Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Оценка размыва нижнего бьефа гидроузла на основе методов технической диагностики и производственных функций
Опубликована: 2021-05-31
  • А. Г. Поздеев Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • Ю. А. Кузнецова Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

Аннотация

Параметры местных размывов незащищенной части русла за концевыми сооружениями гидроузлов определяются распределением кинематических характеристик потока. В работе используется положение о связи между размывающим эффектом потока и степенью его завихренности, определяющей возникновение интенсивных напряжений сдвига в придонной области и восходящих потоков, приводящих к подъему и витанию частиц грунта. Упомянута гипотеза Н.И. Маккавеева [5], представлявшего структуру потока в виде серии водоворотов, которая дополняется авторской моделью формирования вихревых циркуляционных потоков [11], восходящих со дна потоков, индуцированных вихрями У. Кельвина [7]. Отмечена связь между полем скоростей в вихре и силой давления, действующей на частицу грунта на границе вихревой области.
Для анализа факторов, влияющих на размыв дна нижнего бьефа водосливной плотины, использованы данные лабораторного моделирования в гидравлическом лотке, статистическая оценка значимости факторов, влияющих на степень размыва, использован метод Байеса. С этой целью выделены уровни глубины размыва, определяющие величину статистического диагноза. В качестве двух групп диагностических признаков определены рейтинги открытия затворов и относительные уровни верхнего бьефа. В результате вычисляются условные вероятности диагнозов размыва при реализации метода Байеса и указанных признаков.
Оценка влияния диагностических признаков размыва дополняется анализом предельных дифференциальных показателей в виде производственных функций. Для улучшения качества оценки произведено предварительное логарифмирование влияющих факторов и функции отклика. Затем выполнена множественная регрессия методом наименьших квадратов в среде MathCad. В итоге определены предельные дифференциальные эффективности, характеристики их замещения, эластичности производственных функций, вооруженности ресурсов, а также вычислены показатели изокванты.
Произведено сравнение оценок значимости факторов, влияющих на формирование воронки размыва, по методу Байеса и предельным дифференциальным показателям. Результаты работы могут быть использованы для моделирования процесса растекания потока и местных размывов в нижних бьефах гидроузлов.

Биографии авторов

А. Г. Поздеев, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

советник РААСН, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов – исследование и моделирование русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов, математическое моделирование в гидродинамике и экологии, автоматизация расчета инженерных систем водо-, газо- и теплоснабжения в строительстве. Автор около 100 научных трудов, в том числе 10 монографий, 13 учебных пособий, 11 патентов и авторских свидетельств на изобретения. E-mail: PozdeevAG@volgatech.net

Ю. А. Кузнецова, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкций и водоснабжения, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов – исследование и моделирование русловых процессов в нижних бьефах гидроузлов, математическое моделирование в гидродинамике и экологии. Автор 86 научно-методических работ, в том числе 5 монографий, 12 учебных пособий и 1 патента РФ. E-mail: KuznecovaYA@volgatech.net