Введение к работе
Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена решению ряда вопросов, касающихся определения гидродинамических параметров волн перемещения, включая уровенный и скоростной режимы нестационарных потоков, образующихся при частичном разрушении гидротехнических сооружений различного типа и размеров или элементов их механического оборудования. Выбор экспериментальной и расчетной схематизации частичного разрушения гидротехнического водоподпорного сооружения основывается на том, что при большинстве аварий образуется проран, горизонтальные размеры которого существенно меньше общей длины напорного фронта, а вертикальные могут быть меньше или равны высоте сооружения в месте его образования. Как правило, наибольший интерес с практической точки зрения представляют параметры прямой положительной волны перемещения (волны прорыва). Такая информация используется для определения скорости распространения волны, времени начала и продолжительности затопления, глубины и площади затопления территории. Это необходимо для разработки мероприятий по эвакуации населения, ликвидации последствий затопления и оценки возможного ущерба при аварии на гидротехническом сооружении.
Своевременность выполнения работы обусловлена неудовлетворительным состоянием водоподпорных бетонных и грунтовых сооружений ряда гидроузлов. Последнее можно отнести как к бетонным сооружениям, так и металлическим конструкциям транспортных гидротехнических сооружений (судоходным шлюзам). Сказанное выше подтверждается рядом аварий, имевших место в последнее десятилетие, как в нашей стране, так и за рубежом.
Анализ литературных источников по теме диссертации показал, что до настоящего времени остается достаточное количество нерешенных задач по описанию волновых процессов, возникающих при частичном разрушении гидротехнических сооружений. В большинстве они касаются постановки граничных условий в створе образования прорана и расчета параметров неустановившегося водного потока, как в верхнем так и нижнем бьефах гидроузлов, накопителей жидких отходов и других объектов.
Цель работы. Получение экспериментальных данных о параметрах волн перемещения в верхнем и нижнем бьефах, образующихся при частичном разрушении водоподпорного фронта модельного сооружения, и сопоставительный анализ экспериментальных данных с результатами расчета, полученных с
помощью различных методов расчета параметров нестационарных потоков.
Научная новизна работы. Получены новые экспериментальные данные о параметрах волн, возникающих в верхнем и нижнем бьефах при частичном разрушении моделей гидротехнических сооружений. Предложен ряд методов расчета параметров волны прорыва, для различных сценариев аварии.
Практическая значимость работы. Полученные
экспериментальные данные могут использоваться при тестировании математических моделей и методов численных расчетов параметров волн перемещения. Рассмотренные способы задания граничных условий в случае частичного разрушения сооружения или его элементов позволяют более точно определять параметры волн, а, следовательно, обоснованно прогнозировать последствия аварийных ситуаций.
Результаты работы могут быть использованы при разработке обязательного раздела декларации безопасности гидротехнических сооружений, связанного с оценкой последствий аварийных ситуаций при разрушении напорного фронта.
Работа выполнена в рамках тематического плана научных исследований НГАСУ (Сибстрин) - "Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф" при финансовой поддержке:
Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 04 - 01 - 00040 и 07 - 01 - 00015);
Федерального агентства по образованию Российской Федерации, Программа - Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы). Мероприятие 2. Подраздел 2.1.2. Проведение фундаментальных исследований в области технических наук.
Публикации. Материалы диссертации представлены в 4 статьях, опубликованных в изданиях рекомендованных.ВАК РФ. Из них 2 в журнале "Прикладная механика и техническая физика" и 2 в журнале "Известия высших учебных заведений. Строительство", а также в тезисах докладов двух всероссийских конференций.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на трех научно-технических конференциях ППС Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) в 2006-2008 г.г., на IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых в Институте теплофизики им. С. С. Куталадзе СО РАН (2006 г.), на молодежной конференции в Институте теоретической и прикладной механики, им. С. А. Христиановича (2008 г.).
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы состоящего из 75 наименований, в том числе 14 на иностранных языках. Содержит 143 страницы печатного текста, включает 50 рисунков, в том числе 3 приложения в объеме 49 страниц.
