Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Հունաձևափոխությունների տեսության մշակում և կիրառում հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների հաշվարկներում

Բալջյան, Վահագն Պարգևի (2019) Հունաձևափոխությունների տեսության մշակում և կիրառում հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների հաշվարկներում. PhD thesis, Ակադեմիկոս Ի. Վ. Եղիազարովի անվան ջրային հիմնահարցերի և հիդրոտեխնիկայի ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (19Mb) | Preview

      Abstract

      Զրւսհոսքերում մշտապես ընթացող ողողումները և հոսանքով եկող ջրաբերուկների կուտակումները պատճառ են հանդիսանում հուների հատակագծային և հատկապես ուղղաձիգ տեսքերի ձևափոխմանը: Բնական հունային ձևափոխությունների հետ մեկտեղ ջրահոսքերի վրա տեղակայվող տարատեսակ հիդրոտեխնիկական կառույցվածքների (ջրամբարներ, կամրջային գետանցումներ, ափապաշտպան հենապատեր, ջրառի գլխամասային հանգույցներ, հակասելավային կառուցվածքներ և այլն) պատճառով պարբերաբար աճում է արհեստականորեն խթանված ուղղաձիգ հունաձևափոխությունների տեսակարար բաժինը: Մի դեպքում ջրաբերուկների կուտակումները, մեկ այլ դեպքում հունային ողողումները ձևափոխում են գետերի հատակի տեսքերը: Առանց այդ ձևափոխությունների կանխատեսման անհնար է հաշվարկել գետային կառուցվածքների հիմնատակերի նիշերը (ողողման դեպքում) կամ պատնեշների բարձրությունները (բերվածքների կուտակման դեպքում): Սակայն մինչ այժմ չի առաջարկված բոլոր ուղղաձիգ հունաձևափոխություններր ընդհանրացնող տեսական մոդել, որի մասնավոր կիրառումները հնարավորություն կտային լուծելու ինչպես բնական ծագման, այնպես էլ արհեստականորեն խթանված հունաձևափոխությունների առանձին խնդիրներ: Ինչպես ցույց են տալիս հունային ձևափոխություններին առնչվող խնդիրների առկա վիճակի ուսումնասիրությունները առաջարկված կանխատեսման եղանակները և մեթոդները ունեն զգալի թերություններ, իսկ առանձին խնդիրների դեպքերում էլ դրանք բացակայում են: Նշվածը հաճախ պատճառ է հանդիսանում հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների շահագործման դժվարությունների կամ վթարային իրավիճակների առաջացմանը: Բերված մեկնաբանությունը հիմք է տալիս փաստելու, որ ջրահոսքերում հուների ձևափոխությունների հիմնահարցը գիտական և գործնական տեսակետից արդիական է և ունի կարևոր տնտեսական նշանակություն: Մշակել բնական և արհեստական ծագում ունեցող հունային ուղղաձիգ ձևափոխությունները նկարագրող համապիտանի տեսական մոդել և դրա կիրառմամբ ստանալ հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների մոտ ընթացող ձևափոխությունների որոշման հաշվարկային մեթոդներ: Ուսումնասիրության հիմնական խնդիրները Նշված նպատակին հասնելու համար դրվել են հետևյալ խնդիրները. հունային վերափոխությունների հիմնահարցի ներկա վիճակի վերլուծության արդյունքում բացահայտել գոյություն ունեցող առաջարկների թերությունները և պարգել դրանց վերացման ուղիները, սահմանել հիմնահարցի դրվածքը, հիմնավորել ընդունված դրույթներն ու կանխավարկածները, մշակել երևույթի տեսական նկարագրման հայեցակարգը, ճշգրտել օգտագործված հավասարումների առանձին անդամների որոշման եղանակները և հիմնավորել օգտագործվող հավասարումների ու կապերի կիրառելիության շրջանակները, մշակել հունափոխության արդյունքում ձևավորված նոր հատակի դիրքի կանխատեսման համապիտանի տեսական մոդել և կատարել դրա քանակական ու որակական վերլուծությունը, ստանալ բնական հուների ձևաչափական պարամետրերի որոշման օրինաչափությունները և իրականացնել համեմատական վերլուծության, տեսական մոդելի հիման վրա մշակել հաշվարկային մեթոդներ գետերի կամրջային անցումներում ողողումների մեծության որոշման և հակասելավային պատնեշների մոտ կուտակված բերվածքների վերին մակերևույթի դիրքի կանխատեսման համար: Աշխատանքի գիտական նորույթը Ատենախոսության գիտական նորույթն են կազմում. բնական ծագում ունեցող և գետային կառուցվածքների մոտ ընթացող ուղղաձիգ հունային ձևափոխություններն որպես մեկ ընդհանուր երևույթ ներկայացնելու վերաբերյալ հիմնավորումները, հիմնահարցի դրվածքի սահմանման նպատակով հունային ձևափոխությունների կայունացման փուլում ընթացող երևույթի պարզաբանումը, այն պայմանավորող գործոնների բացահայտումը և երևույթի մաթեմատիկական մոդելավորման հայեցակարգը, երևույթը նկարագրող համապիտանի մաթեմատիկական համակարգը, հիմնարար հավասարումների անդամների ճշգրտման արդյունքները և օգտագործվող օրինաչափությունների կիրառելիության հիմնավորումը, հունային ձևափոխությունների կանխատեսման համար ստացված դիֆերենցիալ համապիտանի հավասարման քանակական վերլուծության արդյունքները, ջրահոսքի բնական տարբեր պայմաններում, նշված հավասարման որակական վերլուծության միջոցով հուների հատակի հնարավոր երկայնական տեսքերի բացահայտումը, հիդրոտեխնիկական կառուցվածքներին առնչվող խնդիրներում եզրային և նախնական պայմանների բացահայտումն ու հիմնավորումը, կառուցվածքների մոտ հունաձևափոխությունների պարամետրերի համար ստացված լուծումները: Պաշտպանության են ներկայացվում աշխատանքի գիտական և գործնական հետևյալ արդյունքները հունային վերափոխությունների հիմնահարցում ընդգրկված խնդիրների ներկա վիճակի գնահատման քանակական և որակական վերլուծությունը, քննարկվող հիմնահարցի դրվածքը, այն նկարագրող հավասարումներն ու օրինաչափությունները, որոնց փակվող համակարգն ամբողջացնում է հունային փոխությունների կանխատեսման համապիտանի տեսական մոդելը, տեսական մոդելի լուծման միջոցով ստացված հունաձևափոխությունների երևույթը նկարագրող դիֆերենցիալ համապիտանի հավասարման առանձին անդամների ազդեցության քանակական և որակական գնահատման արդյունքները, բնական հուների ձևաչափական պարամետրերի որոշման համար ստացված օրինաչափությունները, դրանց համեմատական վերլուծության արդյունքները, գետերի կամրջային անցումներում առաջացող դեֆորմացիաների, հակասելավային պատնեշների և գլխամասային հանգույցների դիմաց կուտակված բերվածքների վերին մակերևույթի դիրքի կանխատեսման համար մշակված մեթոդները, այդ մեթոդների կիրառման միջոցով ջրահոսքի տարբեր պայմաններում հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների մոտ ընթացող հունաձևափոխությունների կանխատեսման հաշվարկների արդյունքները: Ատենախոսության մեջ ստացված արդյունքներից. հունային վերսւվտխությունների կանխատեսման մեթոդը հնարավորություն կտա գետերի էրոգիոն բազիսի իջեցման կամ հարթավայրային տեղամասերում բերվածքների կուտակման ժամանակ որոշել տնտեսական գործունեության համար վտանգավոր տարածքների սահմանները, հիդրոտեխնիկական կառուցվածքների մոտ հունաձևափոխությունների կանխատեսման առաջարկները կարող են օգտագործվել նախագծային աշխատանքներում ջրընդունիչ գլխամասային հանգույցների և սելավապահ պատնեշների չափերի հաշվարկներում, ինչպես նաև կամրջային հենարանների հիմնատակերի նիշերը որոշելիս, հունաձևաչափական պարամետրերի որոշման օրինաչափությունները կարող են կիրառվել ջրահոսքի հունի արհեստական փոփոխությունից հետո հաստատվող նոր պայմանները կանխատեսելիս, ատենախոսությունում կատարված ուսումնասիրությունները կարող են օգտագործվել հունային վերափոխությունների կանխատեսման ուղղությամբ կատարվելիք հետագա աշխատանքներում: Քննարկվող հիմնահարցի հավաստի դրվածք սահմանելու նպատակով ուսումնասիրվել են հունային գործընթացների ուղղությամբ գրականության մեջ առկա լաբորատոր փորձարարական և բնական հետազոտությունների արդյունքները, մեկնաբանվել դրանց ֆիզիկական և մաթեմատիկական մոդելներն ու ընդունված դրույթներն: Վերլուծվել և վեր են հանվել առկա թերություններն ու սխալները: Ստացված արդյունքները հնարավորություն են տվել բացահայտել ուսումնասիրվող երևույթի ֆիզիկական հավաստի նկարագիրը և մշակել համապիտանի մաթեմատիկական մոդել: Կատարվել են հավասարումների, կապերի և մասնավոր խնդիրների եզրային պայմանների կիրառելիության հիմնավորումներ և համապիտանի տեսական մոդելի մասնավոր լուծումներով ստացվել գործնական տարբեր խնդիրների հաշվարկային մեթոդներ: Տեսական լուծումների քանակական վերլուծման ընթացքում կիրառվել են հաշվողական Excel և MATHCAD ծրագրեր, իսկ փորձնական տվյալների մշակման համար օգտագործվել վիճակագրական մեթոդներ: Ատենախոսության արդյունքների նախափորձաքննությունը Աշխատանքի հիմնական դրույթները և ստացված արդյունքները զեկուցվել են. «Զրային տնտեսության, շրջակա միջավայրի պահպանման, ճարտարապետության և շինարարության ժամանակակից հիմնախնդիրները» V միջազգային գիտաժողովում, Թբիլիսի, 16-19 հուլիս, 2015թ., «Սելավային հոսանքներ, աղետներ, կանխատեսում և պաշտպանություն» սելավագետների 5-րդ միջազգային գիտաժողովում, Թբիլիսի, 1-5 հոկտեմբեր «Զրային տնտեսության, ճարտարապետության և շինարարության ժամանակակից հիմնախնդիրները» VIII միջազգային գիտատեխնիկական գիտաժողովում, 2-5 նոյեմբեր, Վրաստան, 2018թ., «Շինարարություն և էներգետիկական պոտենցիալի օպտիմալացում» XV միջազգային գիտաժողովում, Զեստոչովա, Լեհաստան, 5-8 դեկտեմբեր, 2018թ., Շուշիի տեխնոլոգիական համալսարանի ճարտարապետաշինարարական ֆակուլտետի խորհրդում 28 հունիսի, 2019թ., «Զրային տնտեսության, ճարտարապետության և շինարարության ժամանակակից հիմնախնդիրները» IX միջազգային գիտատեխնիկական գիտաժողովում, 22-27 հուլիս, Թբիլիսի, 2019թ.: Գիտական հրապարակումները Ատենախոսության թեմայով առկա են 9 տպագրված աշխատանք և մեկ մենագրություն համահեղինակով: Այդ աշխատանքներում ներկայացված են ատենախոսության հիմնական դրույթները, մշակումները և արդյունքները: Ատենախոսության ծավալը Ատենախոսությունը կազմված է ներածությունից, 3 գլուխներից, ընդհանուր եզրակացություններից, օգտագործված' թվով 97 անուն գրականության ցանկից և հավելվածներից: Աշխատանքը շարադրված է 124 մեքենագիր էջի վրա, որից 6-ը կազմում են հավելվածները: Առկա է 46 նկար և 21 աղ|ուսակ: Происходящий на различных участках рек размыв русла или отложение наносов постоянно меняют плановую и вертикальную форму водостоков. Эти русловые преобразования могут возникнуть естественно и в результате установки гидротехнических сооружений (мостовые переходы, селезадерживающие и водозаборные плотины, руслорегулирующие сооружения и т.д,). В первой главе диссертационной работы приводятся основные виды русловых преобразований. Особое внимание уделяется редким работам, рассматривающим общую проблему по видоизменению русел рек. Дается оценка состояния решений частных задач этой проблемы. На основе проделанного анализа существующих исследований по вертикальному преобразованию делается следующее заключение: несмотря на актуальность данная проблема остается недостаточно изученной, а ряд ее задач решены некорректно или решения отсутствуют; не выявлены обобщающие положения и концепции для всех типов русловых преобразований, позволяющие установить общую постановку проблемы и разработать универсальную теоретическую модель процесса; показана неточность определения ряда важных параметров (расход наносов, потерии энергии при движении наносонесущего потока, исходные характеристики водотока), обуславливающих надежность полученных решений. Проведенный анализ по русловым процессам позволил определить следующую цель диссертационной работы: разработать универсальную теоретическую модель вертикальных русловых преобразований естественного и искусственного происхождения и на ее основе получить методы расчета характеристик преобразований, протекающих у гидротехнических сооружений. При этом отмечены соответствующие задачи исследований. Вторая глава работы посвящена теоретическим разработкам. Разъяснена физическая модель конечной, стабилизированной стадии процесса, выявлены те положения и концепции, являющиеся общими для всех типов русловых изменений. В результате определены общая постановка проблемы и круг основополагающих уравнений гидродинамики. Подобно каждому природному явлению начатые русловые преобразования нестационарные. Однако, этот процесс со временем затухает, и дно русла С научной, особенно с практической точки зрения очень важно установить эту конечную, стабилизированную форму. В ходе постройки теоретической модели русловых преобразований принято положение, что движение потока по указанной поверхности будет стационарным. При этом восстановится транзитное движение наносов по длине водотока. Следовательно, для решения изучаемой проблемы необходимо, чтобы в видоизмененном русле установились такие величины гидравлических параметров движения, при которых имеют место указанные условия. Для описанного процесса применима система балансовых уравнений гидродинамики одномерного установившегося движения: уравнение движения или энергии, уравнение неразрывности потока и постоянство расхода наносов. До начала решений в работе установлен диапазон применимости уравнения движения для двухфазных потоков. Проведены также определенные уточнения членов систем уравнений и исходных характеристик водотока. В ходе решения совместно с системой уравнений использованы закономерности поперечного сечения русла. В результате получено дифференциальное уравнение по прогнозу координат дна стабилизированного русла. Для широкого диапазона изменения исходных характеристик задачи проведенными расчетами оценено влияние членов уравнения на конечный результат процесса. Проведен также качественный анализ дифференциального уравнения, дающий возможность прогнозировать продольные формы русла после преобразований. Результаты теоретических исследований позволяют констатировать, что полученные решения применимы для всех типов вертикальных русловых преобразований, проходящих в разных режимах наносонесущего потока. В данной главе работы представлены также результаты разработок по определению гидроморфометрических параметров рек. Для этого использованы данные экспериментов других авторов. Полученные расчетные зависимости отличаются высокой корреляционной характеристикой. В третьей главе работы представлены разработки по применению результатов теоретических решений в расчетах гидротехнических сооружений. Здесь рассмотрены частные задачи русловых преобразований, происходящие в мостовых переходах и перед селезадерживающими барражами. В первом случае происходит размыв дна русла, а во втором- отложение наносов. Правильное определение глубины размыва позволит выбрать безопасную отметку оснований мостовых опор. В свою очередь, установление конечного положения отложений наносов дает возможность рассчитать необходимую высоту противоселевого сооружения. С учетом граничных и начальных условий указанных частных задач получены методы расчета русловых преобразований, происходящих в мостовом переходе и перед селеуловительным сооружением. По разработанным алгоритмам для указанных методов проведены широкие численные расчеты. Анализ построенных графиков русловых изменений показывают, что предлагаемые методы расчета четко реагируют на любые изменения исходных условий реки. The riverbed scour and sedimentation in different sections of the river constantly change the planned and vertical forms of passages. These channel transformations can naturally occur as a result of building hydraulic structures (bridge crossings, mudflow and water intake dams, channel storage structures etc.). In Chapter 1 of dissertation the main types of channel transformations are regarded. Special attention is paid to rare works which study the general problem of channel transformations of the rivers. The solution of particular issues of this problem is estimated here. The following conclusions are drawn on the analysis of current research on vertical transformations: Despite of its topicality the present work remains still unrevealed and a number of its issues are solved inaccurately or are not solved at all. The summarizing statements and concepts for all types of channel transformations are not revealed here which allow to establish the general setting of the problems and to develop a universal theoretical model of the process. The inaccuracy of definition of a number of important parameters is shown here (sediment discharge, energy loss in moving the sediment flow, outlet characteristics of water course) which the reliability of obtained solutions is conditioned by. The analysis of channel processes allowed us to determine the following aim of the dissertation: to develop a universal theoretical model of vertical channel transformations of natural and artificial origin and to obtain methods for calculating the characteristics of transformations occurring in hydraulic structures based on the method. The corresponding research objectives are noted as well. The second chapter of the work is devoted to theoretical developments. The physical model of the final and stabilized stage of the process is explained, those positions and concepts which are common to all types of channel transformations are revealed in this chapter. As a result, the general statement of the problem and the range of fundamental equations of hydro dynamics are determined. Like every natural phenomenon, the started channel transformations are unsteady. However, this process fades over time and the channel bed becomes stable. From scientific, especially from practical point of view it is very important to establish this final and stable form. During the development of the theoretical model of channel transformations it was assumed that the channel flow along the indicated surface will be steady. In this case, the spill movement of sediments along the length of the watercourse will be restored. Therefore, in order to solve the problem to be studied, it is necessary that such dimensions of the parameters of hydraulic motion are established in case of which the mentioned conditions are important. For the described process, the system of balance equations of hydrodynamics of one-dimensional steady motion is applicable: the equation of motion or energy, the equation of continuity of flow and the constancy of sediment flow. Before the beginning of solutions the range of applicability of the equation of motion for two-phase flows was established in the work. Certain improvements of the parts of

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Разработка теории русловых преобразований и применение в расчетах гидротехнических сооружений.The study of the theory of channel transformations in designing hydraulic structures.
      Uncontrolled Keywords: Балджян Ваагн Паргевович, Baljyan Vahagn Pargev
      Subjects: Control, Automation and Electrical Engineering
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 31 Oct 2019 16:51
      Last Modified: 26 Feb 2020 10:00
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/10753

      Actions (login required)

      View Item