Моделирование размыва грунтовых плотин при переливе воды через гребень, прогноз затопления и оценка воздействия волны на объекты нижнего бьефа

Abstract

Объектом исследования являются гидроузлы, образующие потенциально-опасные водохранилища. Цель работы: разработка методики расчета размыва грунтовых плотин при переливе воды через гребень и прогноз затопления нижнего бьефа. Задачи работы: анализ факторов риска при эксплуатации гидроузлов, методов расчета размыва грунтовых плотин при переливе воды через гребень и воздействия на объекты, находящиеся в нижнем бьефе; создание физической модели и измерительного комплекса для регистрации быстропротекающих процессов в бьефах гидроузла при проведении экспериментальных исследований. Проведен анализ факторов риска при эксплуатации гидроузлов. Анализ показал, что причинами аварийных ситуаций могут быть дефекты изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений. Такой же подход к оценке риска аварий гидротехнических сооружений по всей совокупности факторов, влияющих на надежность сооружений, положен в основу методических рекомендаций, разработанных в ФПУП НИИ ВОДГЕО. Для этого по каждому показателю оценки опасности аварий и уязвимости гидротехнических сооружений были составлены перечни факторов риска и их отличи-тельных признаков, характерных для белорусских водохранилищ. Проведен анализ методов расчета размыва грунтовых плотин при переливе воды через гребень и воздействия на объекты, находящиеся в нижнем бьефе. Показано, существующие методы расчета имеют недостатки применительно к построению гидрографа расхода в створе размываемой плотины. Необходимы более полные и глубокие исследования данного явления. Создана физическая модель и измерительный комплекс для регистрации процессов в бьефах гидроузла при проведении экспериментальных исследований. Проведено планирование экспериментальных исследований и проведены опыты по размыву модели плотины при переливе, получены гидрографы расходов. Разработана программа и выполнены расчеты на ЭВМ процесса размыва земляной однородной плотины Клястицкого гидроузла на реке Нища и прохождения волны паводка в отводящем русле реки при сформировавшемся при размыве гидрографе сбросных расходов в створе плотины. Программа расчета получена при решении системы уравнений неустановившегося движения, в которую входят уравнения баланса расхода воды в водохранилище, наносов при размыве плотины и уравнения Сен-Венана.