ООО "Научно-производственное предприятие "АКВАРИУС"
г. Москва, 125362, а/я 71
Строительный проезд, д. 7А, корп. 9
Тел.: (495)- 646 95 81; 646 95 82; Факс: (495)- 646 95 80

Водозабор г. Якутска.

КОМПЬЮТЕРНОЕ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ДНА В АДАМОВСКОЙ ПРОТОКЕ р.ЛЕНА У ГОРОДА ЯКУТСКА С УЧЕТОМ ПРОЕКТИРУЕМОГО ВОДОЗАБОРНОГО  КОВША.



            Водозабор города Якутска (инфильтрационного типа) построен на левом берегу Адамовской протоки реки Лены в районе местности Даркылах. 

            Оголовки водоприемных устройств и водоводы располагаются в русле Лены и выдвинуты в реку ортогонально течению на расстояние до 700 м. Вода, поступающая к оголовкам, фильтруется через естественный слой донных отложений, толща которых для нормального функционирования водозабора должна составлять около 2 м. 

            Эксплуатация водозабора показала, что водоводы и водоприемные устройства подвержены отрицательному воздействию подвижных песчаных гряд и проектные условия их функционирования не соблюдаются.

            Было принято решение о реконструкции водоприемных устройств Якутского водозабора. 

            Кардинальное инженерное решение должно максимально оградить водоприемные устройства от отрицательного воздействия подвижных наносов Лены, влияния ледовых явлений и перепадов уровня, которые достигают 11 м. 

            Для этого предложено разместить водоприемные устройства в ковше, который частично врезан в берег непосредственно за высокой незатопляемой береговой площадкой существующего водозабора таким образом, чтобы по наиболее короткому расстоянию соединить коммуникациями новые водоприемные устройства, расположенные в тыловой части ковша, и удалить их от зоны непосредственного воздействия потока Лены.

           Компьютерное моделирование выполнялось с применением фрагментарного подхода. 

           Течение  и   деформации   дна   в  Адамовской   протоке   на   участке протяженностью около пяти километров от ее начала рассчитывались на основе двумерных  уравнений  мелкой  воды  (уравнений  Сен-Венана)  и  двумерного уравнения баланса наносов.

           В районе проектируемого водозабора был выделен прямоугольный  фрагмент расчетной области размером 1200х800 м, в котором расчет  производился  по  трехмерным  уравнениям  мелкой  воды.    При  этом граничные  условия  для  решения   трехмерной   задачи   задавались  с  учетом решения, полученного по двумерной модели.


           Компьютерное моделирование проводилось с использованием:

•        материалов съемок поверхности дна Адамовской протоки;
•        картографических материалов для задания рельефа пойменных участков;
•        проектных чертежей водоприемного ковша ;
•        фракционного состава донных отложений;
•        данных о концентрации взвешенных наносов при различных уровнях воды;
•        кривой связи уровней Якутска с расходами в Табаге;
•        зависимостей уровней воды от времени для годов различной водности;
•        данных натурных измерений по распределению расходов воды между     протоками Адамовской и Буорыларской при различных уровнях.


           Расчеты показали:

•        Расположение ковша в целом удачное. Его акватория не подвергается заилению донными наносами. Однако развитие циркуляционных вихрей вызывает мощное заиление за счет выпадения наносов, находящихся во взвешенном состоянии. Предотвратить развитие вихревой области можно путем создания ограждающих дамб при заходе на акваторию ковша. Обвалование до незатапливаемых отметок требуется выполнить по всей периферии сооружения. Это предотвратит обмен воды при затоплении поймы в высокие половодья.

•        При расчете учтена возможность строительства полузапруд на входе в ковш. Ширина захода в ковш по верху полузапруд составляет 60 м. Оголовки полузапруд должны быть укреплены бутовой кладкой. 

•        При сооружении обуживающих вход в ковш полузапруд характер течения в ковше коренным образом меняется. Вблизи входного участка развивается водоворот небольшого размера, а на основной площади ковша образуется медленно вращающийся в противоположную сторону вихрь со скоростями 2-4 см/с, что обеспечивает более приемлемые условия работы водозабора.

•        Наибольшее заиление дна будет наблюдаться на входе сооружения. Это позволит периодически проводить эксплуатационную расчистку захода в ковш с помощью дноуглубительного снаряда без нарушения технологических условий работы водозабора.

•        Если существенно заузить входное отверстие ковша (например до10-20 м по верху дамбы), то в ковше будет практически стоячая вода и нулевая заносимость.

Подробнее 


Вернуться в раздел Численное моделирование.

 


Схема участка р. Лена в районе Якутского узла разветвления 
 
Глубина реки и поле удельных расходов наносов средней крупности. Расход протоки 35000 м3/с; проектный вариант ковша.


Поле придонной скорости течения и придонной концентрации мелких фракций наносов (d< 0.05 мм). Расход протоки 35000 м3/с, проектный вариант ковша.


Поле поверхностной скорости течения и поверхностной концентрации  мелких фракций наносов (d< 0.05 мм). Расход протоки 35000 м3/с, проектный вариант ковша.


Поле придонной скорости течения и интенсивности осаждения  мелких фракций наносов (d< 0.05 мм). Расход протоки 35000 м3/с, проектный вариант ковша.


Поле придонной скорости течения и интенсивности осаждения  мелких фракций наносов (d< 0.05 мм). Расход протоки 35000 м3/с, вариант с дополнительными дамбами.