ИСТИНА

Целью проекта являлось экспериментальное исследование гидравлического сопротивления элементов шероховатости в виде равномерно расположенных по руслу стержней, высота которых превышает глубину потока. Результаты исследования могут быть использованы при разработке формул стекания воды по склонам, имеющих в настоящее время сугубо эмпирический характер. Между тем скорость склонового стекания воды является ведущим фактором в моделях эрозии почв. Полученные результаты будут также полезны при расчете скорости течения на затопленных поймах. Надо полагать, что данные по гидравлическому сопротивлению элементов шероховатости в виде стержней (свай) будут совершенно необходимы для расчета плотности стояния свай в селевых руслах, на участках подлежащих защите от селей, т.к. при определенной эквивалентной шероховатости русла селевой поток приобретает стационарный характер (патент РФ № 2490392 от 20.08.2013 «Селегаситель»). Исследования проводились на гидравлическом летке длиной 10 м и шириной 0,1 м. Боковые стенки лотка были гладкими (оргстекло), а фальш-дно гладким или оклеивалось песком со средним размером зерен 0,13 мм в диапазоне уклонов от 1 до 5 градусов. В качестве элементов дополнительной шероховатости служили стержни квадратного или круглого сечения, изготовленные из дерева или металла, а также, а также пластины, заменявшие т-образный профиль, который не удалось приобрести в торговой сети. Стержни и пластины располагали в потоке по регулярной схеме с различной плотностью - от 125 до 625 шт. на квадратный метр. Расход воды определяли по водомерному счетчику, глубину потока игольчатой рейкой с точностью 0,1 мм. Поскольку уровень воды в лотке пульсировал, что затрудняло визуальную определение среднего положения уровня воды, был сконструирован и изготовлен контактный уровнемер и написана соответствующая программа, что позволило существенно повысить точность определения среднего уровня воды. Отметку поверхности воды в створе определяли по 10 точкам. Среднюю скорость рассчитывали по расходу воды и живому сечению потока. Теоретический анализ проблемы, выполненный с использованием представлений о движении многофазных сред, показал, что при неизменной объемной концентрации стержней в потоке с уменьшением их размеров гидравлическое сопротивление растет. По результатам измерений вычисляли общее сопротивление по уравнению Шези, а затем сопротивление дна по уравнению Зегжды для равномерной зернистой шероховатости. Разность между этими величинами принимали за сопротивление стержней. Вычисленные значения коэффициента сопротивления стержней круглого и квадратного сечения находятся в линейной зависимости от удельной площади их сечения и в обратной зависимости от их диаметра. Таким образом теоретические выводы получили экспериментальное подтверждение. Коэффициент гидравлического сопротивления пластин находится в прямой зависимости от их миделя. Измерение продольного профиля на отрезке лотка со стержнями показало, что при определенной плотности стояния стержней происходит гидравлический скачок.