Розробка методики розрахунку та аналізу параметрів пропуску повені та хвилі прориву із врахуванням топографічних та гідравлічних неоднорідностей річища
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252710Ключові слова:
хвиля прориву, топографічні та гідравлічні неоднорідності, модель кінематики руслових потоківАнотація
Встановлено, що найбільш вірогідним періодом виникнення хвилі прориву є час весняної повені чи значної зливи, коли водонапірні споруди піддаються значним навантаженням, що призводять до їх руйнування цілком, чи окремих елементів. Також не можна виключати можливість техногенних аварій, які можуть статися у будь-який час.
Доведено, що формування хвилі прориву залежить від характеру руйнування чи переливу витрат через водонапірну споруду. Для досліджень використано модель кінематики руслових та проривних потоків, що побудована на базі рівнянь швидкостей потоку, розмиву та транспорту наносів, які усереднені по глибинам потоку. Диференціальні рівняння, що описують нестаціонарну усереднену по глибині течію, вирішуються за допомогою чисельної сіткової системи FST2DH (2D Depth-averadged Flow and Sediment Transport Model), яка реалізує метод скінченних елементів на плані топографічної ділянки річища. Зазначені засоби знаходяться у відкритому доступі та дозволяють широке застосування їх до конкретних навантажень та граничних умов математичних моделей.
Побудова розрахункової сітки із заданням граничних умов та використанням засобів геоінформаційної системи уможливлює провести моделювання руйнування водопропускної споруди напірного контуру, та отримати результати для конкретного випадку реального річища та водонапірної споруди.
Встановлено, що відбувається зменшення швидкості поширення хвиль вздовж профілю з 3 м/с до 1 м/с.
Оцінено також вплив нерівностей дна, вплив заплави та розмаїття шорсткості дна, порівняно їх із результатами розрахунків за одновимірними моделями, що наведені у нормативних документах.
Проведено гідравлічні розрахунки з врахуванням зв’язаних властивостей основного шару заплави, яка складається із торфових накопичень, та неоднорідності глибин та шорсткості заплавних поверхонь ґрунтів. Встановлено, що розмиви опор на заплавній зоні у такому випадку практично відсутні.
Встановлено, що із віддаленням потоку від перетину прориву спостерігається пониження висоти напору з 2,1 м до 1,25 м
Посилання
- Bondar, А. I., Мykhaylenko, L. Е., Vaschenko, V. N., Lapshin, Y. S. (2014). Suchasni problemy hidrotekhnichnykh sporud v Ukraini. Visn. NAN Ukrainy, 2, 40–47. Available at: http://www.visnyk-nanu.org.ua/sites/default/files/files/Visn.2014/2/8.Bondar.pdf
- Kim, B. (2014). Resilience Assessment of Dams’ Flood-Control Service. Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 34 (6), 1919. doi: https://doi.org/10.12652/ksce.2014.34.6.1919
- Strygina, M. A., Gritsuk, I. I. (2018). Hydrological safety and risk assessment of hydraulic structures. RUDN Journal of Engineering Researches, 19 (3), 317–324. doi: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2018-19-3-317-324
- Goncharova, O., Bunina, Y., Gaidukova, M., Egorov, V., Mikheeva, O. (2020). Wave breakthrough factor in dam destruction. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1001 (1), 012099. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1001/1/012099
- Chen, Y., Lin, P. (2018). The Total Risk Analysis of Large Dams under Flood Hazards. Water, 10 (2), 140. doi: https://doi.org/10.3390/w10020140
- SNIP 2.05.03-84 "Bridges and Underpasses" Handbook on Surveying and Design of Railroad and Road Bridge Crossings of Streams. Moscow: Transstroy, 177–186.
- Slavinska, O., Tsynka, А., Bashkevych, I. (2020). Predicting deformations in the area of impact exerted by a bridge crossing based on the proposed mathematical model of a floodplain flow. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (106)), 75–87. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208634
- Morales, R., Ettema, R. (2013). Insights from Depth-Averaged Numerical Simulation of Flow at Bridge Abutments in Compound Channels. Journal of Hydraulic Engineering, 139 (5), 470–481. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000693
- Veremenyuk, V. V., Ivashechkin, V. V., Nemerovets, O. V. (2019). Modeling of Process for Level Changes in Cascade of Two Channel Water Reservoirs in Case of Flooding. Science & Technique, 18 (2), 146–154. doi: https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-2-146-154
- Zhaparkulova, Y., Nabiollina, M., Amanbayeva, B. (2019). Methods of forecasting calculations of breakthrough wave at hydrodynamic accidents waterstorage dam. E3S Web of Conferences, 97, 05033. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199705033
- Chanson, H. (2004). Hydraulics of Open Channel Flow. Butterworth-Heinemann. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-5978-9.x5000-4
- Froehlich, D. C. (2003). User’s Manual for FESWMS FST2DH Two-dimensional Depth-averaged Flow and Sediment Transport Model. Release 3.
- QGIS Training Manual. Available at: https://docs.qgis.org/testing/en/docs/training_manual/
- Greco, M., Mirauda., D., Plantamura, V. (2014). Manning’s Roughness Through the Entropy Parameter for Steady Open Channel Flows In Low Submergence. Procedia Engineering, 70, 773–780. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.02.084
- Al-Hashimi, S. A. M., Madhloom, H. M., Nahi, T. N., Al-Ansari, N. (2016). Channel Slope Effect on Energy Dissipation of Flow over Broad Crested Weirs. Engineering, 08 (12), 837–851. doi: https://doi.org/10.4236/eng.2016.812076
- REEF3D User Guide 19.05. Marine Civil Engineering NTNU Trondheim. Available at: https://reef3d.files.wordpress.com/2019/05/reef3d-userguide_19.05.pdf
- Stepanov, K. A. (2013). Simplified method for simulation of a dam-break wave propagation to protect lands from flooding. Nauchniy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioratsii, 4 (12), 130–140. Available at: http://www.cawater-info.net/bk/dam-safety/files/stepanov.pdf
- Koretskyi, A., Onyshchenko, A., Ostroverh, B., Bashkevych, I., Potapenko, L. (2020). Assessment of the impact of a dam break on the durability of the transport structure. Dorogi i Mosti, 21, 226–235. doi: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2020.21.226
- Vasquez, J. A., Roncal, J. J. (2009). Testing RIVER2D and FLOW-3D for sudden dam-break flow simulations. CDA 2009 Annual Conference. Whistler. Available at: https://www.researchgate.net/publication/327671462_TESTING_RIVER2D_AND_FLOW-3D_FOR_SUDDEN_DAM-BREAK_FLOW_SIMULATIONS
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Artur Onyshchenko, Borys Ostroverkh, Liudmyla Potapenko, Vitalii Kovalchuk, Oleksndr Tokin, Mykola Harkusha, Iryna Bashkevych, Andrii Koretskyi, Nadiia Khvoshchynska, Iryna Rolinska
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.
