Речной гидродинамики

Модели мелкой воды в задачах речной гидродинамики

---

зимы может теряться от 1 м
3
/с до 3–4 м
3
/с (при сильных морозах). В мате-
матической модели принято, что потери расхода на льдообразование при 
практически полном ледоставе составляют (в створе Рублевской плотины) 
1 м
3
/с на каждые – 10
о
С температуры воздуха. Далее предполагается, что в 
процессе ледостава этот расход умножается на понижающий коэффициент, 
пропорциональный сплошности ледяного покрова.
Как известно, максимальные кратковременные потери расхода на Ру-
блевской плотине при ледоставе составляют от 10–12 м
3
/с до 20–25 м
3
/с. 
Примерно 10–15% от этой величины уходит непосредственно на увеличе-
ние толщины льда, а основные потери, как уже отмечалось выше, вызваны 
увеличением гидравлических сопротивлений подледного потока, а также 
увеличением сопротивлений в местах образования зажоров и при шугоходе. 
Здесь следует отметить, что в общем объеме потерь стока (а не расхода) в 
период ледостава на намерзание льда может уходить до 50%.
Дополнительные гидравлические сопротивления водному потоку. На-
чиная с момента начала ледостава, в расчет по компьютерной модели 
включается так называемая «диаграмма В.А. Бузина» (Рис.5.6.1), которая 
связывает тип ледовых явлений (ледостав, шугоход, зажор) со скоростью 
течения в реке и температурой воздуха. В свою очередь, каждый из этих 
типов характеризуется своим дополнительным коэффициентом гидрав-
лического сопротивления, который должен добавляться к коэффициен-
ту гидравлического сопротивления русла в безледном потоке. При этом 
дополнительный коэффициент шероховатости по Маннингу для течения 
подо льдом принимается равным 0,02 (по литературным источникам и из 
опыта расчета других объектов), для зажорных участков увеличивается до 
0,05 (может уточняться на основе обработки натурных данных), затем для 
условий шугохода он постепенно уменьшается и с переходом к условиям 
свободного от шуги открытого потока (при приближении к оси абсцисс с 
нулевой температурой) обращается в ноль. Повышение гидравлических 
сопротивлений ведет к уменьшению скоростей течения и повышению 
глубин потока, за счет чего происходит частичная аккумуляция расхода 
и уменьшается приток к Рублевской плотине и водозаборам. После уста-
новления ледостава и соответствующего изменения параметров течения 
приток к Рублевскому гидроузлу в значительной степени восстанавлива-
ется, однако остаются потери расхода, связанные с нарастанием толщины 
ледяного покрова.
Скорости течения на перекатах, где могут образовываться зажоры. Из 
диаграммы В.А. Бузина видно, что условия образования зажоров весьма 
чувствительны к скоростному полю течения. Достоверно смоделировать 
скоростное поле на перекатах возможно только при наличии нескольких на-
дежных поперечных сечений по длине переката. Такие данные в эксплуати-
руемую компьютерную модель «Река Москва» не заложены (поперечники в 
ней располагаются на расстоянии от 500 м до 1500 м друг от друга).