Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 556.536:631.4

Дагестанский государственный технический университет

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТА ПРИДОННЫХ НАНОСОВ В РЕЧНЫХ РУСЛАХ

А. В. Магомедова

М.Р. Гусейнова

Растет количество возводимых на реках гидротехнических и портовых сооружений, нарушая при этом его естественный режим, вызывая деформации русла. Не учет расхода руслоформирующих наносов может привести к авариям, к уменьшению пропускной способности русел и, как следствие, к наводнениям при паводках.

Расчет транспорта придонных наносов в речных руслах - одна из проблем в области гидроэкологии, которую, несмотря на интенсивные исследования в мировой науке в течение полутора столетий, нельзя считать удовлетворительно решенной. Это обусловлено сложностью процесса транспорта руслоформирующих наносов и множеством факторов, влияющих на него, а вследствие этого и чрезвычайной трудоемкостью сопоставления многочисленных методов расчета друг с другом. В этой связи является актуальной задача численного моделирования процесса транспорта придонных наносов на ЭВМ.

На гидротехническом факультете ДГТУ накоплен опыт программирования на современной версии алгоритмического языка Фортран, ориентированного на программирование вычислительных задач, - Microsoft Fortran Power Station 4.0, которая включает в себя мощную математическую библиотеку IMSL и интегрированную среду Microsoft Developer Studio, работающей под управлением Windows 95/98/2000/XP. Использование этого алгоритмического языка представляется целесообразным и для решения поставленной задачи. придонный нанос шероховатость руслоформирующий

В результате обработки экспериментальных и натурных данных различных авторов /Гончаров В.Н., Джильберт Г., Пейнтелл А.С., Магомедова А.В., Талмаза/ из большого массива исходных данных по критериям видов движения руслоформирующих наносов, предложенных Магомедовой А.В. /1990/ были отобраны экспериментальные и натурные данные, относящие к придонным (влекомые и полувзвешенные) наносам.

На основе созданного ранее алгоритма обработки данных гранулометрического анализа несвязного грунта разработана программа расчета транспорта однородных придонных наносов BedLoadTransp на языке Fortran Power Station, которая включает в себя следующие подпрограммы: BedLoadTransp_inp, BedLoadTransp_data_arrays, BedLoadTransp_out, Fall_parameter, Fall_velocity, Sediment, Velocity, Granul, Lint.

В подпрограмме ввода исходных данных BedLoadTransp_inp по признаку счета LG исходные данные распределяются отдельно по авторам и также компонуются в общий файл, то есть при LG = 0 заданы данные всех авторов, LG = 1 данные Г.Джильберта, LG = 2 данные В.Н. Гончарова, LG = 3 данные А.С. Пейнтела, входными данными являются размер частиц грунта - d, плотность материала частиц грунта, глубина потока - h, средняя скорость - V, расход потока - Q. Подпрограмма BedLoadTransp_data_arrays - модуль объявления атрибутов переменных и динамически размещаемых массивов; BedLoadTransp_out - подпрограмма вывода результатов расчета; Fall_parameter, Fall_velocity - модуль данных гидравлической крупности наносов и модуль данных параметра турбулентности потока соответственно; Velocity - подпрограмма расчета неразмыващей скорости; Lint - подпрограмма линейной интерполяции; Sediment - подпрограмма расчета характеристик транспорта придонных наносов по плоскому дну; Sediment_1 - подпрограмма расчета характеристик транспорта придонных наносов по грядам.

На основании перечисленных выше исходных данных в подпрограмме Sediment расчитываются: средняя высота выступов шероховатости, осредненная во времени фактическая донная скорость потока (на высоте выступов шероховатости)

,

допускаемая неразмывающая донная скорость потока по формуле И.Е. Мирцхулава

,

отношение фактической и неразмывающей донных скоростей , актуальная непередвигающая и актуальная срывающая донная скорость потока, среднеквадратичные отклонения составляющих скорости в придонной области, вертикальная скорость на уровне выступов шероховатости, длительность срывающих выбросов донной скорости, средняя частота пульсаций донной скорости, частота срывающих возмущений, эффективная скорость продольного переноса придонных наносов, средняя гидравлическая крупность подвижных фракций грунта, высота, длительность и длина скачка движущихся у дна частиц.

В подпрограмме линейной интерполяции осуществляется расчет параметра турбулентности поведения зерен грунтов, определяемый в зависимости от диаметра частиц и температуры воды /Гончаров, 1954/.

После вычисления всех характеристик придонных наносов, определяем удельный расход по формуле предложенной Магомедовой А.В. /1990/. Далее определяем относительный теоретический расход придонных наносов , его логарифмическое значение, так же определяем логарифм опытного значения расхода придонных наносов.

Признак счета Ltyp по критериям предложенным Магомедовой А.В. (табл. 1) осуществляет отбор из общего массива данных влекомые, полувзвешенные и взвешенные наносы.

Таблица 1 Критерии видов движения руслоформирующих наносов

Библиографический список

1. Гончаров В.Н. Основы динамики русловых потоков. Л., 1954.

2. Магомедова А.В. Эрозионные процессы в руслах рек и каналов. М., 1990.

3. Рыжиков Ю.И. Программирование на Фортране PowerStation для инженеров. Практическое руководство. СПб.: КОРОНА принт, 1999.

Размещено на Allbest.ru