WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Цель освоения дисциплины: получение студентами знаний о механизме взаимодействия речного потока и русла, структуре и характере движения водного потока в естественном ...»

Программа дисциплины «Динамика русловых потоков»

Автор: доц. А.М Алабян

Цель освоения дисциплины: получение студентами знаний о механизме взаимодействия

речного потока и русла, структуре и характере движения водного потока в естественном

(деформируемом) русле в различных геолого-геоморфологических и физикогеографических условиях, а также при техногенном вмешательстве в жизнь реки .

Задачи:

- познакомить студентов с основными особенностями движения воды в реках, уделив особое внимание отличиям этого движения от течения в трубах и каналах с недеформируемым руслом;

- определить роль и механизм влияния природных и техногенных факторов на процессы взаимодействия потока и русла;

- рассмотреть закономерности пространственного распределения скоростей течения в русловых потоках и научиться практическим приемам расчета скоростного поля потока;

- изучить механизм влияния процесса взаимодействия потока и русла на гидравлическим сопротивление, исследовать роль физико-географических факторов (литология, растительность, ледовый режим и др.), влияющих на гидравлическое сопротивление в русловых потоках;

- выявить основные особенности динамики потока, характерные для основных морфодинамических типов речного русла – относительно прямолинейного, меандрирующего и разветвленного; изучить распределение гидродинамических характеристик потока на изгибе русла, в узлах разветвления и слияния рукавов, в плёсах и на перекатах; рассмотреть закономерности взаимосвязи между гидравлическими и морфометрическими характеристиками естественных русел;



- исследовать влияние сезонных и многолетних изменений гидродинамических характеристик речного потока на транспорт наносов и русловые деформации; усвоить основные принципы моделирования движения речного потока и русловых деформаций в условиях изменения параметров стока и при техногенном вмешательстве в гидрологический режим реки .

- определить круг задач динамики русловых потоков при решении проблем рационального использования водных ресурсов, гидроэкологии и безопасности на реках и прилегающих территориях .

Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Динамика русловых потоков» входит в вариативную часть ИБ интегрированный магистр МГУ, в учебный план бакалавриата, направление - 021600 Гидрометеорология, профиль подготовки - гидрология, модуль «Динамика русловых потоков», профессиональный блок. Дисциплина преподается в 8-ом семестре 4 курса .

Для начала освоения данной дисциплины необходимо владеть базовыми компетенциями, основанными на знании курсов «Гидрология рек», «Гидрометрия и техника безопасности», «Дифференциальные уравнения», «Математический анализ», «Гидрофизика», «Гидравлика и основы гидротехники» .

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать: способы представления гидравлических параметров русловых потоков и морфометрических характеристик речных русел, уравнения движения и неразрывности для воды и наносов, способы расчетов гидродинамических характеристик русловых потоков, основы математического и физического моделирования русловых потоков, основные принципы воздействия на речной поток и управления русловыми переформированиями;

уметь: самостоятельно осваивать дополнительную литературу по учебной дисциплине, использовать справочные материалы, выполнять гидродинамические расчеты с использованием компьютерных технологий и без них, полно и логично излагать освоенный учебный материал;



владеть: навыками выполнения расчетов движения воды в речных руслах, выбирая математический аппарат, компьютерные модели и программные комплексы, подходящие для решения конкретной задачи .

Содержание:

Раздел 1 .

Тема 1. Введение .

Предмет дисциплины, основные задачи и соотношение со смежными областями знаний. Взаимосвязь динамики русловых потоков (ДРП) с гидрологией, гидравликой, теорией русловых процессов и гидрофизикой. Зарождение и становление русской гидротехнической школы, основанной на познании взаимосвязей в системе «поток-русло»

и разработке практических приемов ее регулирования. История становления ДРП как самостоятельной отрасли знаний, работы М.А.Великанова .

Тема 2. Одномерный русловой поток и гидравлическое сопротивление .

Уравнение одномерного движения руслового потока, понятие о касательном напряжении и гидравлическом сопротивлении. Неустановившееся и установившееся, равномерное и неравномерное движение воды, квазиустановившееся и квазиравномерное движение. Формулы Шези, Дарси-Вейсбаха, Маннинга, Павловского. Коэффициенты Шези C и его безразмерные модификации, коэффициенты шероховатости n и гидравлического сопротивления "лямбда". Практические приемы их определения и использования в расчетах .

Принципы решения одномерных уравнений движения и неразрывности. Входные данные, граничные и начальные условия. Принципы работы программных комплексов MIKE 11 и SOBEK .

Оценка влияния гидравлического сопротивления на русловой поток. Взаимосвязь основных гидрологических параметров потока и морфологических характеристик русла с гидравлическим сопротивлением. Влияние гидравлического сопротивления на характер связи расходов и уровней воды. Речной поток и его русло как саморегулирующаяся система, работы К.В.Гришанина .

Факторы гидравлического сопротивления. Зернистая шероховатость. Грядовая шероховатость, параметры гряд и их влияние на шероховатость, эксперименты Кнороза, Знаменской, Лорсена. Сопротивление формы. Сопротивление, связанное с взаимодействием руслового и пойменного потоков, схемы Н.Б.Барышникова .

Шероховатость ледяного покрова и сопротивления, связанные с ледовыми явлениями .

Сопротивление растительности. Сопротивление, обусловленное неустановившимся характером движения потока. Дополнительные (местные) сопротивления - отдельных массивных выступов, при резком расширении или разветвлении русла, при слиянии потоков, сопротивление устоев мостов и других гидротехнических сооружений .

Зависимость гидравлического сопротивление от гидрофизических и гидравлических характеристик потока .

Тема 3. Движение потока в относительно прямолинейном русле .

Теоретические основы расчета распределения скоростей течения в прямолинейном потоке с произвольным поперечным сечением. Распределение скоростей течения в естественном русловом потоке с относительно прямолинейными очертаниями. План течений. Практические приемы построения планов течений, метод плоских сечений Великанова, метод фрагментов Гришанина .





Уравнения движения воды и неразрывности в двумерном виде (уравнения «мелкой воды»), основные методы их решения. Входные данные, начальные и граничные условия .

Принципы работы программных комплексов RIVER и DELFT 3D .

Вторичные течения в прямолинейных руслах и гипотезы о причинах их возникновения, эксперименты Лосиевского и Мельниковой .

Тема 4. Распределение скоростей течения по глубине потока .

Эмпирические формулы, описывающие распределение скоростей течения по глубине потока. «Заблуждение Торичели». Парабола Базена, парабола Колупайло, логарифмическая кривая Ясмунда-Никурадзе .

Теоретическое обоснование закона распределения скоростей течения по глубине .

Ламинарный и турбулентный поток, молекулярная и турбулентная вязкость, коэффициент турбулентного обмена. Гипотеза о неизменности турбулентной вязкости и параболическая форма вертикальной эпюры скорости. Гипотеза Маккавеева-Караушева и эллиптический профиль скорости. Гипотеза Прандтля-Кармана и логарифмический профиль скорости .

Тема 5. Движение потока на изгибе русла .

Гипотезы о причинах меандрирования рек. Теоретические подходы к исследованию динамики потока на излучине. Уравнение движения и неразрывности в криволинейной системе координат .

Лабораторное моделирование движения воды на изгибе русла. Эксперименты Миловича, Розовского, Беттеса и Вайта. Натурные исследования Розовского, Торна .

Перспективы использования новейших гидрометрических приборов при изучении циркуляционных течений .

Эмпирические схемы движения речного потока на изгибе русла, концепции «центробежной силы» и «отражения». Поперечный уклон водной поверхности, вторичные течения и поперечная циркуляция. Зависимость интенсивности поперечной циркуляции от гидравлических параметров потока и морфометрических характеристик русла. Нарастание и затухание поперечной циркуляции. Влияние поперечной циркуляции на гидравлическое сопротивление .

Поперечная циркуляция как фактор русловых переформирований, управление поперечной циркуляцией, эксперименты Потапова .

Тема 6. Движение потока в узлах разветвления и слияния .

Особенности динамики потока в разветвленных руслах, дельтах и узлах слияния рек .

Лабораторные эксперименты Булле, Миловича, Офицерова, Михалева, Мозли .

Зависимости характера течений от конфигурации узлов разветвления и слияния, формулы Образовского. Вторичные течения в узлах разветвления и слияния потока, специфические формы руслового рельефа и русловые деформации в узлах разветвления и слияния .

Гидравлические сопротивления при разветвлении и слиянии водных потоков .

Расчет распределения расходов воды по рукавам и построение планов течения для разветвленного русла. Влияние морфометрических характеристик рукавов и гидравлического сопротивления на распределение воды в узле разветвления .

Практические приемы регулирования распределения расходов воды и наносов по рукавам .

Гидролого-морфометрические зависимости и их применение при анализе динамики развития рукавов .

Тема 7. Особенности турбулентности русловых потоков .

Пульсации гидродинамических характеристик потока. Статистическая теория турбулентности, параметры турбулентности. Когерентные структуры в русловых потоках .

Типизация турбулентных вихрей. Связь турбулентности с транспортирующей способностью потока и шероховатостью дна .

Механизм диссипации энергии в турбулентных потоках. Энергия осредненного движения и энергия турбулентных пульсаций .

Тема 8. Моделирование транспорта наносов и русловых деформаций .

Основные принципы построения моделей русловых деформаций, их калибровки, верификации и применения в сценарных расчетах .

Транспорт наносов и русловые деформации как результат взаимодействия речного потока и русла. Классификации наносов и их характеристики. Руслообразующие и транзитные наносы. Механизм транспорта руслообразующих наносов. Транспортирующая способность потока. Связь характеристик стока наносов и гидравлических параметров потока. Основные принципы и проблемы физического моделирования русловых деформаций .

Вертикальные русловые деформации и их моделирование. Уравнение деформации (баланса наносов) в одномерном и двумерном виде. Подходы к моделированию рельефа речного дна по данным дистанционного зондирования .

Горизонтальные русловые деформации и подходы к их расчетам и моделированию .

Тема 9. Динамика потока и русла рек, находящихся в различных природных условиях и подвергающихся техногенному воздействию .

Особенности проявления гидродинамического фактора руслоформирования в различных природных условиях. Географические аспекты, определяющие процессы взаимодействия в системе "поток-русло" .

Влияние хозяйственной деятельности на русловые потоки, практические приемы регулирования русловых переформирований .

Рекомендуемая литература

Основная:

Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков.- С-Пб.: Изд-во РГГМУ,2007 .

Великанов М.А. Динамика русловых потоков. Том 1. – М.: Гостехиздат, 1954 .

Гришанин К.В. Основы динамики русловых потоков. – М.: Транспорт, 1990 .

Караушев А.В. Речная гидравлика. –Л.: Гидрометеоиздат, 1969 .

Михайлов В.Н. Динамика русловых потоков. Конспект лекций. – М.: Изд-во МГУ, 2001 .

Дополнительная:

Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. – М.: Изд-во МГУ, 1998 .

Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. – Л.: Гидрометеоиздат, 1962 .

Грушевский M.C. Неустановившееся движение воды в реках и каналах. – Л.:

Гидрометеоиздат, 1982 .

Гринвальд Д.И., Никора В.И. Речная турбулентность – Л.: Гидрометеоиздат, 1988 .

Знаменская Н.С. Гидравлическое моделирование русловых процессов. – Ленинград:

Гидрометеоиздат, 1992 .

Леви И.И. Динамика русловых потоков – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957 .

Розовский И.Л. Движение воды на повороте открытого русла – Киев: Изд. АН УСССР, 1957 .

Фидман Б.А. Турбулентность водных потоков – Л.:.Гидрометеоиздат, 1991 Bates P.D., Lane S.N., Ferguson R.I. Computational Fluid Dynamics: Applications in Environmental Hydraulics. Chichester, England, John Wiley and Sons, 2005

Интернет-ресурсы:

Интернет-сайты по водным объектам, выбираемых студентами посредством поиска по ключевым словам в поисковых системах общего пользования (yandex.ru, rambler.ru,




Похожие работы:

«Порше Центр Тольятти • 445024 • Тольятти • Революционная, 82 ООО "Премьер-Спорт"Получатель: PC Togliatty/Samara (Premier Sport), Революционная, 82 445024 Тольятти 445024 Тольятти Телефон: +7-8482-...»

«ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РЕГЛАМЕНТНЫХ РАБОТ НА САМОЛЕТАХ ЯК-40 С ДВИГАТЕЛЯМИ АИ-25 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Выпуски 20, 21, 22, 23 Москва 200t Н Ц " П О Д Д Е РЖ АН И Е Л ЕТН О Й Данный экземпляр Эталонному экземпляру соответствует &• • У...»

«OOO Арт гараж Батумское шоссе, 111/А 354207 Сочи Телефон: +7-862-255-38911 Телефакс: +7-862-255-38911 Email: info@porsche-sochi.ru Интернет: www.porsche-sochi.ru Уважаемый(ая) Благодарим Вас за проявленный интерес к ма...»

«СОДЕРЖАНИЕ MI H64 516F Меры предосторожности Описание прибора Перед первым использованием варочной панели Использование варочной панели Использование таймера Уход и чистка Рекомендации по поиску неисправностей Сбой работы дисплея и диагностика Инструкция по установке Технические характеристики Уважаемый покупатель...»

«По вопросам продаж и поддержки обращайтесь: Астана +7(77172)727-132 Волгоград (844)278-03-48 Воронеж (473)204-51-73 Екатеринбург (343)384-55-89 Казань (843)206-01-48 Краснодар (861)203-40-90 Красноярск (391)204-63-61 Москва (495)268-04-70 Нижний Новгород (831)429-08-12 Новосибирск (383)22...»

«40/50/60 л.с. BigFoot Серийный номер 1C104334 и выше с электронной системой впрыска топлива (EFI) Руководство 4-такт. ПЛМ Модель 40 Jet 50/60 Модель 4-такт. ПЛМ 50/60 Серийный номер 1C104334 и выше 40/50/60 B...»

«Инструкция по эксплуатации Автоматические кормушки для животных SITITEK Pets Содержание Технические характеристики и комплектация..4 Описание кнопок управления..5 Подготовка к работе..5 Настройка автокормушки..6 • Запись голосового сигнала..6 • Воспроизведение г...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.