ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 2 ◊ с. 132-159

І. М. Горбань^*

^* Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна

Моделювання динаміки піщаних кар'єрів у руслових потоках

Gidrodin. akust. 2018, 1(2):132-159

https://doi.org/10.15407/jha2018.02.132

МОВА ТЕКСТУ: Українська

АНОТАЦІЯ

Розвинено двовимірний чисельний метод для розрахунку спільної еволюції водної течії та донної поверхні у відкритих водоймах, який враховує взаємний вплив гідродинамічного й морфологічного процесів. Він поєднує центральну схему "проти течії" Курганова-Ноелля-Петрової для інтегрування рівнянь мілкої води та зважену істотно неосцилюючу схему (WENO) п'ятого порядку, за якою розраховується еволюція донної поверхні. Потужність придонного потоку наносів оцінюється за степеневою формулою Грасса. Моделювання тестової задачі про розмив течією води конічного піщаного пагорба виявило довготермінову стійкість отриманого розв'язку, а також його відповідність даним інших дослідників. Метод застосовано для розрахунку еволюції глибоких піщаних кар'єрів на річковому дні. Отримані результати демонструють утворення на донній поверхні складного рельєфу, коли локалізоване заглиблення трансформується в систему ям та невеликих насипів, що переміщуються разом із течією. Водночас, заглиблення розширюється упоперек потоку, спричиняючи формування великих ерозійних зон на річковому дні. Встановлено, що величина кута розмиву, який характеризує еволюцію кар'єру, залежить від початкової глибини кар'єру й параметрів водного потоку і лежить у межах від 20° до 30°. Отримані оцінки "живучості" піщаних кар'єрів вказують на нелінійну залежність інтенсивності їх засипання та швидкості переміщення від характеристик водної течії. Моделювання еволюції вільної поверхні виявило, що над нерівністю дна генерується інтенсивний хвильовий фронт, форма якого змінюється відповідно до процесів, які відбуваються на донній поверхні. Знайдені оцінки можуть бути використані при організації заходів з запобігання негативним техногенним і природним явищам у річкових акваторіях, викликаним взаємодією великих донних утворень з гідротехнічними спорудами та берегами.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

морфологічний процес, донна поверхня, транспорт наносів, піщаний кар'єр, кут розмиву

ЛІТЕРАТУРА