Главная » Просмотр файлов » Автореферат

Автореферат (1151668)

Файл №1151668 Автореферат (Совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений)Автореферат (1151668)2019-07-03СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописи

Медведев Сергей Сергеевич

Совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений

Специальность 05.23.07 – Гидротехническое строительство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва – 2007 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском

институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ) Россельхозакадемии в отделе гидротехники, лаборатории русловых процессов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Гарибин Павел Андреевич

доктор технических наук, профессор

Соболь Станислав Владимирович

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Штеренлихт Давид Вениаминович

Ведущая организация: ОАО «Инженерный центр ЕЭС»

Институт Гидропроект

Защита состоится « 31 » мая 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, Москва, Б.Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Автореферат разослан «13 » апреля 2007г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета,

доктор технических наук Исаева С.Д.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Для обеспечения проектирования, строительства и надежной, безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на реках, транспортирующих наносы, совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений является актуальной проблемой, решение которой должно базироваться на современных разработках в области теории руслового процесса. За последнее десятилетие при эксплуатации гидротехнических сооружений значительное их количество вышло из строя и стало представлять реальную экологическую и социальную опасность. Высокие паводки на больших и малых реках, наводнения в крупных сельскохозяйственных и промышленных регионах, имеющих высокую плотность населения, делают проблему защиты и обеспечения надежного функционирования гидротехнических сооружений, в том числе на гидромелиоративных системах, чрезвычайно актуальной.

Для большинства оросительных систем России водозабор производится из равнинных рек, транспортирующих значительное количество взвешенных и донных наносов, которые, осаждаясь в оросительных каналах, снижают их пропускную способность, а увеличение размывающей способности потока приводит к размыву русла. При очистке оросительных каналов возникает проблема утилизации и размещения выбираемого грунта. При эксплуатации многочисленных подводных переходов газо- и нефтепроводов и других гидротехнических сооружений наблюдаются большое число отказов из-за наружной коррозии труб, механических повреждений и других дефектов, обусловленных оголением и провисанием трубопроводов вследствие развития русловых деформаций. Средняя интенсивность отказов за последние 10 лет составила 0,39 случая на 1000 км газопроводов в год. На ликвидацию аварийных состояний подводных переходов ОАО «Газпром» затрачивает ежегодно более 5 млрд. рублей, а затраты на очистку ирригационных систем от наносов составляют 0,5-0,6 млрд. рублей в год.

Причины возникновения аварийных ситуаций и разрушения речных и мелиоративных сооружений связаны с ошибками проектирования, которые возникают из-за неверных оценок переформирования русел и пойм. Достоверную оценку технической и экологической безопасности гидросооружений получить довольно сложно из-за нарушения естественного хода руслового процесса, вызванного гидротехническим вмешательством в жизнь реки и оттеснением руслового и пойменного потоков выправительными сооружениями.

Вопросы управления твердым стоком в ирригационных каналах и защита речных гидротехнических сооружений входят в круг задач, решаемых в рамках одной проблемы, связанной с изучением русловых процессов.

Анализ существующих методов защиты каналов ирригационных систем и русел рек на участках подводных переходов трубопроводов от размыва (методы крепления берегов и дна гибкими синтетическими материалами, засыпки и укладки заполненных грунтом контейнеров, возведение местных русловыправительных сооружений и др.) показывает их малую эффективность из-за неоднозначного характера последствий, вызванных локальным воздействием защитных мероприятий на естественное развитие руслового процесса. Более эффективные методы защиты основаны на концепции динамически устойчивого русла. Для реализации этой концепции необходимо разработать и теоретически обосновать методы расчета русловых деформаций и технологию формирования динамически устойчивого русла.

Анализ состояния проблемы свидетельствует о необходимости развития и углубления теоретических представлений и экспериментальных исследований влияния русловых процессов на устойчивость гидротехнических сооружений. В связи с этим актуальным является совершенствование и создание новых критериев безопасности и методов диагностики технического состояния и защиты гидротехнических сооружений на размываемых и заиляемых участках русел водотоков, включая мониторинг, ситуационный анализ, прогнозирование, методы расчета и технологию формирования динамически устойчивого русла.

Цели и задачи исследований. Целью исследований является совершенствование теории русловых процессов, разработка способов формирования динамически устойчивого русла, методов расчета русловых деформаций и методов защиты речных и мелиоративных сооружений от негативных процессов размыва и заиления русел для повышения надежности их функционирования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций.

Для достижения цели в диссертации поставлены следующие основные задачи:

- выполнить анализ проблемы эксплуатации речных и гидромелиоративных сооружений, методов расчета руслового потока и деформации русел, а также существующих способов защиты гидросооружений от негативных последствий размыва и заиления русел;

- усовершенствовать теорию русловых процессов для двухфазного потока жидкости, создать математическую модель, связывающую транспортирующую способность потока с деформациями русла;

- разработать методику расчета размыва русел, в которой учитывается связь транспортирующей способности потока с размывом русла;

- разработать методы диагностики и прогнозирования состояния подводных переходов трубопроводов в период их эксплуатации;

- сформулировать принципы и разработать технологию создания динамически устойчивого русла;

- предложить способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на принципах формирования динамически устойчивого русла, и методы расчета параметров защитного слоя из крупных фракций грунта (отмостки) для предотвращения размыва русла;

- сформулировать систему способов защиты гидросооружений ирригационных систем с регулированием режима транспорта наносов в каналах.

Объектом исследования являются речные и гидромелиоративные сооружения, русловые участки в зонах технических коридоров подводных переходов трубопроводов через реку Обь и Алешкинскую протоку, а также через реки Надым, Вятка, Сура, Белая (Краснодарского края). Предмет исследования – влияние русловых процессов в зоне деформированных участков рек и каналов на устойчивость гидротехнических и мелиоративных сооружений.

Методика исследования. Поставленные задачи решались путем проведения теоретических, экспериментальных и натурных исследований. Теоретической и методологической основой выполненных исследований являются классические труды Н.В. Гришанина, Е.А.Замарина, В.В. Пославского, М.В.Потапова, Г.А.Тер-Абрамянца, А.Г.Хачатряна, Х.Ш. Шапиро и других отечественных и зарубежных ученых. В исследованиях использовались разработки в области гидротехники, гидрологии, гидравлики русловых потоков, динамики сплошных сред, аналитического и численного моделирования.

Методика, оборудование и аппаратура, используемые при производстве гидрометрических измерений на участках подводных переходов через водотоки соответствовали требованиям существующих нормативных документов. Обработка данных экспериментальных и натурных исследований проводилась с использованием статистических программ и численных методов.

Научная новизна исследований состоит в разработке эффективных методов защиты гидросооружений, методик инженерных расчетов и технологий, в том числе:

- разработаны новые положения теории насыщения потока разнофракционными грунтами, полученные расчетные зависимости применены в практике проектирования, строительства и эксплуатации речных и гидромелиоративных сооружений;

- впервые теоретически обоснована и подтверждена натурными исследованиями, выполненными автором, методика прогноза деформаций русел рек и каналов в зоне влияния гидротехнических сооружений;

- предложена новая концепция защиты подводных переходов трубопроводов, основанная на выполнении русловыправительных работ гидромеханизированным способом и формировании динамически устойчивого русла;

- предложен метод диагностики состояния подводных переходов трубопроводов, позволяющий планировать эффективную стратегию их эксплуатации и своевременно проводить профилактический ремонт сооружений (взамен дорогостоящего капитального);

- разработан принципиально новый метод защиты каналов оросительных систем от заиления, обеспечивающий регулирование режима транспорта наносов и позволяющий снизить осаждение взвешенных частиц в сооружениях ирригационных систем.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Теоретическое положение о наличии связи между скоростью размыва дна песчаного русла и скоростью диффузии частиц из придонного слоя, подтвержденное результатами натурных исследований.

2. Методика прогнозирования размыва русел рек и каналов, основанная на теории насыщения потока разнофракционными наносами и связи размыва дна с транспортирующей способностью потока.

3. Методика расчета и технология формирования динамически устойчивого русла, включая метод создания защитного слоя намыва из наиболее крупных фракций грунта.

4. Методика диагностики технического состояния подводных трубопроводов с использованием коэффициента безопасности.

5. Методика регулирования режима транспорта наносов в каналах ирригационных систем.

6. Способ защиты русел водотоков от размыва на участках подводных переходов трубопроводов, основанный на формировании динамически устойчивого русла путем одновременного выравнивания поля скоростей водного потока и восстановления естественной отмостки (патент РФ № 2108424).

Достоверность научных результатов. Теоретический подход, используемый для вывода уравнения связи между транспортирующей способностью потока и размывом дна, базируется на общих уравнениях динамики сплошных сред (при наложении ряда условий: малые концентрации твердых частиц в потоке, равенство коэффициентов диффузии однородного двухфазного потока и отсутствие взаимодействия между твердыми частицами). Выдвинутое научное положение (в форме гипотезы) о наличии пропорциональной связи между скоростью размыва дна и скоростью диффузии частиц из придонного слоя было подтверждено результатами экспериментальных исследований автора, а также данными, опубликованными в научной литературе.

Достоверность предложенной методики прогноза русловых деформаций подтверждена результатами натурных исследований полей скорости и мутности, а также данными разновременных русловых съемок в период 1989-2002 гг. на участках технических коридоров через р. Обь (п. Андра) и Алешкинскую протоку, через реки Надым и Вятка.

Обоснованность методики формирования динамически устойчивого русла подтверждена результатами многолетних (13 лет) натурных наблюдений. Данные русловой съемки, проведенной до и после формирования динамически устойчивого русла, и их анализ позволили доказать высокую эффективность предлагаемого способа защиты подводных переходов трубопроводов.

Практическая значимость исследований. Диссертационная работа направлена на решение крупной народно-хозяйственной проблемы, связанной с обеспечением защиты гидросооружений от негативных последствий развития русловых процессов и созданием условий для безаварийной эксплуатации подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Предложенная методика прогнозирования размыва речного русла рекомендуется к использованию во всех областях гидротехнического строительства, в частности, при проектировании, строительстве и эксплуатации противопаводковых защитных сооружений, мостов, струенаправляющих дамб, подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на создании динамически устойчивого русла и защищенный патентом (№ 2108424) реализован при проведении ремонта 18-ниточного перехода магистрального газопровода через р. Обь, что позволило получить экономический эффект 189,9 млн.руб. (в ценах 1999 г.). Экономический эффект от внедрения способа диагностики технического состояния и новой технологии защиты подводных переходов трубопроводов через Алешкинскую протоку составил 284,6 млн.руб. (в ценах 1999 года).

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, определении направлений совершенствования теоретических разработок, участии в изысканиях, проведении длительных натурных экспериментов, системной обработке и анализе результатов, создании моделей и выполнении модельных расчетов, разработке методик для практического использования при проектировании, строительстве и эксплуатации гидросооружений, а также в разработке технических решений, практических выводов и рекомендаций.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном Гидравлическом Конгрессе (МАГИ, С.Петербург, 2002 г.), на Всероссийском гидрологическом съезде (2004г.), на технических совещаниях ОАО «Газпром» (1997-2004 гг.), на II-ой Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (ОАЭ, Дубаи, 2004 г.), на научно-практических конференциях ВНИИГиМ и МГУП (1990-2004 гг.). Научно-технические разработки экспонировались на Международных выставках (Таиланд, Бангкок, 2004; Иордания, Амман, 2005, 2006).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 26 печатных работах, в том числе, в журналах по Перечню ВАК 7, защищены патентами (№ 2108424, № 2115785 и а.с. №1587120).

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
2,28 Mb
Высшее учебное заведение

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов диссертации

Совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6376
Авторов
на СтудИзбе
309
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее