2.3.2. Движение двухфазного потока жидкости (вода — наносы)
на криволинейных участках русел
Как отмечалось выше, первый опыт применения криволинейных зарегулированных
русел на горных реках Средней Азии в качестве наносозащитного элемента, был применен
при разработке водозаборных гидроузлов ферганского типа в 30-х годах ХХ века. Эксплуа-
тация этих сооружений показала, что криволинейное подводящее русло водозаборного ги-
дроузла является эффективной ступенью борьбы с наносами при одностороннем водозаборе
в период прохождения паводков [170]. При этом параметры кривизны подводящих зарегу-
лированных русел увязывались с величинами руслоформирующих расходов рек [166, 172].
Несмотря на многочисленность проведенных исследований, вопрос относительного
размещения элементов водозабора и регуляционных сооружений до последнего дня остает-
ся все еще до конца нерешенным. Это предопределило появление в гидротехническом стро-
ительствецелого направления, целью которого является не только обоснование параметров
криволинейных участков русел, но и прогнозирование гидравлических процессов в бъефах
гидроузла в условиях изменения гидрологических режимов горных рек.
Изучению движения потока воды, содержащей наносы, на криволинейных участках
русел посвятили работы многие ученые Европы: Дюбуа, Сен-Венан, Нави, Буссинеск, Прус-
Часинский [193, 194]; России и бывшего Советского Союза: Н.Е Жуковский, Н.С. Лелявский,
А.Я. Милович, И.Л. Розовский, А.М. Дементьев, М.В. Потапов А.В. Караушев, В.Н. Гонча-
ров, Н.Ф. Данелия, Г.И. Замбахидзе, В.Ф. Талмаза, Н.А. Крошкин [53, 54, 125, 126].
При движении на криволинейных участках русел рек к основному продольному дви-
жению добавляется еще поперечное циркуляционное течение, вызванное перераспределе-
нием удельных расходов воды. Сложность происходящих явлений до последнего времени
не позволила решить поставленную проблему в целом и разработать теоретически обосно-
ванную, практически проверенную методику расчета движения двухфазного потока жидко-
сти (вода — наносы) на излучинах рек [35]. Этому способствует и тот факт, что на сегодняш-
ний день нет однозначного качественного представления о закономерностях движения, тем
более ставятся под сомнение многочисленные локальные количественные решения.
Существуют три авторитетных мнения о причинах возникновения поперечной цирку-
ляции на криволинейных участках русел рек [53]:
1) по мнению Н.Е. Жуковского, М.А. Великанова в образовании восходящих и нисхо-
дящих вторичных течений на криволинейных участках участвуют вихревые силы;
2) М.А. Дементьев, А.К. Ананян, И.Л. Розовский, М.В. Потапов, Н.Ф. Данелия,
М.П. Кожевников причинами образования радиальных вторичных течений считают инерци-
онную силу — центробежную, образующую радиальные вторичные течения;
3) А.Я. Милович в качестве причины поперечных течений определил разность давле-
ния в поперечных сечениях на криволинейных участках.
На наш взгляд, совместное рассмотрение второй и третей причин определяет предпо-
сылки для качественного и количественного решения задачи. Современные средства про-
ведения математического моделирования гидравлических процессов позволяют применять
численные методы в решении задач такого характера [169]. Об этом наглядно свидетель-
ствуют результаты исследований европейских ученых, которые для рассмотрения законо-
мерностей при меандрировании на равнинных реках используют сложный математический
аппарат [195, 197, 198].
По данным лабораторных исследований жесткого прямоугольного русла (с неразры-
ваемым дном), проведенных В.Ф. Талмазой, А.Н. Крошкиным [166], Г.Н. Замбахидзе [54],
А.Б. Магая [106] при течении воды на прямолинейном участке перед поворотом возникает
кривая подпора, распространяющаяся вверх по течению вдоль вогнутого берега. У выпу-
70