ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ, No 4(68)/2017
Материалы конференции
сов и при отсутствии такового. При этом гидравлические сопротивления определяются
по формуле Шези, а опытный материал получен на каналах с гидравлическим радиусом
К < З м, что не позволяет распространять этот метод на большие каналы.
Проведенный анализ показывает, что в настоящее время среди многообразия ме-
тодов расчета крупных каналов не существует достаточно хорошо обоснованной мето-
дики расчета каналов в связанных и несвязанных грунтах. Рассмотрение существую-
щих методик позволяет увидеть, какими путями не следует идти в решении задач, свя-
занных с расчетом крупного мелиоративного канала. Так, разработка «универсальной»
методики расчета устойчивости поперечного сечения канала, пригодной для связных и
несвязных грунтов, является нецелесообразной вследствие разной сопротивляемости
этих грунтов размыву на откосе. Условия устойчивости откосов из несвязанных грун-
тов существенным образом отличаются от условий устойчивости откосов из связанных
грунтов. Устойчивость частиц несвязанного грунта на откосе определяется составляю-
щей гравитационных, а также гидродинамических сил. Устойчивость откоса из связан-
ного грунта при условии обеспечения устойчивости грунта размыву на дне канала
определяется общим равновесием земляных масс в условиях насыщения водой и не за-
висит от гидродинамических сил, прилагаемых к поверхности откоса потоком (они все-
гда меньше, чем на дне канала).
Необходимо отметить, что оценка гидродинамических сопротивлений по фор-
муле Шези зашла в тупик. Как отмечает Г. П. Скребков [3], главная причина сложив-
шегося неудовлетворительного положения в области теории сопротивления открытых
потоков заключается в том, что в расчетных формулах используется гидравлический
радиус, который не является универсальным параметром. Применение гидравлического
радиуса правомерно тогда, когда трение потока одинаково во всех точках смоченного
периметра, что возможно только в круглых трубах и плоских каналах.
Учитывая изложенное выше, можно наметить следующие пути решения задач.
Необходимо осуществить переход от средних характеристик потока, таких как средняя
скорость, среднее касательное напряжение, средняя относительная шероховатость, гид-
равлический радиус и т. д., к локальным характеристикам: местному касательному
напряжению, местным скоростям и местным коэффициентам гидравлического трения.
Теоретическое описание скоростных профилей по живому сечению можно вести с при-
влечением полуэмпирических теорий турбулентности с использованием успехов в раз-
витии теории турбулентного пограничного слоя. Вопрос о гидравлическом сопротив-
лении целесообразно решать путем «гидравлического конструирования» живого сече-
ния канала по отдельным вертикалям.
Вопрос о взвешивании и переносе наносов целесообразно решать на энергетиче-
ском уровне, поскольку знание структуры скоростного поля позволит составить баланс
мощности для частного случая — равномерного движения. В такой постановке вопросы
гидравлических сопротивлений и транспорта наносов взаимно увязываются.
Решим задачу для несвязанного грунта, вода осветленная, дно горизонтальное,
откосы канала криволинейные (полигональные), В/ Но 2 3...5 (рисунок 1).
Для описания скоростной структуры на вертикали воспользуемся логарифмиче-
ским законом распределения, базирующимся на полуэмпирической теории турбулент-
ности Прандтля — Кармана:
у 
1
— =—Noу+с, 
(6)
У, 
к
где У — скорость в точке потока на расстоянии у от стенки, м/с;
У, — динамическая скорость, м/с:
У›х‹: 
,
Р
93