

5.2. Оценка эффективности применения полуактивных устройств

5.3. Оценка эффективности применения гидроактивного устройства предлагаемой конструкции

5.4. Оценка экономической эффективности применения разработанных устройств

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Обоснование и разработка гидроактивного метода защиты оснований инженерно-мелиоративных сооружений от локальной эрозии"

Актуальность проблемы. На много лет вперед можно уверенно прогнозировать интенсивное развитие гидромелиоративного строительства. Оно сопряжено с расширением объема строительства систем водоснабжения и электроснабжения. Важным элементом систем водоснабжения являются водозаборные сооружения и, в частности, речные водозаборы. От их функционирования зависит как надежность всей системы водоснабжения, так и ее технико-экологические показатели. Важную роль при строительстве воздушных линий электропередач (ЛЭП) играют опоры ЛЭП и их фундаменты. При строительстве ЛЭП их опоры все чаще устраиваются при пересечении рек в пределах пойм, причемt наблюдается количественный рост их повреждений из-за подмыва (более 20%). На восстановление опор ЛЭП затрачиваются значительные средства [9, 46 и др.].

Указанные важные составные части этих коммуникаций находятся в сходных условиях сложного взаимодействия с обтекающим их водным потоком, сопровождающимся проявлением водной эрозии. Она выражается в образовании вблизи них местных размывов в виде воронок, достигающих иногда значительных плановых размеров и глубины, причем наибольшая глубина размыва, как правило, находится непосредственно у верховой грани объекта. Иногда, при неправильном учете этого явления, объекты, подверженные указанному воздействию водного потока, могут терять свою устойчивость. Известны многочисленные случаи их разрушения.

В связи с развитием водоснабжения строится большое количество водозаборов, оголовки которых размещаются в речном потоке. И они, а также и некоторые другие сооружения находится в подобных условиях.

Аналогичные явления возникают у промежуточных опор мостов различного назначения, число аварий на которых (до 50-70%) происходит по причине их подмыва.

Основными проблемами для перечисленных сооружений при их проектировании являются определение максимальной глубины воронки местного размыва и разработка мер по защите их оснований от подмыва.

К настоящему времени предложено огромное количество формул для расчета глубины размыва, полученных, в основном, по данным экспериментальных исследований, сделаны попытки ? их обобщения с учетом положений теории моделирования [59], предложены формулы, основанные на обработке данных кадастра натурных наблюдений [18]. Результаты обобщений [55, 72] имеющихся предложений свидетельствуют о том, что расхождение расчетных данных по разным формулам достигает десятков и сотен процентов. До сих пор продолжаются споры о причинах возникновения местных размывов у препятствий, находящихся в водном потоке, имеющиеся предложения недостаточно учитывают многие факторы, такие, например, как связность грунтов. Практически не рассмотрена специфика развития местных размывов при обтекании препятствий бурным потоком.

Что касается второй проблемы, - защиты оснований препятствий от подмыва, то и она еще далека от радикального решения. До сих пор во всем мире применяются, в основном, пассивные методы защиты, сводящиеся к засыпке уже образовавшейся воронки размыва рваным камнем. Тем не менее, имеются и некоторые начальные свидетельства о возможности активного воздействия на набегающий поток с целью такой его трансформации, которая бы предотвратила возможность развития местного размыва.

Таким образом, можно заключить, что выбранная тема исследований продиктована практической потребностью для ряда отраслей народного хозяйства. Исходя из изложенного, определим основную цель настоящего исследования - повышение эксплуатационной надежности инженерно-мелиоративных систем за счет усовершенствования методов защиты оснований сооружений (оголовков водозаборов, фундаментов ЛЭП и др.) от водной эрозии (местных размывов) и разработки новых их средств.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Разработать классификацию методов защиты от местных размывов;

• предложить усовершенствованную феноменологическую аналитическую модель потока со сдвигом, обтекающего цилиндр на плоском основании;

• с помощью вычислительного эксперимента с использованием результатов прецизионных измерений обосновать наличие основных факторов, приводящих к местному размыву - отрыва погранслоя и образования нисходящих течений;

• предложить новые способы;

• предложить новую "гидроактивную" методику защиты оснований препятствий от подмыва и разработать метод расчета предлагаемого устройства

• экспериментально проверить работоспособность предлагаемого устройства при спокойном и бурном состоянии набегающего потока.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней с помощью усовершенствованной феноменологической аналитической модели обтекания цилиндра потоком со сдвигом показана роль и размеры зоны отрыва и подковообразного вихря, а также нисходящих течений — основных факторов, совместно приводящих к местному размыву.

Предложена классификация методов защиты от местных размывов.

Впервые предложена новая, форма защиты оснований опор от подмыва, названная "гидроактивной".

Предложена методика расчета гидроактивного устройства для защиты от местного' размыва оснований опор, обтекаемых как спокойным, так и бурным пространственными потоками.

Впервые изготовлены модели гидроактивных устройств и проведены лабораторные испытания их работоспособности с положительным эффектом в том числе и в перечисленных условиях.

Практическая ценность работы заключается в предложенной инженерной методике защиты оснований гидромелиоративных, гидротехнических, энергетических, транспортных и водохозяйственных сооружений от местного размыва.

Предложенный метод гидроактивной защиты оснований от местного размыва может быть использован в ряде отраслей народного хозяйства. Наименьшие сложности при разработке технологии изготовления предлагаемых устройств, по-видимому, будут иметь в случае защиты оснований опор ЛЭП. Этот же метод может быть использован для улучшения обтекания бычков в гидромелиоративных и гидротехнических сооружениях и т.п.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на международных конгрессах:

• Конгресс ВОДА: экология и технология. ЭКВАТЕК-2000. Москва 2000 г.

• Конгресс ВОДА: экология и технология. ЭКВАТЕК-2004. Москва 2004 г.

• 29 конгресс Международной ассоциации по гидравлическим исследованиям (IAHR). 2001 г. Пекин. Китай.

• Международный симпозиум МАГИ (IAHR). С.-Петербург. 2002.

На международных конференциях:

• Развитие народного хозяйства в Западном Казахстане: потенциал, проблемы и перспективы. Уральск (Орал), 2003.

• Гидравлика (наука и дисциплина). С.-Петербург. 2004.

• Экологические проблемы промышленных городов. Саратов. 2003.

• Высшее профессиональное и заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее. Саратов. 2001.

На Совете Международного института по гидроинформатике (final report). Delft, Netherlands. 2003.

На ежегодных научно-технических конференциях СГТУ в 2000, 2001, 2002 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них лично соискателя 11, в том числе 2 на иностранном языке

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 213 страницах машинописного текста, включающего: введение, 5 глав, заключение, список литературы из 163 наименований, в том числе на иностранных языках, 8 приложений, содержит 72 рисунка, 17 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Высоцкий, Илья Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. При проектировании оголовков водозаборов речного типа, фундаментов ЛЭП, размещенных в пойменной части водотоков, одной из актуальных проблем является защита их оснований от местного размыва набегающим потоком. Предложена классификация возможных схем и устройств для защиты оснований инженерно-мелиоративных систем.

2. Несмотря на продолжительные и многочисленные исследования причин, приводящих к местному размыву грунта, не выработано общего мнения на этот счет. За наиболее достоверные принимаются отрыв пограничного слоя у основания или появление мощных нисходящих течений по верховой его части. На основе критического анализа существующих воззрений выполнено совершенствование феноменологической» модели обтекания эталона препятствия в виде кругового цилиндра потоком со * сдвигом, что позволило получить зависимости, описывающие три компоненты скоростей в его-основании аналитически. Эти выражения точно удовлетворяют уравнению неразрывности и с некоторым приближением уравнениям движения.

3. Уточнение модели произведено с учетом опубликованных данных прецизионных измерений скоростей 3D лазерным велосиметром. Анализ полученной модели течения с учетом вычислительных экспериментов позволяет заключить, что имеет место совместное влияние отрыва пограничного слоя и нисходящих течений при преобладающем значении первого фактора.

4. Установление характерных зон у основания цилиндра привело к предложению для борьбы с местным размывом использовать метод смывания пограничного слоя и компактные полуактивные устройства в виде приливов к цилиндру в его придонной зоне. Предложенные клиновидное и плугообразное устройства высотой 0,167 радиуса опоры («0,2а) позволяют заметно сократить площадь возвратных течений перед цилиндром, устранить размыв в носовой части цилиндра, занятой собственно устройством. Однако, их применение не может предотвратить боковых размывов в миделевом сечении цилиндра. Рекомендуется к применению клиновидное устройство с криволинейным основанием высотой «0,2а и длиной 1,1а от носовой части опоры.

5. Использование методов управления потоками позволило предложить гидроактивное устройство радикальным образом устраняющее возможность развития местного размыва как при обтекании сооружения спокойным так и бурным потоком. Рекомендуется применять гидроактивное устройство, занимающее площадь шириной 4а и длиной 6а. Если требуется не допустить отложения наносов в кормовой части цилиндра (в случае водозабора, например), то конструкция устройства удваивается по длине. Благодаря специальной форме дна в пределах гидроактивного устройства происходит благоприятное перераспределение скоростей в окрестности цилиндра, что резко уменьшает их величину у дна. Это делает возможным использовать достаточно легкие материалы для изготовления гидроактивных устройств.

6. Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность предлагаемых устройств. Наиболее эффективным средством оказалось использование гидроактивных устройств.

7. Оценка экономической эффективности применения разработанных устройств показала, что она может достигать она 347 руб/га на один речной водозабор.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Устройства для защиты оснований инженерно-мелиоративных систем полуактивного и гидроактивного действия можно изготавливать из достаточно слабых материалов типа пено-бетона, искусственных материалов и т.п., в том числе и в блочном исполнении.

2. Наиболее простая технология монтажа предлагаемых устройств при сооружении их в меженный период, а для оголовков водозаборов -при малой глубине. Кроме того, в случае оголовков полуактивные методы (приливы) целесообразно проектировать как составную их часть.

3. Действие предлагаемых устройств не зависит от формы сечения инженерно-мелиоративных сооружений. Поэтому их можно рекомендовать и для случаев, когда они имеют удлиненную, прямоугольную, эллиптическую форму и т.п.

4. Целесообразно широко использовать разработанные устройства при ремонте, реконструкции и проектировании инженерно-мелиоративных сооружений.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Высоцкий, Илья Сергеевич, Саратов

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат. 1967. 480 с.

2. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат. 1982. 440 с.

3. Аверкиев А.Г., Макаров И.И., Синотин В.И. Бесплотинные водозаборные сооружения. Л.: «Энергия». 1969.

4. Агроскин И. И., Дмитриев Г. Т. Изучение кинематической структуры руслового потока при обтекании вертикального цилиндра. Научные записки МГМИ. Т. 17. М.: Сельхозгиз .1948. С. 49-70.

5. Алтунин B.C. Моделирования общего и местного размывов подмостовых русел // В кн.: Гидравлика дорожных сооружений. Тр. II Всес. научн.-техн. конф. Киев: Изд-во Киевского ун-та. 1969. С. 28-33.

6. Алтунин B.C., Курганович А.А., Петров Н.Н. Современное состояние проблемы местного размыва у преград//Гидротехническое строительство. 1977.№ 6. С. 25-31.

7. Алтунин B.C., Петров Н.Н. Определение глубин местного размыва у промежуточных цилиндрических мостовых опор при установившемся движении потока // В кн.: Гидравлика дорожных водопропускных сооружений. Тр. МАДИ. М. 1976. Вып. 121. С. 4-13.

8. Алтунин С.Т. Водозаборные узлы и водохранилища. М.: «Колос». 1964.

9. Анализ эксплуатации пойменных опор линий электропередачи //Научно-технический сборник. М.:Энергия. 1972.

10. Артамонов К.Ф. Регуляционные сооружения при водозаборе. Фрунзе.: АН КиргССР. 1964.

11. Архипов Г.А. Расчет глубины воронки местного размыва с учетом движения наносов// Транспортное строительство. 1980. № 8. С. 49-49.

12. Бададжян Г.С. Расчет общего размыва у сооружений мостовых переходов через горные реки // В кн. Русловые процессы на мостовых переходах. Сб. научн. тр. МАДИ. М. 1986. С. 98-103.

13. Балгереев М., Жулаева Р.Ж. Вестник АН СССР Каз. ССР. 1976. № 1. с. 31-39.

14. Бисвас А.К. Человек и вода. JL: Гидрометеоиздат. 1975. 288 с.

15. Большаков В.А., Бухин М.Н. Некоторые вопросы проектирования, строительства и эксплуатации мостовых переходов через предгорные и горные участки рек Украинских Карпат// Сб. статей «Гидравлика и гидротехника». Киев. Техника. 1973.

16. Большаков В.А., Бухин М.Н., Радченко Т.П. Расчет местного размыва у мостовых опор для условий предгорных и горных участков рек Украинских Карпат// Сб. статей «Гидравлика и гидротехника». Киев.:Техника. 1973.

17. Бондарь Ф.И., Ереснов Н.В., Семенов С.И., Суров И.Е. Специальные водозаборные сооружения. М.: Стройиздат. 1963.

18. Буданов Н.И. Эмпирическая формула, полученная на основе кадастра Союздорнии натурных данных о местных размывах у опор мостов // Сб. научных трудов: Русловые процессы на мостовых переходах. М.: МАДИ. 1986. С.41-46.

19. Буданов Н.Н. К теории местного размыва в связных грунтах // В кн. Русловые процессы на мостовых переходах. Сб. научн. тр. МАДИ. М. 1986. С. 66-71.

20. Бэлятинский А.О. Дослиджения мисцевого розмиву биля опор мостив при их реконструкции методами стереофотограмметри // автореферат диссертации кандидата технических наук. Киев. 1996. 24 с.

21. Вагапов Р.И. Методы гидравлического расчета водопроводящих трактов и сооружений открытых оросительных систем при бурномрежиме течения // Диссертация доктора технических наук. Джамбул. 1993.334 с.

22. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников // А.С. Образовский, Н.В. Ереснов, В.Н. Ереснов, М.А. Казанский. М.: Стройиздат. 1970.280с.

23. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников // А.С. Образовский, Н.В. Ереснов, В.Н. Ереснов, М.А. Казанский. Под ред. А.С. Образовского. М.: Стройиздат. 1976. 368 с.

24. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов от местного размыва // Шестой международный конгресс ВОДА ЭКОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ. ЭКВАТЕК-2004.М.:2004.С.

25. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ предотвращения местной эрозии грунта у оснований искусственных сооружений // Экологические проблемы промышленных городов. Сб. научн. трудов. Саратов.: СГТУ. 2003. С. 34-35.

26. Высоцкий И.С. Местный размыв в окрестности оснований искусственных сооружений и пути его предотвращения //

27. Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений. Межвузовский научный сборник .СГТУ. Саратов. 2001.С.40-50.

28. Высоцкий И.С. Один способ борьбы с местными! размывами у мостовых опор // Развитие народного хозяйства в Западном Казахстане: потенциал, проблемы и перспективы. Матер. Междунар. Научн.-практ. Конф. Орал. 3-К. А-ТУ. 2003.4 . II. С. 179-180.

29. Высоцкий И.С. Совершенствование феноменологической модели обтекания потоком со сдвигом цилиндра на плоском основании // Гидравлика (наука, и дисциплина). Междунар. научн.-техн.конф.С.Петербург. С.-ПбГПУ. 2004.С. 8-10.

30. Высоцкий И.С. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов и мостовых опор от местного размыва.// Гидравлика (наука и дисциплина). Междунар. научн.-техн.конф.С.Петербург. С.-ПбГПУ. 2004.С.97

31. Высоцкий И.С. Численный анализ течений в основании цилиндрической мостовой опоры// Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и* очистных сооружений. Межвуз. науч. Сб. Саратов.:СГТУ. 1998. С. 99-110.

32. Высоцкий И .С., Высоцкий Л .И . Защита водозаборов из горныхрек от местного размыва//Сборник. Матер, пятого Международн. Конгресса.ЭКВ АТЭК-2002.Вода:экология и технология.Москва.2002 С.284.

33. Высоцкий Л.И. Потенциал скорости. Функция тока // учебное пособие. Саратов. СГТУ.96 с.

34. Высоцкий Л.И. Управление бурными потоками на водосбросах. М.: Энергоиздат. 1991.240 с.

35. Высоцкий Л.И., Высоцкий И.С. Гидроактивный способ защиты оголовков речных водозаборов и мостовых опор от местного размыва // Гидравлика (наука и дисциплина). Междунар. научн,-техн. конф. С.Петербург. С.-ПбГПУ. 2004.

36. Высоцкий Л.И., Высоцкий И.С., Коперник Г.Р. Математическое и физическое моделирование потенциальных движений жидкости. // Математическое и физическое моделирование потенциальных движений жидкости (учебное пособие). Саратов.: СГТУ. 2004.

37. Высоцкий Л.И., Кутин А.С. Оптимизация кинематической модели обтекания цилиндра на плоском основании потоком со сдвигом// Гидравлические исследования сооружения. Очистка жидкостей: Межвуз научн. сб. Саратов. Сарат. политехи, ин-т. 1982. С. 3-5.

38. Высоцкий Л.И., Кутин А.С. Феноменологическая модель кинематики потока со сдвигом, обтекающего цилиндр на плоском основании// Гидравлические исследования сооружения. Очистка жидкостей: Межвуз научн. сб. Саратов. Сарат. политехи, ин-т. 1980. С. 12-19.

39. Гамбия Ю.А. Гидравлические исследования фундаментов опор линий электропередачи, сооружаемых в поймах рек // Кандидатская диссертация М.: МИИТ. 1975.188 с.

40. Гельфер А.А. Защита мостовых опор от подмыва. 1903.116 с.

41. Гельфер А.А. Разрушение мостовых опор и меры их защиты. Л. 1938.212 с.

42. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения.М.:Госстройиздат. 1954. 500 с.

43. Данелия Н.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами. М.: Колос. 1964.264 с.

44. Дианов В.Г. Водозаборные сооружения на реках (основы проектирования). Ташкент. Узбекистан. 1974.190 с.

45. Евреинов В.Н. Обтекаемые формы мостовых опор // Сб. научн. Трудов ЛИИЖДТ. Вып. 130. 1938.С.12-18.

46. Ереснов Н.В. Из практики строительства водозаборных сооружений. «Водоснабжение и санитарная техника» 1940. № 6.С.6-8.

47. Журавлев М.М. Местный размыв у опор мостов. М.: Транспорт. 1984. 112 с.

48. Журавлев М.М. Новый метод расчета местного размыва у опор мостов и его обоснование/УВ кн.: Проектирование и строительство искусственных сооружений на автомобильных дорогах. М.: 1978. Тр. Союздорнии.Вып. 109.С.4-51.

49. Забабурин И.А. Улучшение гидротермических условий работы действующих водозаборов //Водоснабжение и санитарная техника. 1971. № 5.С.4-6.

50. Защита опор линий электропередачи, расположенных в поймахЮнергетическое строительство.№9. М.:Энергия. 1969.С.4-5.

51. Знаменский Н.И. Проектирование и строительство речных водоприемников. М. Изд-во Мин. Ком. Хоз. РСФСР. 1952.186 с.

52. Канарский Н.Д. Местный размыв русла у сооружений типа опор // Диссертация канд. техн. наук. JL: ЛГТУ. 165 с.

53. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. М.: Росэнергоиздат. 1957. 350 с.

54. Климов О.Н. Местный размыв у струенаправляющей дамбы мостовых переходов // Дисс. канд. техн. наук. Киев. КАДИ. 1985. 135с.

55. Коваленко Ю.А. Местный размыв у опор мостов на фундаментах оболочках//Дисс. канд. техн. наук. Саратов. СПИ. 1970.142с.

56. Лазарян Э.Л. Водоприемники. М. Изд-во Мин. Ком. Хоз. РСФСР. 1960.106с.

57. Латышенков A.M. Вопросы гидравлики искусственно сжатых русел. М.: Госстройиздат. 1960. 215 с.

58. Латышенков A.M. Лабораторные исследования размыва русла под мостом // Труды гидравлической лаборатории ВОДГЕО. № 2. 1948.С.8-14.

59. Лойцянский Л. Механика жидкости и газа. М.:Наука.904 с.

60. Малишевский Н.Г. Водоприемники из открытых водоемов. Харьков.: Харьковский гос. ун-т. 1958.154 с.

61. Методические рекомендации по гидравлическим и русловым расчетам мостовых переходов // М.:Гипродорнии. 1980. 51 с.

62. Милович А.Я. Основы теории размывов оснований гидротехнических сооружений берегов рек и каналов.// Гидротехническое строительство. № 5.1951.С. 47-55.

63. Михалев М.А. Общие принципы моделирования гидравлических явлений в деформирующемся русле // Изв. ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 1988. т. 168. С. 47-51.

64. Мотиков A.M., Бондаренко А.Н., Корнев В.М. Материалы натурного обследования ряда водозаборов // Труды ВНИИ ВОДГЕО Водозаборные и водопропускные сооружения. 1981.С.38-46.

65. Муромов B.C. Основная формула местного размыва// Транспортное строительство. 1970.№ 2. С. 41-42.

66. Натурные исследования местного размыва у фундаментов опор В Л //Энергетическое строительство. № 4. М. 1972 (совместно с B.C. Алтуниным и Ю.В. Писаревым).С.8-12.

67. Невский В.В., Алтунин B.C., Писарев Ю.В. Исследование конструктивных мероприятий по защите мостовых опор от местного размыва // В кн. Гидравлика речных потоков и мостов. Под ред. Проф. Г.В. Железнякова. М. 1973. Труды МИИТ. Вып. 434. С. 94102.

68. Николаев Е.И. Местный размыв у столбчатых опор мостов с учетом набегания потока на опоры (косое течение) // Дисс. канд. техн. наук. Саратов. СПИ. 229с.

69. О причинах повреждения пойменных опор линий электропередачи //Журнал «Энергетическое строительство». № 5. М.:Энергия. I971.C.7-9.

70. Образовский А.С. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников // Под редакцией К.А. Михайлова. М.: Стройиздат. 1976.172 с.

71. Образовский А.С. Водоприемник для забора воды из водоема. Авт. свид. № 222986 . Бюллетень Комитета по делам изобретений и открытий. 1968. №23.

72. Образовский А.С. Гидравлика затопленных водоприемных оголовков. М. Госстройиздат. 1963.192 с.

73. Окенцкий М.А. Опыты над размывами у опор построенных мостов в зависимости от их взаимного расположения. М.: 1913.

74. Панова М.В. Изменение структуры потока при обтекании цилиндра //Диссертация кандидата техн. наук. М.: 1951. 152 с.

75. Петров Н.Н. Исследование местного размыва у незатопленных преград (опор мостов) при обтекании их потоком с различной степенью // Диссертация канд.техн.наук.292 с.

76. Петров Н.Н. Учет реального хода паводка во времени при расчете местного размыва у опор мостов // Научн. тр. М.: Гипродорнии. 1984. Вып. 46. С. 84-93.

77. Пичугов Г.С. Влияние формы фундамента мостовых опор на местный размыв//Тр. Гипродорнии. 1980. Вып. 31. С. 93-99.

78. Пичугов Г.С. Исследование кинематической структуры потока, обтекающего мостовые опоры//Тр. Гипродорнии. 1980. вып. 31. С. 86-92.

79. Платонов Е.В. Опоры мостов. М.Стройиздат. 1946.212 с.

80. Потапов М.В., Пышкин Б.А. Метод поперечной циркуляции и его применение в гидротехнике. М.: АН СССР. 1947. 142 с.

81. Проектирование фундаментов опор линий электропередачи. М.:Энергия. 1971 (совместно с Е.М. Бухариным и Л.Э. Левиным). 16 с.

82. Пышкин Б.А. Защита мостовых опор от местного размыва// Научные записки. Т. XVII. Изд-во Московского гидромелиоративного института. 1948.С. 19-26.

83. Пышкин Б.А. Защита мостовых опор от размыва. Строительство дорог. № 3. 1945.С.4-5.

84. Радченко Т.П. Исследование влияния кинематических характеристик на местный размыв у мостовых опор // Дисс. канд. техн. наук. Киев.: КАДИ. 1973 167 с.

85. Расчет местного размыва у пойменных фундаментов опор ВЛ//Журнал «Энергетическое строительство». № 2.М.:Энергия. 1973 (совместно с B.C. Алтуниным).С.З-4.

86. Рвачев Ю.А., Баулина В.К., Маслова Н.А. Алгоритм вариантного проектирования промежуточных опор-стенок // Сб. научн. трудов.: М.: Гипродорнии. 1985. Вып. 46. С. 110-118.

87. Рекомендации по проектированию низконапорных плотинных речных водозаборов оросительных систем. ВСН И-14-76. М.: Минводхоз СССР. 1980.120 с.

88. Рекомендации по расчету отверстий мостов на реках горнопредгорной зоны. М.: Гипродорнии. 1980. 34 с.

89. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат. 1985. 132 с.

90. СНиП Н-31-74. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат. 1978.144 с.

91. СНиП И-50-74. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования. М.: Стройиздат. 1975.130 с.

92. Специальные водозаборные сооружения. М. 1963.124 с.

93. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий // В.А. Клячко, Н.С. Аронов, В.М. Лазарев и др. Под ред. И.А. Назарова. М.: Стройиздат. 1977. 287 с.

94. Технические указания по расчету местного размыва у опор мостов, струенаправляющих дамб и траверсов. ВСН 62-69/Минтрансстрой. -М.: 1970. 40 с.

95. ЮЗ.Эристави З.К. Исследование местного размыва русел у обтекаемых потоком опор в несвязных и связных грунтах // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тбилиси. 1966.168 с.

96. Ю4.Ярославцев И.А. Защита опор мостов от размыва. М.: ЦНИИС. 1954.90 с.

97. Ярославцев И.А. Расчет местного размыва у мостовых опор. М.: ЦНИИС Минтранстроя. 1956. Сообщение № 80. 16 с.

98. Abid R., Schmitt R. Experimental study of a turbulent horseshoe vortex using a three-component laser velocimeter. AJAA Pap., 1986,№ 1069.P.1-8.

99. Bonasoundas M. Stromungsvorgang und kolnproblem an Runden Bruckenpfeiler//Dissertations. Munchen 1973. 134 p.

100. Breusers H.N.C. Scour around dulling platform // Proceedings IAHR. 1965. v. 19. s. 276

101. Discussion on "Scour at Bridge Grossings" by E.M. Laursen. ASCE. Trans, vol. 127. Part 1. 1962.pp. 198-206.

102. Ditz J.W. Systematiche Modellwersuche uber die Pfeilerkolkbilding // Mitteilungsblatt der Bundesanstalt fur wasserban Karlsruhe. 1972. N 3.P.4-6.

103. Duarte C.A., Sainz J.A. Riprap at bridge piers//Journal of Hydraulic Research, 1999. Vol. 37. № 3. P. 291-302.

104. Dupuit F. Etudes theorignes et protignes sur le mouvement des eaux. 1863.

105. Durand-Claye. Опыты над размывами. 1873

106. Eisner F. Mitteilungen die Preussischen Versuchsantstalt f. Wasser und Schifft. Berlin. 1929.

107. Eisner F. Mittelungen d.Preussischen Versuchsonstalt f. Waserbautechnik und Schiffbautechnik. Berlin. Heft 4. 1929.S.21.

108. Engels. Schutz von Strompfeilernfundamente gegen Unterspuling // Z.F. Bauwassen. 1894.

109. Gartman // Zeitschrift fur Gewassrkunde. Berlin. 1903. Zeitschrift fur Gewassrkunde. 5. 106. 1902. 3.

110. Hager W.H. Fascinations of Hydraulic Research//J. of Hydraulic Res. Vol.36. 1998. №1. P. 3-18.

111. Hopkins G.R., Vance R.W., Kasraie B. Scour Around Bridge piers. (Final report). Washington. 1980. 131 pp.

112. Jain S.C., Maximum Clear-Water Scour Around Circular Piers// Journal of the Hydraulics Div. Proc. of the Amer. Soc. of Civ. Eng. vol. 107. No. Hy5.May.1981. p.p. 611-626.

113. Johnston J.P. On the 3-D turbulent boundary layer at a plane of symmetry in a 3-D flow//Trans.ASME. D 82. 1960. P. 7-12.

114. Johnston J.P. On the Three Dimensional turbulent boundary layer generated by a secondary flow. // Trans. ASME. 1960 N. 3 Pp. 233.

115. Johnston J.P. The three-dimensional boundary layer//MIT Gas Turbine Lab. Rep. №39. 1957.

116. Johnston J.P. The three-dimensional turbulent boundary layer // Gas Turbine Lab. Report. N 19, 5/1957. Massachusetts Inst. Of Technology.

117. Johnston J.P. The turbulent boundary layer at a plane of symmetry in a three-dimensional flow // Trans. ASME. 1960. N 9. Pp. 622-628.

118. Keutner C. Stromungsvorgange an Strompfeilern von verschiedenen Grundrissformen und ihore Einwirkung anf die Flupsohle // Bautech. 1932. v. 10, N 12.S.4-8.

119. Kitagawa M., ITOUS., Imai K. Study on scour Protection methods for large bridge foundation under strong tidal carrent // Doboccu gankai rombunsu. 1991. N 4388: Pp. 61-70

120. Knezevich B. Prilog proucavanju erozije око mostovskih stubova//Vodoprivreda. 1959. t. 2. No. 7-8. s. 67-72.

121. Kohli A., Hager W.H. Building scour in floodplains//27 Congr. of IAHR. San Francisco. 1997. A. P. 214-219.

122. Корр. Stromungsvorgange an Strompfeilern// Wasser- wirtschaft. 1933. "Zeitschrift fur Gewasserkunde".5.106. 1902-3.

123. Larras J., Profunders maximales d'erosion des fonds mobiles autor des piles en rivier //Annales des Ponts et Chaussees. v. 133. N 4. 1963. pp. 411-424.

124. Laursen E.M. A generalized model study of scour around bridge piers and abutments // Proceedings of IAHR. Paris. 1971. Band 3. Pp. C39.

125. Laursen E.M. Scour at Bridge Crossing // Proc. ASCE. J. of the Hyd. Div. 1960. v. 86. HY. 2. Pp. 36-54.

126. Laursen E.M. Scour at Bridge Crossings// ASCE Trans, vol. 127. Part 1. Paper 3294. 1962. pp. 166-209.

127. Laursen E.M., Touh A. Scour Around Bridge and Abutments// Iowa Highway Research Board. Bulletin No. 4. Iowa. 1956. 60 p.p.

128. Laursen M. Scour at Bridge Crossings// Journal of the Hydraulics Division ASCE. Vol. 86. № HY2. February. 1960.P.212-214.

129. Levandovski B. Uwagi na temat glebovsci wyboju przyfilarze// Archiwum Hydrotechniki. Warszawa. 1959. Tom VI. Zeszyt 3.

130. Liu H.K., Chang F.M. and Skinner M.M. Effect of Bridge Construction on Scour and Backwater// Civ. Eng. Section CER" 60 HKL 22. Colorado State University. Fort Collin. Colorado. 1961. pp. 137-142.

131. Nagler AM Proceedings ASCE. V. 43. 1917.

132. Nagler A.// American Society Civil Engineering Proceeding. 43. 1917.

133. Norman R.S. On obstacle generated secondary flows in laminar boundary layers and transition to turbulence. Ph.D. Thesis. Illinois Institute of Technology. Decembre. 1972.

134. Okamoto Т., Yagita M. The Experimental Investigation on the Flow Past a Circular Cylinder of Finite Length Placed Normal to the Plane Surface in a Uniform Stream//Bulletin of the JSME. 1973. Vol. 16. № 95. P. 805814.

135. Pezzoli D., Je transporto solido e l'erosione alia di pali ciroclari //L'Ingegnere. v. 37. N. 9. 1963. p. 829-844.

136. Qadar A. Model studies on local scour // Channels and Channel Constructions. Berlin. 1984. v. 1. Pp. 45-57

137. Qadar A., The vortex Scour mechanism at bridge piers// Proc. Inst. Civ. Engrs. Part 2. 1981. 71. pp. 739-757.

138. Rehboc Th. Ans dem Flusslaboratorium der technischen Hohshull zu Karlssrue .1922.

139. Rehboc Th. Betrachtungen uber Abfluss, Stan und Walzenbildung// 1917.

140. Roper A.T., Verne R.S., Hsien W.S. Analitical approach to local scour // Pros. 12 Congr. of IAHR. Colorado. 1967. Vol. 3.P.215-219.

141. Scour Around Bridge Piers. Report No RBF-3. Lucknow.1967. 22 pp.

142. Scour Around Piers of Ganga Pul at Mokameh. Report No RBF-5. Lucknow. 1968. 14 pp.

143. Scour at Bridge Piers. Report No RBF-10. Lucknow. 1972. 34 pp.

144. Shen H.W. Local scour around a circular cylinder // Colorado Univ. Hyd. Seminar. 1967. v.l.Pp. 23

145. Shen H.W. Scour near Piers. //River Mechanics. V. 11. Fort Collins. Colorado State University. 1971. pp. 23-25.

146. Suzuki Koichi. Study on the flow and bed shear force around a bridge pier // Proc. Jap. Soc. Civ. Eng. 1978. N 272. Pp. 65-78.

147. Tanaka S., Motoaki Y. Local Scour around a Circular Cylinder // Proceedings Twelfth Congress of the International Association for Hydraulic Research. 1967. V. 3. Colorado. Pp. 193-201.

148. Tarapore Z.S. Determination of the Depth of Scour Around an Obstruction in an Alluvial Channel // Proceedings Twelfth Congress of the International Association for Hydraulic Research. 1967. V. 3. Colorado. P. C3.

149. Thomas Z.S., An interesting Hydraulic effect occurring at local Scour// Proceedings XIIJAHR Congress, v. 3, 1967. pp. 125-135.

150. Tison L.J., Local Scour in Rivers//Journal of Geophysical Research, v. 66. N12. 1961. pp. 4227-4232.

151. Tolman В. Uber die Berechnung des Briickenstauers. 1917.

152. Vysotsky I.S. Research of active hydrodynamical method of bridge piers local erosion's reduction // Proceedings of 29 IAHR Congress J.F. Kennedy Student Paper Competition. Beijing. 2001. Pp. 174-179.

153. Vysotsky I.S. The advanced phenomenological model of flowing around a cylindrical pier by uniform stream with shift // Final report. Delft. IHE. Hydro informatics. July 2003. Pp. 1-20.

154. Zdenek T. The Coo metical Development and Development in Time of Scour Beneath a Thin Slab// Proceedings Twelfth Congress of the International Association for Hydraulic Research. 1967. Vol. № 3. Colorado.P.325-331.

155. Выражения, входящие в формулу для средне квадратичной невязки при оптимизации параметров кис.1 дЫд1. Vj дв(М + l)cos01+1 I +1 +тНг'Р1т1 du2 cos OxFr1. Vx dr-(* + lX*-21-| +mea) \a) a03,1. Vx= —COS$1. M + ljlrAk ( г Л+m\- er) U-lJЯ