Речной гидродинамики

Модели мелкой воды в задачах речной гидродинамики

---

Расчеты проводились при расходах воды от 184 м
3
/с до 6000 м
3
/с, значе-
ния которых задавались на входной (верхней) границе расчетного участка. 
На выходной (нижней) границе расчетной области течения, которая была 
выбрана в средней части нижнего порога, задавалось условие сноса гидрав-
лических характеристик потока вниз по течению. Поскольку в этом створе 
наблюдается резкое падение уровней воды, а числа Фруда в поперечном се-
чении больше единицы, возможная погрешность в определении параметров 
потока не сказывается на уровнях в/п Лимниграф и вышележащих створов. 
При каждом фиксированном расходе воды подбирался такой коэффициент 
шероховатости, чтобы рассчитанный уровень по в/п Лимниграф отличался 
от уровня по кривой 
Q
(
z
) не более чем на 5 см. Кривые 
n
(
z
), используемая 
ранее и построенная по результатам численного моделирования, приведены 
на Рис. 6.3.5. Видно качественное отличие этих кривых в нижней части гра-
фиков (при низких уровнях воды) – коэффициенты шероховатости отлича-
ются более чем в два раза. Этому есть достаточно простое объяснение. Дело 
в том, что в/п Лимниграф находится в середине глубокого почти прямоли-
нейного участка русла (плесовой лощины по терминологии, принятой для 
равнинных рек). За этим участком следует нижний порог, гребень которого 
на несколько метров выше средней отметки дна плеса (Рис. 6.3.1, 6.3.2). Это 
приводит к тому, что при малых расходах на участке плеса формируются 
отрицательные уклоны водной поверхности.
Рис. 6.3.5.
Зависимость коэффициента шероховатости от уровня воды в створе водопоста 
«Лимниграф» (по формуле Шези и по математической модели)
При построении кривой 
Q
(
z
) принимались средние измеренные уклоны 
водной поверхности на участке протяженностью около 1 км от в/п Лимни-
граф выше по течению, которые имеют значительные положительные зна-
чения, т.к. на этом участке расположены перекаты и пороги. Очевидно, что 
для того, чтобы удовлетворить уравнению Шези в створе Лимниграф при 
измеренных больших (по отношению к средним по длине) живых сечениях 
потока и средних по длине уклонах, необходимо ввести большой коэффици-
ент шероховатости. Этот коэффициент в рассматриваемом случае характе-
ризует не столько шероховатость поверхности русла, сколько особенности