Расчетная модель размыва грунтовых плотин при переливе

Перелив воды через гребень грунтовой плотины приводит к ее быстрому разрушению. Образующаяся в нижнем бьефе волна прорыва ведет к тяжелым экономическим и социальным последствиям. Точность расчета параметров волны прорыва зависит от точности построения гидрографа расхода в створе размываемой плотины. На основании экспериментальных данных разработана расчетная схема размыва грунтовой плотины при переливе. В соответствии с этой схемой размыв разделен на две стадии. На первой стадии происходит размыв низовой упорной призмы. Отметка гребня со стороны верховой бровки остается постоянной. На второй стадии наблюдается интенсивное снижение гребня. При этом размываемый массив имеет форму водослива практического профиля. На основании этой схемы разработана математическая модель, в соответствии с которой рассматриваются совместно уравнения деформации и движения потока. Данная модель хорошо согласуется с физической картиной размыва при быстром нарастании паводка и известной ширине размыва, например, при расчете размываемых вставок резервных водосбросов. В общем случае и при отсутствии ограничений по ширине (пространственная задача) в расчетных формулах появляется еще одна неизвестная величина – ширина потока в створе размыва. Описаны особенности физической картины размыва для такого случая, приведен и проанализирован ряд известных формул по определению ширины размыва. Выбрано уравнение, которое хорошо вписывается в предложенную математическую модель, что дает возможность адаптировать ее для пространственных условий размыва. Расчеты по данной методике позволяют построить гидрограф расхода в створе размываемой плотины.

1. Векслер, А. Б. Надежность, социальная и экологическая безопасность гидротехнических объектов: оценка риска и принятие решений / А. Б. Векслер, Д. А. Ивашинцов, Д. В. Стефанишин СПб.: Изд-во «ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева», 2002. 591 с.

2. Богославчик, П. М. Гидравлический расчет резервного водосброса с размываемой вставкой / П. М. Богославчик // Водное хозяйство и гидротехническое строительство: Республиканский межведомственный сборник. Минск: Вышэйш. шк., 1990. Вып. 19. С. 24–30.

3. Богославчик, П. М. К расчету размыва однородной плотины из песчаных грунтов при переливе через гребень / П. М. Богославчик, И. В. Филиппович // Известия вузов СССР. Энергетика. 1983. № 2. С. 100–105.

4. Филиппович, И. В. Исследование размыва резервного водосброса на крупномасштабных моделях / И. В. Филиппович, П. М. Богославчик // Водное хозяйство и гидротехническое строительство Республиканский межведомственный сборник. Минск: Вышэйш. шк., 1986. Вып. 15. С. 68–73.

5. Каниболоцкий, А. А. Динамика размыва плотины хвостохранилища переливающимся потоком воды / А. А. Каниболоцкий // Осушение месторождений, рудничная гидрогеология, специальные горные работы, гидротехника: темат. сб. науч. тр. Белгород: ВИОГЕМ, 1980. С. 93–98.

6. Херхеулидзе, И. И. Эмпирические зависимости для расчета элементов прорыва завальных плотин / И. И. Херхеулидзе, В. И. Виноградова, Н. В. Рухадзе // Гидрологические и гидротехнические основы проектирования противоселевых сооружений: тр. Закавказ. науч.-исслед. гидрометеор. ин-та. Ленинград: Лениздат, 1972. Вып. 46 (40). С. 181–206.

7. Косарев, С. Г. Методика расчета развития прорана в теле однородных земляных намывных плотин вследствие возникновения аварийных ситуаций / С. Г. Косарев // Гидротехническое строительство. 2012. № 4. С. 17–20.

8. Прудовский, A. M. Образование прорана при прорыве земляной плотины / А. М. Прудовский // Безопасность энергетических сооружений: науч.-техн. и производ. сб. М.: АО «НИИЭС», 1998. Вып. 2–3. С. 67–79.

9. Пономарчук, К. Р. Оценка влияния раскрытия прорана в грунтовой плотине на гидравлический режим нижнего бьефа / К. Р. Пономарчук // Роль природообустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК: материалы Междунар. науч.-практ. конф. М.: МГУП, 2007. Ч. I. С. 273.

10. Пономарчук, К. Р. Оценка параметров развития прорана при разрушении грунтовой плотины / К. Р. Пономарчук // Природообустройство. 2011. № 3. С. 77–82.