ОЦЕНКА ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ

Раздел
Методы, модели и технологии
  • А.Ю. Виноградов ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия; Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет, г. Санкт-Петербург, Россия
  • Т.А. Виноградова ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия; Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, Россия
  • В.А. Обязов ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия https://orcid.org/0000-0002-9644-1286
  • М.М. Кадацкая ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия https://orcid.org/0000-0002-5979-0970
Ключевые слова: коэффициент шероховатости, потери напора на трение, формула Шези, крупность русловых отложений, коэффициент гидравлического трения, динамическая скорость.
(+) Аннотация

В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг.

При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения.

Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины.

Литература

Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русел: учебное пособие. СПб.: изд. РГГМУ, 2003. 147 с.

Барышников Н.Б., Плотки­на Н.П., Рублевская Р.М. Коэффициенты шероховатости речных русел // Динамика русловых потоков и охрана природных вод. Сборник научных трудов (межвузовский). Вып. 107 / Под ред. Н.Б. Барышникова и др. Л.: изд. ЛГМИ, 1990. С. 4-11.

Виноградов А.Ю., Кацадзе В.А., Угрюмов С.А., Бирман А.Р., Беленький Ю.И., Кадацкая М.М., Обязов В.А., Виноградова Т.А. Взаимодействие руслового потока с дном в пограничном слое // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019а. №. 12. С. 38-43. DOI: 10.31044/1994-6260-2019-0-12-38-43

Виноградов А.Ю., Минаев А.Н., Кадацкая М.М., Кучмин А.В., Хвалев С.В. Расчет значений параметров И.И. Никурадзе и Т. Кармана в зависимости от температуры воды и крупности донных отложений // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019б. Вып. 229. С. 196-204. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.229.196-204

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

Железняков Г.В. Пропускная способность русел и каналов рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 308 с.

Косиченко Ю.М. Влияние эксплуатационных факторов на пропускную способность земляных русел каналов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2011. № 3(03). С. 55-68.

Мамедов А.Ш. Об определении коэффициента шероховатости рек [Электронный ресурс] // Труды VII Всероссийского гидрологического съезда (г. Санкт-Петербург, 19-20 ноября 2013 г.). URL: https://clck.ru/LfhCf (дата обращения: 26.05.2019).

Снищенко Б.Ф. К.В. Гришанин и учение о динамике русловых потоков // Журнал университета водных коммуникаций. 2010. Вып. 2 (6). С. 10-18.

Триандафилов А.Ф, Ефимова С.Г. Гидравлика и гидравлические машины: учебное пособие. Сыктывкар: изд. СЛИ, 2012. 212 с.

(+) Об авторе(ах)

А.Ю. Виноградов,
ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия; Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет, г. Санкт-Петербург, Россия

E-mail: gd@npogtp.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 3692-8409
Scopus ID: 56909443300
ORCID iD: 0000-0001-6834-2507
Почтовый адрес:
 175400 Валдай Новгородской области, ул. Октябрьская д. 55А
Контактный телефон для связи с авторами статьи: +7 909 592-39-78, +7 968 185-24-47

Т.А. Виноградова,
ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия; Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, Россия

E-mail: vinograd1950@mail.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 4105-4695
Scopus ID: 7102480326
ORCID iD: 0000-0003-1181-4897
Почтовый адрес:
 175400 Валдай Новгородской области, ул. Октябрьская д. 55А
Контактный телефон для связи с авторами статьи: +7 965 762 02 38

В.А. Обязов,
ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия

E-mail: td@npogtp.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 4590-8490
Scopus ID: 6505820654
ORCID iD: 0000-0002-9644-1286
Почтовый адрес:
 175400 Валдай Новгородской области, ул. Октябрьская д. 55А
Контактный телефон для связи с авторами статьи: +7 909 592-39-78, +7 968 185-24-47

М.М. Кадацкая,
ООО Научно-производственное объединение "Гидротехпроект", г. Валдай, Россия

E-mail: mk@npogtp.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 6624-6450
Scopus ID:
ORCID iD: 0000-0002-5979-0970
Почтовый адрес:
 175400 Валдай Новгородской области, ул. Октябрьская д. 55А
Контактный телефон для связи с авторами статьи: +7 909 592-39-78, +7 968 185-24-47

(+) Литература

Baryshnikov N.B. Gidravlicheskie soprotivleniya rechnykh rusel: Uchebnoe posobie [Hydraulic resistance of river channels]. Saint-Petersburg, Publ. of the Russian State Hydrometeorological University, 2003. 147 p. (In Russian)

Baryshnikov N.B., Plotkina N.P., Rublevskaya R.M. Koef-fitsienty sherokhovatosti rechnykh rusel [Roughness coef-ficients of river beds] In Baryshnikov N.B. et al. (eds.) Dinamika ruslovykh potokov i okhrana prirodnykh vod. Sbornik nauchnykh trudov (mezhvuzovskii) [Dynamics of channel flows and protection of natural waters. Collection of scientific papers (interuniversity)]. Iss. 107. Leningrad, Publ. of the Leningrad Hydrometeorological Institute, 1990,

pp. 4-11. (In Russian)

Grishanin K.V. Dinamika ruslovykh potokov [The dynam-ics of channel flows]. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1969. 428 p. (In Russian).

Kosichenko Yu.M. Vliyanie ekspluatatsionnykh faktorov na propusknuyu sposobnost' zemlyanykh rusel kanalov [In-fluence of operational factors on ground channels capaci-ty]. Nauchnyi zhurnal Rossiiskogo NII problem melioratsii [Scientific Journal of Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems], 2011, no. 3(03),

pp. 55-68. (In Russian; abstract in English)

Mamedov A.Sh. Ob opredelenii koeffitsienta sherokhova-tosti rek [On determination of the river roughness coeffi-cient]. Trudy Sed'mogo Vserossiiskogo gidrologicheskogo s"ezda (Sankt-Peterburg, 19-20 noyabrya 2013 g.) [Pro-ceedings of the Seventh All-Russian Hydrological Congress (St. Petersburg, November 19-20, 2013)]. Available at: https://clck.ru/LfhCf (In Russian).

Snishchenko B.F. K.V. Grishanin i uchenie o dinamike ruslovykh potokov [K.V. Grishanin and his doctrine on dynamics of streams flow]. Zhurnal universiteta vodnykh kommunikatsii [The journal of university of water commu-nications], 2010, iss. 2 (6), pp. 10-18. (In Russian; abstract in English).

Triandafilov A.F, Efimova S.G. Gidravlika i gidravlicheskie mashiny: uchebnoe posobie [Hydraulics and hydraulic machines: a training manual]. Syktyvkar, Рubl. of the Syktyvkar Forest Institute, 2012. 212 p.

Vinogradov A.Yu., Katsadze V.A., Ugryumov S.A., Bir-man A.R., Belen'kii Yu.I., Kadatskaya M.M., Obyazov V.A., Vinogradova T.A. Vzaimodeistvie ruslovogo potoka i dna v pogranichnom sloe [Interaction of streamflow and bottom in boundary layer] // Vse materialy. Entsiklopedicheskii spravochnik [Vse Materialy. Entsi-klopedicheskii Spravochnik]. Moscow, Publ. House "Nauka & Technology", 2019a, no. 12, pp. 38-43. (In Russian; ab-stract in English). DOI: 10.31044/1994-6260-2019-0-12-38-43

Vinogradov A.Yu., Minaev A.N., Kadatskaya M.M., Kuchmin А.V., Hvalev S.V. Raschet znachenii parametrov I.I. Nikuradze i T. Karmana v zavisimosti ot temperatury vody i krupnosti donnykh otlozhenii [Calculation of con-stant J. Nikuradze and T. von Karman depending on water temperature and the size of bottom sediments] Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii [Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii], 2019b, is. 228, pp. 196-204. (In Russian; summary in English). DOI: 10.21266/2079-4304.2019.229.196-204

Zheleznyakov G.V. Propusknaya sposobnost' rusel i kanalov rek [Disharge capacity of channels and river beds]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1981. 308 p. (In Rus-sian; abstract in English)

(+) Читать онлайн

Просмотров Аннотации: 206
Скачиваний PDF: 0
Опубликован
2019-12-30
Как цитировать
А.Ю. Виноградов, Т.А. Виноградова, В.А. Обязов, & М.М. Кадацкая. (2019). ОЦЕНКА ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ. Гидросфера. Опасные процессы и явления, 1(4), 462-476. https://doi.org/10.34753/HS.2019.1.4.462

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)