Математическая модель движения воды и наносов в открытых руслах

М. В. Шмакова, А. Н. Кондратьев

Предлагается одномерная математическая модель движения водного потока и наносов в открытых руслах, в основе которой лежит рассмотрение сил, действующих на водный поток, донные отложения и наносы. Уравнения движения воды и наносов замыкаются уравнениями неразрывности потока, скорости движения частицы в потоке и уравнением баланса кинетической энергии потока и движущихся частиц: осуществляется совместный расчет гидравлических характеристик потока и расхода наносов. В отличие от существующих моделей движения водного потока, основанных на системе уравнений Сен-Венана, гидравлические сопротивления оцениваются не по формуле Шези, а на основе баланса сил и кинетической энергии. Расход наносов рассчитывается не по эмпирическим формулам, точность которых обычно мала, а по скоростям и количеству движущихся твердых частиц. Модель проверена по данным экспериментов, выполненных в гидравлических лотках со стеклянным и песчаным дном. Сравнение с независимыми данными в стеклянном лотке при широком диапазоне расходов воды и уклонов дна показало высокую точность расчета гидравлических характеристик (относительная погрешность не более 4%). На основе экспериментальных данных выяснено, что точность определения по модели расхода наносов превышает точность расчета по нескольким проверенным эмпирическим формулам.

Joomla templates by a4joomla