Щеглов Денис Александрович, младший научный сотрудник отдела русловых процессов
199004, Санкт-Петербург, 2-я линия В.О., д. 23
Shcheglov Denis Alexandrovich, Junior Researcher at the Department of Riverbed Processes
199004, Saint Petersburg, 2nd line V.O., 23
Католиков Виктор Михайлович, заведующий отделом русловых процессов, ведущий научный сотрудник, к.т.н., доцент по специальности «Гидравлика и инженерная гидрология»
199004, Санкт-Петербург, 2-я линия В.О., д. 23
Katolikov Victor Mikhailovich Head of the Department of Riverbed Processes, Senior Researcher, KTN, Associate Professor specializing in “Hydraulics and Engineering Hydrology”
199004, Saint Petersburg, 2nd line V.O., 23
В статье представлены результаты комплексного исследования, направленного на улучшение судоходных условий на лимитирующем участке р. Иртыш в районе г. Семей (Верхний и Нижний Жанасемейские перекаты, 2900–2904 км судового хода). Исследование базируется на методологии гибридного (совмещенного) гидравлического моделирования, интегрирующего численные расчеты в программном комплексе HEC-RAS и эксперименты на пространственной физической модели. Цель работы – сравнительный анализ эффективности и обоснование параметров двух вариантов регулирующих гидротехнических сооружений (продольной и поперечной запруд) для обеспечения гарантированных глубин в меженный период. Проведена верификация численной модели и тарировка физической модели по данным натурных наблюдений. Установлено, что оба варианта обеспечивают значительное повышение уровня воды (до 92 см для продольной и до 62 см для поперечной запруды) при меженном расходе 625 м3/с. Выявлен и количественно оценен негативный эффект в виде косоструйного течения (до 1.5 м/с) для варианта с продольной запрудой, что потребовало коррекции ее положения. На полуразмываемой физической модели исследованы морфодинамические процессы в паводковый период (расход 3500 м3/с) и выявлены зоны потенциальных размывов, угрожающих устойчивости сооружений. Для каждого варианта разработаны и апробированы на модели инженерные мероприятия по защите от размывов (укрепление гибкими железобетонными матами и валунной отсыпкой). Доказана взаимодополняемость и высокая эффективность комбинирования численных и физических методов моделирования для получения достоверных и комплексных инженерных решений.
The article presents the results of a comprehensive study aimed at improving navigable conditions in the limiting section of the Irtysh River in the Semey area (Upper and Lower Zhanasemeisky ridges, 2900-2904 km of navigation). The research is based on the methodology of hybrid (combined) hydraulic modeling, which integrates numerical calculations in the HEC-RAS software package and experiments on a spatial physical model. The purpose of the work is a comparative analysis of the effectiveness and justification of the parameters of two variants of regulating hydraulic structures (longitudinal and transverse dams) to ensure guaranteed depths during the inter–ice period. Verification of the numerical model and calibration of the physical model based on field observations were carried out. It was found that both options provide a significant increase in water levels (up to 92 cm for the longitudinal and up to 62 cm for the transverse dam) at an intermediate flow rate of 625 m3/s. A negative effect in the form of a cross-jet flow (up to 1.5 m/s) was identified and quantified for the option with a longitudinal dam, which required correction of its position. Using a semi-collapsible physical model, morphodynamic processes during the flood period (flow rate of 3500 m3/s) were studied and areas of potential erosion threatening the stability of structures were identified. Engineering measures to protect against erosion (reinforcement with flexible reinforced concrete mats and boulder filling) have been developed and tested on the model for each variant. The complementarity and high efficiency of combining numerical and physical modeling methods to obtain reliable and integrated engineering solutions are proved.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.