Аннотация

Цель: моделирование процесса фильтрации из оросительного канала, выполненного в земляном русле.

Материалы и методы. Одним из распространенных методов при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений является моделирование процесса фильтрации. На практике распространено применение математического моделирования, основанного на использовании математических аналогий различных физических процессов, которые описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями.

Метод электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) базируется на аналогии между движением грунтовых вод и движением электрического тока и позволяет решать различные задачи фильтрации на моделях из электропроводных материалов. Целью моделирования движения грунтовых вод методом ЭГДА является создание модели, подобной натурному объекту, для изучения с ее помощью происходящих фильтрационных процессов.

Результаты. Были построены гидродинамическая сетка и эпюра скоростей фильтрации, по которым исследовалась свободная фильтрация из канала в земляном русле. В результате исследования определены удельный фильтрационный расход, скорость фильтрации и проведено сопоставление со значениями, полученными расчетным путем. Сравнение результатов, полученных по гидродинамической сетке, с расчетной формулой показало, что их значения совпадают с погрешностью 1,26 %. Удельный расход, определенный расчетным методом, совпадает со значением по гидродинамической сетке для выделенного пояса равного давления с погрешностью 2,8 %.

Выводы: метод ЭГДА позволяет эффективно определить фильтрационные потери воды из канала, однако при количественной оценке фильтрационного расхода он дает более существенные погрешности из-за сложности полного учета при моделировании реальных условий рассматриваемого объекта.

doi: 10.31774/2712-9357-2023-13-3-256-273

Для цитирования

Талалаева В. Ф., Скляренко Е. О. Исследование фильтрации из оросительного канала методом электрогидродинамических аналогий // Мелиорация и гидротехника. 2023. Т. 13, № 3. С. 256–273. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2023-13-3-256-273.

Список литературы

1. Развитие методов моделирования фильтрации при проектировании и эксплуатации гидротехнических сооружений / О. Н. Котлов, Л. А. Фролова, Ю. Ю. Савельева, Ю. Г. Козуб, И. Н. Гусакова // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 2021. Т. 300. С. 43–57.

2. Tao R., Yang M., Li. S. Filtration of micro-particles within multi-fiber arrays by adhesive DEM-CFD simulation // Journal of Zhejiang University: Science A. 2018. Vol. 19(1). P. 34–44. https:doi.org/10.1631/jzus.A1700156.

3. Possibilities and limits of computational fluid dynamics – discrete element method simulations in process engineering: a review of recent advancements and future trends / P. Kieckhefen, S. Pietsch, M. Dosta, S. Heinrich // Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2020. Vol. 11. P. 397–422. https:doi.org/10.1146/annurev-chembioeng-110519-075414.

4. Опалев А. С., Паливода А. А. Моделирование системы жидкость – твердые частицы при сопряженном решении задачи в Rocky Dem и Ansys Fluent // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. Т. 12-1. С. 78–93. https:doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_78.

5. Фильчаков П. Ф., Панчишин В. И. Интеграторы ЭГДА, моделирование потенциальных полей на электропроводной бумаге. Киев: Изд-во АН УССР, 1961. 244 с. 

6. Дружинин Н. И. Изучение региональных потоков подземных вод методом электрогидродинамических аналогий. М.: Недра, 1966. 123 с.

7. Булдей В. Р. Моделирование гидромелиоративных систем. Киев: Наукова думка, 1975. 253 с.

8. Umar N. Sources of irrigation in the state of Uttar Pradesh: A regional analysis // International Journal of Applied Research. 2020. Vol. 6(10). P. 984–993. https:doi.org/

10.22271/allresearch.2020.v6.i10o.7681.

9. Jha R., Smakhtin V. A review of methods of hydrological estimation at ungauged sites in India / International Water Management Institute. Colombo, Sri Lanka, 2008. 28 p.

10. Ищенко А. В., Вишневский В. В. Расчеты и исследования аварийных ситуаций противофильтрационных устройств каменно-земляной плотины // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2005. Т. 7, № 4. С. 415–428.

11. Расчет фильтрации в земляной плотине на проницаемом основании с противофильтрационной диафрагмой / К. Н. Анахаев, Н. А. Анискин, Б. Х. Амшоков, Х. К. Анахаева // Гидротехническое строительство. 2017. № 7. С. 42–47.

12. Баламирзоев А. Г. Методика расчета фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основании // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. № 4(132). С. 86–90.

13. Бестужева А. С., Анахаев К. К. О фильтрации через однородную грунтовую плотину с замком на водопроницаемом основании // Гидротехническое строительство. 2020. № 1. С. 35–42.

14. Косиченко Ю. М., Угроватова Е. Г., Баев О. А. Обоснование расчетных зависимостей фильтрационных сопротивлений конструкций облицовок каналов // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 2015. Т. 278. С. 35–46.

15. Колганов А. В., Баев О. А., Бакланова Д. В. Результаты натурных исследований магистрального канала в Республике Калмыкия // Природообустройство. 2022. № 3. С. 108–114. https:doi.org/10.26897/1997-6011-2022-3-108-114.

16. Расчет подпора грунтовых вод междуречного массива при неустановившейся фильтрации из водохранилища / Ю. М. Косиченко, Д. В. Бакланова, О. А. Баев, М. Ю. Косиченко // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2014. № 3(15). С. 120–138. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=739 (дата обращения: 12.04.2023).

17. Modeling of filtration flows under hydraulic engineering structures / G. I. Sidorenko, I. Togo, M. A. Mikhalev, R. A. Izmaylov, V. N. Boronin // Construction of Unique Buildings and Structures. 2018. 12(75). P. 68–75. https:doi.org/10.18720/CUBS.75.3.

18. Фильтрационные течения в пористых средах: монография / Е. И. Коленкина, В. Ф. Никитин, О. А. Логвинов, Н. Н. Смирнов. М.: Изд-во ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, 2020. 73 с.

19. Сологаев В. И. Применение аналогии фильтрации и электричества при моделировании защиты от подтопления в городском строительстве // Вестник СибАДИ. 2021. Т. 18, № 4(80). С. 450–462. https:doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-4-450-462.