Влияние движения судов на гидравлическую структуру речного потока и русловые процессы на малых реках: на примере Обского бассейна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.17, кандидат технических наук Палагушкин, Александр Борисович

• Палагушкин, Александр Борисович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Палагушкин, Александр Борисович

Введение.

1 Особенности гидравлической структуры речного потока и русловых процессов на судоходных участках малых рек Обского бассейна.

1.1 Гидрологические особенности малых рек Обского бассейна.

1.2 Судоходные условия и эксплуатация судов при движении на малых реках.

1.3 Суда и судовые составы и обеспечение безопасных условий плавания на малых реках.

2. Натурные исследования влияния движения судов на гидравлическую структуру речного потока и русловые процессы на малых реках Обского бассейна.

3. Разработка и уточнения методов расчетного обоснования безопасных режимов плавания судов на малых реках.

3.1 Теоретические исследования влияния движущихся судов на гидравлическую структуру речного потока.

3.2 Оценка влияния движения судов и судовых составов на изменение направленности и хода руслового процесса

3.3 Оценка динамической просадки' судов при движении по малым рекам.

4. Итоги внедрения результатов исследования в практику проектирования судовых ходов и эксплуатации судов * на малых реках.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние движения судов на гидравлическую структуру речного потока и русловые процессы на малых реках: на примере Обского бассейна»

Современный этап хозяйственного освоения и использования обширных территорий Сибири и Дальнего Востока, повышает требования к научному обоснованию роста и экономического потенциала.

В силу специфических социально-экономических и природных условий этих регионов на первый план выдвигаются проблемы эффективного функционирования транспортной системы, включающую в себя и речной транспорт.

Особую актуальность приобретает проблема обеспечения безопасных условий плавания судов на малых реках, влияние движения судов на уроненный и скоростной режим потоков, изучавшаяся в основном для оценки условий их безопасного плавания. При этом наибольшее влияние уделялось вопросам совершенствования управляемости судов и судовых составов. Наибольший вклад в теорию управляемости внесли исследования Г.И. Ваганова, А.В. Васильева, В.В. Вьюгова, О.И. Гордеева, А.Д. Гофмана, С.Н. Короткова, В.Г. Павленко, Б.В. Палагушкина, A.M. Полунина и JI.M. Рыжова. В этих работах рассматриваются условия безопасного прохождения судов и судовых составов по каналам и рекам при сложившихся на них в данный момент времени гидрологических условиях.

Практика показывает, что при движении судов и судовых составов на внутренних водных путях и, в особенности на малых реках необходимо учитывать не только водоизмещающие характеристики судов, но виды и параметры их движителей винтовые, водометные,' колесные движители в работе не рассматриваются. В связи с этим необходимо выполнить исследования по комплексной оценке влияния судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы.

Целью диссертационной работы является изучение влияния движения судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы на малых реках.

Для достижения поставленной цели диссертационной работы должны быть решены следующие задачи:

- натурные исследования влияния движения судов и судовых составов на уровенный и скоростной режим речного потока малых рек;

- оценка возможных изменений направленности и хода руслового процесса на малых реках под воздействием движения судов и судовых составов; уточнение существующих требований к режиму движения судов и судовых составов на малых реках, с учетом их влияния на русловые процессы;

- теоретические исследования влияния движущихся судов на гидравлическую структуру потока; оценка динамической просадки судов при движении их на малых реках с учетом гидродинамических характеристик судов и судовых составов.

Заключение диссертации по теме «Водные пути сообщения и гидрография», Палагушкин, Александр Борисович

Заключение

Целью диссертационной работы являлось изучение влияния движения судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы на малых реках.

Для достижения поставленной цели диссертационной решены следующие задачи: ; !

- натурные исследования влияния движения судов и судовых составов на уровенный и скоростной режим речного потока малых рек;

- оценка возможных изменений направленности и хода руслового процесса на малых реках под воздействием движения судов и судовых составов;

- уточнение существующих требований к режиму движения судов и судовых составов на малых реках с учетом их влияния на русловые процессы;

- теоретические исследования влияния движущихся судов на гидравлическую структуру потока; ;

- оценка гидродинамической просадки судов при движении их на малых реках с учетом гидродинамических характеристик судов и судовых составов.

Объектом исследования являлись малые реки Обского бассейна и эксплуатирующиеся на них транспортные суда и судовые составы.

Научная новизна заключается в следующем: на основе накопленного опыта эксплуатации судов и судовых составов на малых реках и теоретических исследований влияния движущихся судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы разработана расчетная методика обоснования рабочих режимов их движения на малых реках; Использование результатов работы позволило повысить безопасность движения судов на малых реках Обь -Иртышского бассейна. Основные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и инженерных и научных работников речного транспорта и других отраслей (Новосибирск, 2005-2006 гг.; Барнаул, 2006 г.), Межвузовском научно-координационном совете по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов (Чебоксары, 2006 г.). Основные результаты работы внедрены при коренном улучшении судоходных условий на реке Катунь.

На основе выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Развитие Сибири и Дальнего Востока повышает требования к научному обоснованию роста экономического потенциала регионов.

При этом на первый план выдвигаются проблемы эффективного i функционирования транспортной системы, включающей в себя и речной транспорт.

2. Особую актуальность приобретает проблема обеспечения безопасных условий плавания судов на малых реках, где габаритные размеры не только судовых ходов, но и самих малых рек существенно ограничены.

3. На основе выполненных натурных исследований установлено влияние движения судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы на малых реках, которые необходимо учитывать при проектировании и практическом обеспечении безопасных условий плавания на малых реках.

4. Наибольшее влияние на русловой режим оказывают суда и судовые составы, двигающиеся вверх по течению, поскольку при этом значительно увеличиваются уклоны свободной поверхности воды и, как следствие, скорости течения.

5. Практика показала, что при движении судов и судовых составов на внутренних водных путях и, в особенности на малых реках необходимо учитывать не только водоизмещающие характеристики судов, но и параметры их движителей. В связи с этим выполнено исследование по комплексной оценке влияния судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы.

6. Даны рекомендации по установлению безопасного режима движения судов и судовых составов на малых реках.

Исследования по диссертационной работе выполнены лично автором на кафедре ВПГ и ГЭ и на реках Катунь, Томь, Чарыш и Чулым в 2004-2006 гг. Все натурные исследования проводились под руководством и при личном участии автора диссертации.

7. На основе обработки натурных данных получена эмпирическая зависимость для определения динамической просадки водоизмещающих судов. При этом входящие в нее коэффициенты определены для условий рек Катунь, Чарыш, Томь и Чулым.

8. На основе теоремы об изменении количества движения получено расчетное уравнение, позволяющее определять численные значения возможностей просадки уровней воды при движении судов и судовых составов.

При решении поставленных задач автором учитывались результаты выполненных ранее научно-исследовательских работ, накопленный отечественный и зарубежный опыт. В основу методики исследования положены статистические и аналитические методы. Наиболее существенные результаты, полученные автором, и их новизна заключаются в следующем: на основе накопленного опыта эксплуатации судов и судовых составов на малых реках и теоретических исследований влияния движущихся судов на гидравлическую структуру потока и русловые процессы, разработана расчетная методика обоснования режимов их движения на малых реках.

Рекомендации автора были внедрены при коренном улучшении судоходных условий на реке Катунь.

Результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на различного рода научно-технических конференциях и совещаниях: профессорско-преподавательского состава и инженерных и научных работников речного транспорта и других отраслей (Новосибирск, 2005-2006 гг.; Барнаул, 2006 г.), Межвузовском научно-координационном совете по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов (Чебоксары, 2006 г.). Основные теоретические положения и практические решения опубликованы в 8 статьях, список которых приведен ниже.

По теме диссертации опубликовано 8 статей в открытой печати, перечень которых приведен в списке литературы:

1. Палагушкин, А. Б. Натурные, исследования движения, судов на уровенный и скоростной режим перекатов [Текст] / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. - Новосибирск, 2003. - Вып. 7. - С. 142-143.

2. Палагушкин, А.Б. Оценка просадки судов на течении [Текст] / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. - Новосибирск, 2006. - Вып. 9. - С. 177-178.

3. Палагушкин, А.Б. Влияние движущихся судов на гидравлическую структуру речного потока [Текст] / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. -Новосибирск, 2006. - Вып. 9. - С. 178-179.

4. Палагушкин, А.Б. Оценка влияния движения судов на русловые процессы [Текст] / А.Б. Палагушкин //. Науч. проблемы трансп., Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 2007. - № 1. - С. 46-48.

5. Палагушкин, А.Б. Влияние движения судов на русловые процессы [Текст] / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. - Новосибирск, 2007. - Вып. 10. -С. 234-236.

6. Палагушкин, А.Б. Некоторые итоги внедрения результатов исследования влияния движения судов на русловые процессы на малых реках [Текст] / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. - Новосибирск, 2007. - Вып. 10. -С. 236.

7. Палагушкин, А.Б. Исследование влияния движения судов на русловые процессы на малых реках [Текст] / А.Б. Палагушкин // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и инженерно-технических работников речного транспорта и других отраслей / НГАВТ. - Новосибирск, 2007. - ч.1. - С. 101-102.

8. Палагушкин, А.Б. Влияние движения судов на русловые процессы и судоходные условия на малых реках [Текст] / А.Б. Палагушкин, В. М. Ботвинков // Речной транспорт. - М., 2007. - № 4. - С 76-77. i

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Палагушкин, Александр Борисович, 2007 год

1. Анфимов, В.Н. Судовые тяговые расчеты / В.Н. Анфимов, Т.И. Ваганов, В.Г. Павленко. М.: Транспорт, 1978. - 216 с.

2. Алексеевский, Н.И. Проблемы гидрологии и гидроэкологии / Н.И. Алексеевский // Сборник науч. трудов МГУ. М., 1999. - 399 с.

3. Алтунин, С.Т. Выправительные, защитные и регулировочные сооружения на реках / С.Т. Алтунин. М.: Сельхозиздат, 1947. - 176 с.

4. Барышников, Н.Б. Антропогенное воздействие на русловые процессы / Н.Б Барышников. Л.: ЛГМИ, 1990. - 140 с.

5. Басин, А.И. Гидродинамика судна / А.И. Басин, В.Н. Анфинов. Л.: Реч. трансп., 1961.

6. Бегам, Л.Г. Гидравлика, гидрология, гидрометрия / Л.Г. Бегам, B.C. Муромой, Л.Н. Копац. М.: Транспорт, 1976. - 200 с.

7. Бегам, Л.Г. Регулирование водных потоков при проектировании дорог / Л.Г. Бегам, B.C. Алтунин, Б.Ш. Цыпин. М.: Транспорт, 1977. - 304 с.

8. Беркович, К.М. Регулирование речных русел / К.М. Беркович. М.: МГУ, 1992.- 101 с.

9. Беркович, К.М. Экологическое русловедение / К.М. Беркович, Р.С. Чалов, А.В. Чернов. М.: Геос, 2000. - 331 с.

10. Ботвинков В.М. Проектирование мероприятий по улучшению судоходных условий в узлах слияния рек / В.М. Ботвинков, О.И. Гордеев, В.В. Дегтярев. Новосибирск: НИИЖТ, 1981. - 89 с.

11. Боровков, B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях / B.C. Боровков. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-288 с.

12. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. М.: Наука, 1986. - 544 с.

13. Ваганов, Г.И. Эксплуатация секционных составов / Ваганов Г.И. М.: Транспорт, 1974. - 192 с.

14. Васильев, А.В. Управляемость судов / Васильев А.В. JL: Судостроение, 1989. - 327 с.

15. Ван-Ланерн. Сопротивление, пропульсивная качества и управляемость судов / Ван-Ланерн. Л.: Гос. изд. судостр. промышл., 1957. - 310 с.

16. Гендельман, М.М. Гидроморфологические закономерности свободного меандрирования речных русел и пути их инженерного использования (например реки Иртыш): автореф. дис. . канд. техн. наук / М.М. Гендельман. - Л., 1982. - 16 с.

17. Межвузовский межведомственный научно-технический сборник. Гидравлика и гидротехника. Киев:; Техника, 1975 - 128 с.

18. Гниломедов, Е.В. Процессы массообмена между потоком и речными отложениями / Е.В. Гниломедов. М.: МГУ, 1996. - 23 с.

19. Гордеев, О.И. Метод расчета управляемости толкаемых составов при больших углах дрейфа / О.И. Гордеев // Труды НИИВТ. Новосибирск, 1970.-вып. 45.-С. 29-44.

20. Гофман, А.Д. Теория и расчет поворотливости судна / А.Д. Гофман. -Л.: Судостроение, 1971.-298 с.

21. Гришанин, К.В. Водные пути / К.В. Гришанин, В.В. Дегтярев. М., Транспорт, 1986. - 399 с.

22. Гришанин, К.В. Динамика русловых потоков / К.В. Гришанин. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 312 с.

23. Гришанин, К.В. Устойчивость русел и каналов / К.В. Гришанин. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 144 с.

24. Дегтярев, В.В. Антропогенные изменения гидрологического режима и русловых процессов рек / В.В. Дегтярев. Новосибирск, 1994. - 80 с.

25. Дегтярев, В.В. Водные пути / В.В.Дегтярев, В.М. Селезнев, Р.Д. Фролов. М.: Транспорт, 1980. - 328 с.

26. Дегтярев, В.В. Улучшение судоходных условий сибирских рек / В.В. Дегтярев. М.: Транспорт, 1987. - 176 с.

27. Зачесов, В.П. Совершенствование работы флота Сибири и Дальнего Востока / В .П. Зачесов. Новосибирск: НИИВТ, 1991. - 102 с.

28. Зачесов, В.П. Речной транспорт Оби / В.П. Зачесов, И.А. Рагулин. -Новосибирск, 1997. 312 с.

29. Зачесов, В.П. Экономическая география воднотранспортных бассейнов Сибири и Дальнего Востока. / В.П. Зачесов, И.А. Рагулин. Новосибирск: Сибирское соглашение, 2001. - 404 с.

30. Иващенко, А.Т. Неразмывающая скорость течения на откосе / А.Т. Иващенко // Труды НИИВТ. Гидротехнические и путевые работы на судоходных реках. Новосибирск, 1979. - вып. 143. - С. 42 - 48.

31. Карасев, Б.В. Основы гидравлики сельскохозяйственноговодоснабжения и канализации / Б.В. Карасев Минск, 1976. - 368 с.j i

32. Караушев, А.В. Речная гидравлика / А.В. Караушев JL: Гидрометеоиздат, 1969. - 416 с.

33. Картвелишвили, Н.А. Потоки в недеформируемых руслах / Н.А. Картвелишвили Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 279 с.

34. Кондратьев, Н.Е. Гидроморфологические процессы и методы их изучения / Н.Е. Кондратьев JL: Судостроение, 1968. - 32 с.

35. Кондратьев, Н.Е. Основы гидроморфологической теории руслового процесса / Н.Е. Кондратьев Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.

36. Кондратьев, Н.Е. Теоретические основы прогнозов деформаций реечного русла / Н.Е.Кондратьев, И.В.Попов, Б.Ф. Снищенко. Л., 1971. -17 с.

37. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн. М.: Наука, 1974. - 833 с.

38. Коротков, С.Н. Просадка судов в стесненных речных условиях / С.Н. Коротков, Т.В. Горнушкина // Совершенствование гидродинамическихкачеств судов и составов на внутренних водных путях: сб. науч. тр. -Новосибирск: НИИВТ, 1991. С. 7-9.

39. Мелконян, Т.Н. Гидравлические исследования процессов ввода типового судна в камеру шлюза и вывода из нее / Т.Н. Мелконян, В.В. Дорофеев М.: Морттехинформреклама, 1991. - 28 с.

40. Павленко, В.Г. Ходкость и управляемость судов / В.Г. Павленко. М.: Транспорт, 1991.-897 с.

41. Палагушкин, А.Б. Оценка просадки судов на течении / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2006. - Вып. 9. - С. 177178.

42. Палагушкин, А.Б. Влияние движущихся судов на гидравлическую структуру речного потока / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. -Новосибирск, 2006. Вып. 9. - С. 178-179.

43. Палагушкин, А.Б. Оценка влияния движения судов на русловые процессы / А.Б. Палагушкин // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 2007. - № 1. - С. 46-48.

44. Палагушкин, А.Б. Некоторые итоги внедрения результатов исследования влияния движения судов на русловые процессы на малых реках / А.Б. Палагушкин // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 2007. - Вып. 10.-С. 236.

45. Палагушкин, А.Б. Влияние движения судов на русловые процессы и судоходные условия на малых реках / А.Б. Палагушкин, В. М. Ботвинков // Реч. трансп. М., 2007. - № 4. - С. 76-77.

46. Палагушкин, Б.В. Об адекватности математической модели движения судна. / Б.В. Палагушкин, В.В. Вьюгов // Матер, междунар. научн. -техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана» 1996. -С. 217-222.

47. Полунин, A.M. Присоединение массы системы тел в идеальной несжимаемой жидкости в приложении к судам и составам внутреннего плавания: автореф. дис. . д-ра тех. наук: 05.08.01 Теория корабля / A.M. Полунин. Горький, 1973. - 33 с.

48. Потапов А.Д. Экология / А.Д. Потапов. М.: Строительство, 2002. -446 с.

49. Проектирование судовых ходов на свободных реках / Труды ЦНИИЭВТ.-М., 1964.-Вып. 36.-261 с.

50. Ржаницын, Н.А. Руслоформирующие процессы рек / Н.А. Ржаницын. -JL: Гидрометеоиздат, 1985. 263 с.

51. Ромашин, В.В. О структурном подходе к русловой морфометрии / В.В. Ромашин // Труды ГГИ. Д., 1969. - Вып. 169. - С. 18-34.

52. Руководство по проведению комплексных изысканий на малых реках. -М.: Транспорт, 1970. 171 с.

53. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации выправительных сооружений из гранита. -М.: Транспорт, 1971. 172 с.

54. Русловые процессы и водные пути на реках Обского бассейна -Новосибирск: РИПЭЛ плюс, 2001.-300 с.

55. Семнадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: межвузовский научно-координационный совет. Эрозия. Устье. Русло: доклады и сообщения. Краснодар, 2002. - 192 с.

56. Современное состояние водных путей и проблемы русловых процессов: сборник статей. -М.: МГУ, 1999. 130 с.

57. Улучшение судоходных условий на сибирских реках: сб. науч. тр. -Новосибирск: НГАВТ, 1988. 152 с.

58. Фидман, А.И. Водное строительство Германии / А.И. Фидман. М., 1923,-113 с.

59. Хортон, Р.Е. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрофизический подход к количественной морфологии / Р.Е. Хортон -М., 1948.- 154 с.

60. Чалов, Р.С. Речные излучины / Р.С. Чалов, А.С. Завадский, А.В. Панин. -М.: МГУ,-2004.-371 с.

61. Ч^к^нев, А.И. Водные пути / А.И. Черкенев, К.В. Гришанин. JL: Гидрометеоиздат, 1975.-472 с.

62. Чернышев, Ф.М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек / Ф.М. Чернышев. -Новосибирск: Наука, 1973. 328 с. ;

63. Чоу, В.Т. Гидравлика открытых каналов / В.Т. Чоу. М., 1969. - 464 с.

64. Шеренков, И.А. Прикладные плановые задачи гидравлики спокойных потоков / И.А. Шеренков. М.: Энергия, 1978. - 240 с.

65. Babinski, Z. Wspolczesne procesy korytowe dolnej Wisfy / Z. Babinski // Prace geograficzne Wroclaw, Warszawa, Krakow, 1992. - Nr. 157.-172 s.

66. Dedkov, A.P. The relati onchip betweensediment yield and drainage basin area / A.P. Dedkov // Sediment Transfer through the Fluvial System. 2004. -Publ. 288.

67. Galey, V.J. Causes of river bed degradation / V.J. Galey // Water Resource Redearch.- 1983.-vol. 19.-X 25.-P. 1057-1090.

68. Jansson, V. Land erosion by water in different climates / V. Jansson -JUNGI Rapp, 1982.-V. 57.

69. Leopold L.B. River-channel patterns: braided, meandering and straight / L.B. Leopold, M. G. Wolman // U. S. Geolodgical Survey Professional Paper-1957.-N282-B.

70. Mocmore, С. Flou around bends in stable channels / C. Mocmore // Proc. Of the Amer. Soc. Of Civ. 1943. - Eng. 3.

71. Ободовський, О.Г. Вплив руслоформируючих витрат води на формування русел середшх i малих pinoK YKpai'HCKoi РСР / О.Г. Ободовський, С.М. Лисогор, С.С. Цайтц // Вюник Кшв. ун-ту. Географ1я. -1990. -Вип. 32.

72. Schuckry, A. The flow around bends in open flume / A. Schuckry / Thans. Amer. Soc. Civ. Engr. 1950. - Vol. 115.

73. Tan, Rishang River training works in Gezhouba Project on the Yangtze / Rishang Tan, Shusen Ye // Selected papers on sedimentation and river engineering. Wuhan, 1990.

74. Walling, D.E. Erosion and sediment yield: a global overview / Walling D.E., Webb B.W. // Erosion and Sediment yield: Global and Regional Perspectives. -1996.-Publ. 236.