Улучшение судоходных условий на р. Иртыш в районе г. Семей на основе гибридного моделирования

Аннотация

В статье представлены результаты комплексного исследования, направленного на улучшение судоходных условий на лимитирующем участке реки 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 уровней 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.