К истории установления и современные представления об основной закономерности равномерного установившегося течения в водотоках (к 240-летию формулы А. Шези) pdf

Авторы

Лепихин Анатолий Павлович, д-р геогр. наук, профессор, заведующий лабораторией, ФГБУН «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук», г. Пермь, ул. Сибирская, 78а; директор, ФГУП «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», Камский филиал (КамНИИВХ), г. Пермь;
Богомолов Андрей Владимирович, младший научный сотрудник, лаборатория проблем гидрологии суши, ФГБУН «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук», г. Пермь.

Аннотация

Исследуется история установления одного из основных расчетных инструментов в речной гидравлике – формулы Шези, сыгравшего ключевую роль в переходе речной гидравлики от «искусства» к науке. Показаны особенности подходов А. Шези и П. дю Бюа к решению рассматриваемой задачи. Проанализировано современное состояние задачи параметризации коэффициентов гидравлического сопротивления в прямолинейных русловых потоках. Показано, что традиционные оценки на основе соотношения Р. Маннинга корректны только для достаточно ограниченных условий, так как оно не учитывает достаточно большое количество параметров, определяющих гидравлическое сопротивление в русловых потоках. В условиях гидравлически гладкого русла определяющим параметром является глобальное число Рейнольдса. Однако когда локальное число Рейнольдса превышает критическое значение, доминирующим фактором в формировании гидравлического сопротивления становится «зернистая» шероховатость – для этого режима корректно соотношение Р. Маннинга. В то же время при приобретении подвижности частицами, слагающими донные отложения, начинают превалировать донные структуры и доминирующим фактором становится грядовое сопротивление, до выхода потока на второй безгрядовый режим. Грядовое сопротивление вносит существенные особенности не только в формирование гидравлического сопротивления, но и в характер гидроморфометрических зависимостей русловых потоков. Рассмотрены также особенности влияния на формирование гидравлического сопротивления в русловых потоках формы русла и содержания взвешенных наносов.

Ключевые слова

водоток, прямолинейные русловые потоки, гидравлическое сопротивление, параметризация коэффициентов сопротивления, формула Шези, коэффициент Шези, перенос взвешенных наносов, динамика русловых потоков.

Ссылка для цитирования

Лепихин А.П., Богомолов А.В. К истории установления и современные представления об основной закономерности равномерного установившегося течения в водотоках (к 240-летию формулы А. Шези) // Водное хозяйство России. 2015. № 6. С. 76-92.
DOI: 10.35567/1999-4508-2015-6-6