ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Методы математического моделирования, реализуемые на совре­менных ПЭВМ, позволяют эффективно выполнять научные исследо­вания природных явлений, в которых необходимо учитывать комплекс одновременно действующих факторов. К таким природным явлениям относится процесс формирования стока ливневых вод с малых водосборов при решении целого ряда экологических проблем на автомобильных дорогах.

Разработанная математическая модель стока ливневых вод предусматривает использование цифровой модели поверхности водосборной площади, которая формируется на основе топографиче­ских данных (план или карта в горизонталях) путем преобразования в виде отдельных ортогональных горизонталям склоновых полос. Такая схематизация водосборного бассейна (рис. 1) позволяет представить в памяти компьютера сколь угодно сложную конфигурацию реального водосбора и вместе с тем соответствует направлению движения ливневых вод по склонам водосбора перпендикулярно горизонталям.

Процесс склонового и руслового стока описывается системой уравнений неустановившегося течения жидкости с боковой приточностью,

динамического

и неразрывности

dqdw

^____+ ^____ =q, (2)

didt

гдеi_л-уклон дна лога;

h- глубина потока;

i -длина по логу;

a₀-коэффициент Буссинеска (корректив количества движения,a₀= 1,03);

q- боковая приточность в единицу времени на единицу длины лога;

g-ускорение силы тяжести;

w- площадь живого сечения;

- проекция скорости присоединенных частиц жидкости на направление скорости потока;

v- скорость потока;

a- коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии, а=1,1);

t- время;

q,К - расход и расходная характеристика.

Приведенная выше система дифференциальных уравнений реша­ется в конечных разностях.

При расчете стока по склону боковая приточность q в системе уравнений заменяется на величину слоя выпавших осадков за вычетом потерь на впитывание за отрезок времениdt.

Кривые хода дождя Н =f(t), и впитыванияp=f(f) заменяются ступенчатым очертанием с шагомdt₁(рис.2).

Конечным итогом математического моделирования стока ливне­вых вод с малых водосборов, выполненного на ЭВМ, является получение расчетного гидрографа ливневого стока в замыкающем створе водосбораq=f(t), что позволит решать следующие задачи:

1.Установить влияние рельефа на миграцию радиоактивных частиц через трансформирующую способность поверхностного стока.

2.Устанавливать степень естественного очищения плавных форм рельефа под действием поверхностного стока на придорожной полосе.

3.Устанавливать места скопления (и их локализации) радио­активных частиц и других экологических загрязнителей на указанных объектах.

4.Использовать полученные данные в качестве исходной информации для назначения мощностей установок по очистке поверхностных вод, а также для определения точных мест дислокации этих установок с возможностью привязки их к конкретным промышленным объектам.

5.Устанавливать места, не подверженные интенсивному поверхностному стоку, с целью складывания радиационно зараженных материалов и других экологически загрязненных отходов.

6. Определить размеры малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах.

Рис. 1. Схематизация водосборного бассейнаi,ii,iii,iv- склоны водосборов

Рис. 2. Кривые хода дождя Н =f(t) и потерь на впитывание р =f(t), представляемые ступенчатым очертанием с шагомdt.