Прогнозування деформацій в зоні впливу мостового переходу на підставі запропонованої математичної моделі заплавного потоку
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208634Ключові слова:
зона впливу моста, мостовий перехід, рослинність на заплавах, зависенесний потік, деформації на заплавах, заплавний потік, моделі турбулентностіАнотація
Для розробки методів прогнозування деформацій на заплавних ділянках в зоні впливу мостових переходів розроблена математична модель зависенесного потоку з трав’яною рослинністю. Задача розрахунку гідродинамічних полів швидкостей та тиску в штучно стиснутих потоках відносяться до теорії мілкої води, оскільки вертикальний розмір (глибина потоку) суттєво менший від горизонтальних розмірів, довжини та ширини. Відповідно до цього запропонована модель ґрунтується на рівнянні розподілу швидкісної структури та глибини заплавного потоку в наближенні до двовимірних залежностей з урахуванням силових факторів. Силові фактори обумовлюють опір при обтіканні рослинності на заплавних ділянках та опір розмиву дрібнозернистих ґрунтів.
Для отримання однозначного розв’язку розглядуваної задачі до представленої замкнутої системи вихідних рівнянь додані граничні і початкові умови. Ці умови дозволяють визначити рівень вільної поверхні потоку та зону впливу мостового переходу на різних етапах проходження розрахункового паводка. За скінченно-різницевими аналогами рівнянь переносу розраховано розподіл швидкостей та глибин в розрахункових створах. За допомогою ітерацій визначено поздовжню швидкість в усталеному заплавному потоці з елементами рослинності. Отримані результати розрахунку розмиву на заплавних ділянках підмостового русла рівнинної річки Сіверський Донець. Глибина заплавного потоку після розмиву визначається на основі співвідношень дійсної та нерозмивної швидкостей. При порівнянні з початковими донними відмітками розмив більшої заплави становить 0,96 м, меншої заплави – 1,28 м.
Запропоноване науково-обґрунтоване рішення з забезпечення оптимальної взаємодії заплавних потоків з мостовими переходами вносить певний вклад в підвищення надійності їх функціонування за рахунок якості проектних робіт та відповідного зниження будівельно-експлуатаційних витратПосилання
- Slavinska, О., Stozhka, V., Kharchenko, A., Bubela, A., Kvatadze, A. (2019). Development of a model of the weight of motor roads parameters as part of the information and management system of monetary evaluation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (3 (97)), 46–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156519
- Yoon, K., Lee, S., Hong, S. (2019). Time-Averaged Turbulent Velocity Flow Field through the Various Bridge Contractions during Large Flooding. Water, 11 (1), 143. doi: https://doi.org/10.3390/w11010143
- Dragićević, S., Živković, N., Novković, I., Petrović, A., Tošić, R., Milevski, I. (2016). Hydrological and suspended sediment regime in the Kolubara River during the extreme year of 2014. Revista de Geomorfologie, 18 (1), 32–46. doi: https://doi.org/10.21094/rg.2016.054
- Lewin, J., Ashworth, P. J. (2014). The negative relief of large river floodplains. Earth-Science Reviews, 129, 1–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.10.014
- Iwasaki, T., Shimizu, Y., Kimura, I. (2016). Numerical simulation of bar and bank erosion in a vegetated floodplain: A case study in the Otofuke River. Advances in Water Resources, 93, 118–134. doi: https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2015.02.001
- Brown, R. A., Pasternack, G. B. (2019). How to build a digital river. Earth-Science Reviews, 194, 283–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.028
- Vargas‐Luna, A., Duró, G., Crosato, A., Uijttewaal, W. (2019). Morphological Adaptation of River Channels to Vegetation Establishment: A Laboratory Study. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 124 (7), 1981–1995. doi: https://doi.org/10.1029/2018jf004878
- Konsoer, K., Rhoads, B., Best, J., Langendoen, E., Ursic, M., Abad, J., Garcia, M. (2017). Length scales and statistical characteristics of outer bank roughness for large elongate meander bends: The influence of bank material properties, floodplain vegetation and flow inundation. Earth Surface Processes and Landforms, 42 (13), 2024–2037. doi: https://doi.org/10.1002/esp.4169
- Crosato, A., Saleh, M. S. (2010). Numerical study on the effects of floodplain vegetation on river planform style. Earth Surface Processes and Landforms, 36 (6), 711–720. doi: https://doi.org/10.1002/esp.2088
- Västilä, K., Järvelä, J. (2017). Characterizing natural riparian vegetation for modeling of flow and suspended sediment transport. Journal of Soils and Sediments, 18 (10), 3114–3130. doi: https://doi.org/10.1007/s11368-017-1776-3
- Savenko, V. Ya. (1995). Matematicheskie modeli i metody rascheta kvazitrehmernyh beznapornyh potokov. Kyiv: Tekhnika, 184.
- Clavinska, O. S. (2011). Metod prohnozuvannia zahalnykh i mistsevykh deformatsiy pidmostovykh rusel z urakhuvanniam protsesiv u prydonniy oblasti. Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo, 81, 123–135. Available at: http://publications.ntu.edu.ua/avtodorogi_i_stroitelstvo/81/123-135.pdf
- Gaev, E. A., Nikitin, I. K. (1982). Gidrodinamika potoka pri nalichii legko pronitsaemoy sherohovatosti. Laminarnyy rezhim. Gidromehanika, 45, 65–73.
- Savenko, V. Ya., Slavinskaya, E. S. (2004). Modelirovanie protsessov razvitiya vnutrennih techeniy s uchetom anizotropii otkrytyh turbulentnyh potokov. Kyiv: NTU, 176.
- Tkachuk, S. H. (2004). Prohnozuvannia ruslovykh deformatsiy na mostovykh perekhodakh. Ch. 3-4. Kyiv: NTU, 98.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Olena Slavinska, Аnatolii Tsynka, Iryna Bashkevych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
