ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ГРЯЗЕВОГО СЕЛЯ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ

Раздел
Мониторинговые, экспериментальные и экспедиционные исследования
  • Н.А. Казаков ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия; НИЦ «Геодинамика», г. Южно-Сахалинск https://orcid.org/0000-0002-4400-7250
  • Д.А. Боброва ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия
  • Е.Н. Казакова ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия https://orcid.org/0000-0002-5774-4030
Ключевые слова: связный сель, грязевой сель, селевой процесс, скорость селя, селевой лоток, селевые отложения, гидродинамический напор
(+) Аннотация

В августе 2020 года был проведён эксперимент по измерению скорости искусственного связного (грязевого) селя на лабораторном стенде. Стенд: прямоугольный в поперечном сечении лоток длиной 3,0 м, шириной 0,25 м, глубиной 0,25 м. В лотке установлены 4 вешки для измерения гидродинамического напора селя. Уклон лотка: 29°. Движение селя снималось скоростной видеокамерой. Измерялись скорость и скоростной напор грязевого селя. Селевая смесь была приготовлена из дресвяно-щебенистого элювиально-делювиального грунта возрастом QIV с суглинистым заполнителем (лёгкий и средний суглинок, до 30%) плотностью в естественном 2 210 кг/м3. Плотность суглинка – 1 910 кг/м3. Дресва и щебень представлены алевролитом средней прочности плотностью 2 210 кг/м3. Преобладающая часть тонкодисперсных фракций грунта селевой смеси – пылеватые частицы размером менее 0,25 мм (34%). Плотность селевой смеси 1 880 кг/м3. Плотность селевых отложений составила 2 040 кг/м3. Характер движения потока – турбулентный. Скорость селя на разных участках постоянно изменялась, что говорит о постоянном изменении динамической и эффективной вязкостей потока. На это же указывает и характер обтекания селем препятствий. Сравнение результатов измеренных скоростей селя со скоростями, рассчитанными по разным методикам, основанным на структуре формулы Шези (для ньютоновских жидкостей) и по величине гидродинамического напора показало сильный разброс рассчитанных значений. Методики либо сильно завышают, либо, наоборот, сильно занижают измеренные значения. Вероятно, это вызвано тем, что связный сель не является ньютоновской жидкостью, а является жидкостью неньютоновской. Наиболее близкий физический аналог связного селя – псевдопластичная жидкость, вязкость которой уменьшается при увеличении напряжения сдвига. Скорость связных селей необходимо рассчитывать как скорость потоков неньютоновских жидкостей. В качестве физической модели связного селя целесообразно использовать модель Бингамовской жидкости, течение которой подобно течению связных селей (грязевых и грязекаменных).

(+) Об авторе(ах)

Н.А. Казаков,
ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия; НИЦ «Геодинамика», г. Южно-Сахалинск

E-mail: cdsmd@yandex.ru
eLibrary SPIN-код: 3869-6750
Scopus ID: 55771991700 

Почтовый адрес: 693000 г. Южно-Сахалинск, ул. Ленина, 246 - 11
Контактный телефон: 8-4242-75-20-61

Д.А. Боброва,
ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия

E-mail: darya-kononova@yandex.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 7443-1359
ORCID ID:0000-0002-5768-2677
Почтовый адрес: 693000 г. Южно-Сахалинск, ул. Ленина, 246 - 11
Контактный телефон: +7-4242-75-20-61

Е.Н. Казакова,
ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Южно-Сахалинск, Россия

E-mail: kazakova-e-n@ya.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 1239-1550
ORCID ID: 0000-0002-5774-4030
Scopus ID: 55772181700
Почтовый адрес: 693000 г. Южно-Сахалинск, ул. Ленина, 246 - 11
Контактный телефон: +7-4242-75-20-61

(+) Литература

Fleishman S.M. Seli [Mudflow]. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1978. 312 p. (In Russian).

Golubtsov V.V. O gidravlicheskom soprotivlenii i formule dlya rascheta srednei skorosti techeniya gornykh rek [About the hydraulic resistance and a formula for calculation of average speed of a current of the mountain rivers]. Trudy Kazakhskogo regional'nogo nauchno-issledovatel'skogo gidrometeorologicheskogo instituta [Transactions of the Kazakh Regional Hydrometeorological Research Institute], 1969, no. 33, pp. 30-41. (In Russian).

Goncharov V.N. Dinamika ruslovykh potokov [Channel flow dynamics]. Leningrad, Publ. Hydrometeorological, 1962. 358 p. (In Russian).

Kazakov N.A. Fazovye perekhody v selevoi geosisteme [Phase transitions in the debris flow geosystems]. Gidrosfera. Opasnye protsessy i yavleniya [Hydrosphere. Hazard processes and phenomena], 2019, vol. 1, iss. 2, pp. 172-189. DOI: 10.34753/HS.2019.1.2.001. (In Russian; abstract in English).

Kazakov N.A., Bobrova D.A., Kazakova E.N., Rybal'chenko S.V. Issledovanie dinamiki selei na eksperimental'nom stende [The study of the debris-flows dynamics on an experimental stand]. Gidrosfera. Opasnye protsessy i yavleniya [Hydrosphere. Hazard processes and phenomena], 2019, vol. 1, iss. 4, pp. 490-503. DOI: 10.34753/HS.2019.1.4.490. (In Russian; abstract in English).

Kryukov E.V., Butenko V.M. Opasnye prirodnye protsessy: uchebno-metodicheskoe posobie [Hazardous natural processes]. Moscow, Publ. of Academy of State Fire Service EMERCOM of Russia. 119 p. (In Russian).

Natishvili O.G., Tevzadze V.I. Osnovy dinamiki selei [The fundamentals of debris-flow dynamics]. Tbilisi, 2007. 213 p. (In Russian; abstract in English).

Rzhevskii B.N. Otsenka tormozyashchei roli odinochnogo prepyatstviya, obtekaemogo lavinnym potokom [Assessment of the inhibitory role of a single obstacle streamlined by an avalanche stream]. Voprosy proektirovaniya, stroitel'stva i rekonstruktsii zheleznykh dorog Sibiri: mezhvuzovskii sbornik nauchnykh trudov [Issues of design, construction and reconstruction of Siberian railways: interuniversity collection of scientific papers]. Novosibirsk, 1984, pp. 101-109. (In Russian).

Sokolova D.P., Kurovskaya V.A., Ostashov A.A., Kazakov N.A. Otsenka dinamicheskikh kharakteristik selevogo potoka po materialam videos"emki [Evaluation of debris flow dynamic characteristics by video materials]. Gidrosfera. Opasnye protsessy i yavleniya [Hydrosphere. Hazard processes and phenomena], 2019, vol. 1, iss. 1, pp. 31-51. DOI: 10.34753/HS.2019.1.1.003. (In Russian; abstract in English).

Sribnyi M.F. Formula srednei skorosti techeniya rek i ikh gidravlicheskaya klassifikatsiya po soprotivleniyu dvizheniyu [Formula of the average flow velocity of rivers and their hydraulic classification by resistance to the movement] Issledovaniya i kompleksnoe ispol'zovanie vodnykh resursov [Researches and complex use of water resources]. Moscow: Publishing house of the USSR Academy of Science, 1960, pp. 204-220. (In Russian).

Wei F., Yang H., Hu K., Hong Y., Li X. Two methods for measuring internal velocity of debris flows in laboratory. WIT Transactions on Engineering Sciences, 2012, vol 73, pp. 61-71. DOI: 10.2495/DEB120061.

(+) Читать онлайн

Просмотров Аннотации: 87
Скачиваний PDF: 0
Опубликован
2020-12-31
Как цитировать
Н.А. Казаков, Д.А. Боброва, & Е.Н. Казакова. (2020). ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ГРЯЗЕВОГО СЕЛЯ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ. Гидросфера. Опасные процессы и явления, 2(4), 405-417. https://doi.org/10.34753/HS.2020.2.4.405

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.