Компьютерное моделирование русловых процессов реки Лены на участке водозабора и водоочистных сооружений города Якутска | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (311) май 2020 г.

Дата публикации: 24.05.2020

Статья просмотрена: 4 раза

Библиографическое описание:

Владимирова, А. А. Компьютерное моделирование русловых процессов реки Лены на участке водозабора и водоочистных сооружений города Якутска / А. А. Владимирова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 21 (311). — С. 482-484. — URL: https://moluch.ru/archive/311/70542/ (дата обращения: 09.07.2020).



В статье рассматривается компьютерная модель русловых процессов, использованная для получения оценок и прогнозов влияния развития русловых процессов на функционирование водозаборных сооружений города Якутска.

Ключевые слова: русловые процессы, компьютерное моделирование, нанос песка, деформация русла.

В последние годы на реке Лена в районе Якутского водного узла происходят интенсивные процессы изменения русла реки с разрушением берегов и обмелением ранее многоводных рукавов и проток со стороны г. Якутска. Дальнейшее развитие событий переформирования русла с перераспределением расхода реки Лена в правосторонние протоки и рукава и отход основного русла к правому берегу может привести к катастрофическому дефициту водных ресурсов для обеспечения водоснабжения г. Якутска и прилегающих к нему населенных пунктов с общим населением порядка 320 тысяч человек

В сложившейся ситуации необходимо проведение тщательного исследования гидродинамических и русловых процессов реки Лена. В данной статье рассматривается компьютерная модель русловых процессов, использованная для получения оценок и прогнозов влияния развития русловых процессов на функционирование водозаборных сооружений города Якутска. Компьютерная модель русловых процессов включает плановую модель транспорта наносов и деформаций дна и цифровую модель рельефа (ЦМР) участка речной долины.

Рис. 1. Цифровая модель рельефа

Компьютерная модель разработана для области Адамовской протоки размерами 2,6 км (по течению реки) на 2 км. В процессе компьютерного моделирования рассматривалась гидрологическая ситуация «межень», которая характеризуется минимальным уровнем воды на посту «Якутск» в летне-осенний период обеспеченностью 3% – 85,18 м БС-77 (-2,05 см над нулем поста). Принято, что в исследуемой области между левым берегом реки и островом Пономарев проходит 45% общего расхода реки, т.е. 3668 м3/с.

Полученные в ходе расчетов значения скоростей течения и уровня воды в ковше водозабора и подходном канале к нему представлены на рисунке 2. Обращает на себя внимание наличие водоворотной зоны в начале подходного канала. Однако это водоворот локализован исключительно в подходном канале и не затрагивает акваторию ковша. С одной стороны, наличие этой зоны благоприятствует аккумуляции наносов в подходном канале. Однако, с другой стороны, она служит естественным препятствием для проникновения в ковш различных загрязнений.

Рис. 2. Моделирование скоростей течения

Для расчета транспорта наносов и оценки морфологических изменений дна использовалась формула Ван-Рейна, расход наносов согласно которому зависит от крупности донных отложений не в явном виде, а через скорость учитывая раздельно донный и взвешенный транспорт. Медианная крупность донных наносов, в соответствии с имеющимися данными отбора их проб на участке, принималась 0,3 мм.

Рис. 3. Изменения высоткой отметки дна

Как показывают результаты расчетов, подходной канал водозабора расположен в относительно тиховодной зоне, вдали от стрежня потока. Стрежень потока прижимается в основном к правому берегу. Опираясь на результаты выполненного моделирования русловых процессов, можно заключить, что заносимость ковша водозабора крайне мала. В основном отложение наносов будет происходить в подходном канале, однако и здесь масштаб этого явления на порядок меньше, чем в целом в области моделирования. За период открытой воды приращение отметок дна в подходном канале не превысит 0,4 м. В самом ковше движение водной массы является слабым. В целом, гидравлический режим внутри ковша вполне обеспечивает бесперебойную работу водозаборных устройств.

Литература:

  1. Булатов О. В., Елизарова Т. Г. Регуляризованные уравнения мелкой воды и эффективный метод численного моделирования течений в неглубоких водоемах // Журнал вычислительной математики и математической физики. — 2011г. — Т. 51, № 1. — 170–184 с.
  2. Гладков Г.Л. Динамика русловых потоков // Учебно-методическое пособие – СПб, СПГУВК, 2010. – 31 с.
Основные термины (генерируются автоматически): подходный канал, компьютерная модель, процесс, Лена, компьютерное моделирование, водозаборное сооружение города Якутска, цифровая модель рельефа, ковш водозабора, якутск, получение оценок.


Ключевые слова

компьютерное моделирование, русловые процессы, нанос песка, деформация русла

Похожие статьи

Экспериментальные исследования правобережного...

Водозаборные сооружения предназначены для подачи воды в каналы на ирригационные

Пропускная способность водозаборного сооружения определялась как с открытыми, так и

‒ рекомендуемое соотношение между расходами воды водозабора и галерей составляет Qгал. =

Применение компьютерной технологии при разработке систем...

Изучение гидравлических явлений на моделях, созданных на основе теории подобия с применением

Одним из проблем при эксплуатации гидротехнических сооружений является размыв дна нижнего бьефа сооружения.

Шукаев Д.Н. Компьютерное моделирование.

Статьи по ключевому слову "учебная компьютерная модель..."

"учебная компьютерная модель": Молодой учёный №3 (83) февраль-1 2015 г. — Данилов О. Е. Демонстрация зависимости интерференционной картины от длин волн, испускаемых точечными источниками, с помощью компьютерной модели.

Построение 3D-модели строений по данным с БПЛА

В трехмерной модели мы использовали ортофотоплан и оцифрованные здания и сооружения. Модель содержит поверхность рельефа местности, строения, объекты дорожной сети, объекты растительности. Трехмерная модель местности была построена на участок «Алатау».

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей выполнено с использованием Matlab/ Simulink r2015b и его расширения — SimScape/SimHydraulics.

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей

Гусева Е. Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб...

Облачный сервис для учебного процесса | Статья в журнале...

При коммерческом применении облачной технологии выделяют несколько моделей: ‒ SaaS (англ.

Любую из этих моделей можно использовать для учебного процесса. Применение зависит от преподаваемой дисциплины и направленности обучения.

Создание цифровой геологической модели для уточнения...

Построение данной цифровой модели проводилось с целью уточнения строения участка работ. Для построения ЦГМ применялся пакет

Перед непосредственным моделированием литологической модели (модель «коллектор-неколлектор») распространением свойств был...

Использование ГИС-технологий в изучении эколого-ландшафтных...

С любой цифровой моделью рельефа можно получить разнообразные параметры, которые принято разделять на следующие группы

Цифровое моделирование рельефа для инженерно-проектных...

Похожие статьи

Экспериментальные исследования правобережного...

Водозаборные сооружения предназначены для подачи воды в каналы на ирригационные

Пропускная способность водозаборного сооружения определялась как с открытыми, так и

‒ рекомендуемое соотношение между расходами воды водозабора и галерей составляет Qгал. =

Применение компьютерной технологии при разработке систем...

Изучение гидравлических явлений на моделях, созданных на основе теории подобия с применением

Одним из проблем при эксплуатации гидротехнических сооружений является размыв дна нижнего бьефа сооружения.

Шукаев Д.Н. Компьютерное моделирование.

Статьи по ключевому слову "учебная компьютерная модель..."

"учебная компьютерная модель": Молодой учёный №3 (83) февраль-1 2015 г. — Данилов О. Е. Демонстрация зависимости интерференционной картины от длин волн, испускаемых точечными источниками, с помощью компьютерной модели.

Построение 3D-модели строений по данным с БПЛА

В трехмерной модели мы использовали ортофотоплан и оцифрованные здания и сооружения. Модель содержит поверхность рельефа местности, строения, объекты дорожной сети, объекты растительности. Трехмерная модель местности была построена на участок «Алатау».

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей выполнено с использованием Matlab/ Simulink r2015b и его расширения — SimScape/SimHydraulics.

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей

Гусева Е. Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб...

Облачный сервис для учебного процесса | Статья в журнале...

При коммерческом применении облачной технологии выделяют несколько моделей: ‒ SaaS (англ.

Любую из этих моделей можно использовать для учебного процесса. Применение зависит от преподаваемой дисциплины и направленности обучения.

Создание цифровой геологической модели для уточнения...

Построение данной цифровой модели проводилось с целью уточнения строения участка работ. Для построения ЦГМ применялся пакет

Перед непосредственным моделированием литологической модели (модель «коллектор-неколлектор») распространением свойств был...

Использование ГИС-технологий в изучении эколого-ландшафтных...

С любой цифровой моделью рельефа можно получить разнообразные параметры, которые принято разделять на следующие группы

Цифровое моделирование рельефа для инженерно-проектных...

Задать вопрос