Дисертацію присвячено питанням проектування закритих зрошувальних мереж (ЗЗМ) з водоповітряними резервуарами (ВПР). Розроблено нову комбіновану модель перехідних процесів в водогонах з ВПР на базі "жорсткого" гідравлічного удару, яка враховує пружну ємність водогону. На основі математичного моделювання одержані графіки критеріальних залежностей (діаграми) і розроблено графоаналітичний метод оптимізації параметрів ВПР. Математичне моделювання та експериментальні дослідження поодинокої та групової роботи ВПР підтвердили ефективність використання ВПР з диференційним гідравлічним опором вузла приєднання його до водогону. Розроблена методика оптимізації параметрів ВПР при їх груповій роботі на ЗЗМ за мінімумом приведених затрат в залежності від показника надійності водогону. Розроблено пристрої для поповнення ВПР повітрям. Надано методику графоаналітичного визначення параметрів ВПР та програма розрахунку на ЕОМ перехідних процесів в водогонах з ВПР.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням теоретичного опису сумісного процесу фільтрації у зернистому середовищі та суфозійних явищ, які виникають під дією сил з боку фільтраційного потоку. Розроблено математичну модель, яка описує фільтрацію в усьому грунтовому масиві і деформації (суфозію, кольматаж) у зоні дії градієнтів напору, вищих за критичні, на основі якої поставлено крайові задачі нелінійної фільтрації. Отримано аналітичні розв'язки задач фільтрації під час стабілізації суфозійних процесів, які можна безпосередньо використати у вирішенні актуальних практичних проблем. Лабораторними дослідженнями деформаційних процесів у грунті довкола дренажних конструкцій та зволожувачів визначено адекватність теоретичних розв'язків дослідним даним. Запропоновано залежності для фільтраційного розрахунку дренажних конструкцій із урахуванням механічної суфозії та кольматажу, які виникають у грунті придренної зони.

  Скачати повний текст

На основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень встановлений характер зміни коефіцієнта фільтрації в несуфозійному та суфозійному середовищах в навколодренній зоні при роботі дренажних конструкцій в гідравлічних режимах осушення і зволоження. На основі цього обгрунтовані моделі деформаційних процесів, які відбуваються при фільтрації в навколодренній області при роботі дренажних систем в режимах осушення і зволоження в несуфозійному та суфозійному грунтах, отримані залежності для визначення гідравлічних напорів в області фільтрації та питомих витрат.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням математичного моделювання взаємовпливу коефіцієнта фільтрації у пористих середовищах. Проведено модифікацію існуючих базових моделей та розроблено методику досліджень процесів фільтрації у деформівних середовищах, розв'язано нові нелінійні задачі з післядією руху води до дрени та із зволожувача у грунт. У рамках моделей, що враховують суфозійно-кольматаційні явища, отримано аналітичні вирази з метою знаходження напорів, їх градієнтів та фільтраційної витрати. Встановлено співвідношення між характеристиками недеформованого середовища та середовища, що деформується у залежності від фільтраційного потоку та конструктивних параметрів дренажу. Наведено рекомендації та залежності щодо розрахунку витрати та стоку до дрени з урахуванням фільтраційних деформацій придренного середовища.

  Скачати повний текст

На основі дифузійної теорії перенесення наносів побудовано математичну модель процесу деформації незв'язного піщаного дна русла під впливом турбулентного потоку, в якій поверхню дна розглянуто як змінну у часі ділянку границі області, а також розроблено покрокову процедуру чисельно-асимптотичного наближення розв'язків відповідних модельних задач. Отримано розв'язки задач про деформацію дна у разі обтікання водним потоком затопленого пагорбка, малої воронки, втікання до великої впадини та виходу потоку рідини з ділянок із закріпленим дном. На даній основі проведено дослідження процесів деформації піщаного русла поблизу окремих типів гідротехнічних споруд у випадках, коли плановий розподіл швидкості біля поверхні рідини близький до ідеального, а коефіцієнт дифузії залежить від усередненої швидкості потоку та її градієнта. Запропоновано методику математичного моделювання, яка дає змогу розраховувати глибину воронки розмиву, її форму та зону відкладення частинок з урахуванням транспортування, а також прогнозувати розвиток процесу у часі.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано математичну модель механізму внутрішніх течій за умов узгодження тривимірного швидкісного поля з полем гідродинамічного тиску. В якості замикаючої моделі використано алгебраїчні співвідношення напруг Рейнольдса спільно з модифікованою kappa - epsilon моделлю турбулентності, що дозволяє реалістично описувати процеси, які можуть бути передбачені у рамках моделей з ізотропною турбулентністю. Розроблено методи чисельної реалізації запропонованих математичних моделей, у тривимірному просторі довільної форми, на підставі сучасних обчислювальних методів та ефективних алгоритмів газогідродинаміки. Експериментально досліджено швидкісне поле з урахуванням внутрішніх течій у штучно стиснутому руслі. Чисельне моделювання дозволило розкрити внутрішню природу анізотропного стану на основі девіатора тензора турбулентних напруг.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень розробки технології пористих дренажних труб з бетону на керамзитовому заповнювачі, що забезпечує підвищення міцності труб та формування структури пористого бетону, та знижує його кольматацію матеріалом обсипки. Отримано бетон з підвищеною міцністю у разі розтягу, що значно підвищує несучу здатність дренажних труб, поширює область їх використання (збільшити глибину укладання до 4-х метрів). Запропоновано метод гомогенізації, який полягає у вакуумуванні заповнювача та перемішуванні усіх інгредієнтів бетону під вакуумом на першій стадії. На другій стадії перемішування відбувається за умов атмосферного тиску. Збільшення швидкості та повноти заповнення капілярів забезпечується введенням ПАР + хімічний прискорювач твердіння. Розроблено технологію виробництва пористих дренажних труб з бетону на керамзитовому заповнювачі з підвищеним показником міцності у разі розтягу.

  Скачати повний текст

Досліджено карбамідні полімеррозчини для відновлення та захисту бетону транспортних споруд у зоні змінного рівня води. Проаналізовано процеси порушення цілісності бетону і матеріалів для його відновлення. Розкрито закономірності структуроутворення полімеррозчинів. Оптимізовано реологічні та міцнісні властивості карбамідних полімеррозчинів. Встановлено фізичні, експлуатаційні та деформівні властивості карбамідних полімеррозчинів, необхідні для ремонту транспортних споруд у зоні змінного рівня води. Висвітлено зміни міцнісних і адгезійних характеристик полімеррозчинів за різних умов експлуатації, а також їх хімічну та біологічну стійкість. Рекомендовано рецептури полімеррозчинів на основі смоли КФ-МТ-15 з метою відновлення бетону в зоні змінного рівня води. Розроблено основні положення технології проведення ремонтно-відбудовних робіт способом торкретування. Наведено техніко-економічне обгрунтування застосування полімеррозчинів.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель хвилеподібних білякритичних течій, яка враховує можливе викривлення у вертикальній площині елементарних струминок у початковому перерізі даних явищ, встановлено адекватність цієї моделі реальним явищам. Виведено та проінтегровано узагальнене диференціальне рівняння профілю вільної поверхні хвилеподібних білякритичних течій. Доведено факт існування додаткових гідравлічних опорів даних течій. Встановлено принципову різницю у моделюванні турбулентних потоків за критеріями Рейнольдса та Фруда. На основі комплексних теоретичних та експериментальних досліджень розроблено методи розрахунків основних характеристик білякритичних течій та наведено практичні рекомендації для гідравлічного розрахунку шлюзів-регуляторів.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано методи та засоби здійснення розрахунків зсувних процесів на варіаційній основі без суб'єктивного завдання поверхні ковзання, запропоновано варіаційні методи вирішення питань забудови зсувонебезпечних територій і проектування їх інженерного захисту. На основі теоретичних положень статики сипучого середовища та відомих, найбільш застосовних на практиці методів розрахунків коефіцієнту стійкості схилу Маслова - Берера та Шахунянца і величині зсувного тиску Шахунянца і Білеуша розроблено математичну модель зсувного процесу. Розглянуто обмеження та умови застосування прийнятої математичної моделі, здійснено її практичну перевірку. Створено та апробовано комп'ютерну програму LandSlip2d для автоматичного визначення на варіаційній основі просторового положення поверхні ковзання конкретних зсувів, що дозволяє уникати суб'єктивності її визначення і підвищує надійність розрахунків зсувної небезпеки і споруд інженерного захисту територій і об'єктів від зсувів.

  Скачати повний текст

Розроблено і впроваджено у виробництво оперативний метод визначення об'ємів грунту, який базується на створенні цифрової моделі поверхні за результатами електронної тахеометричної зйомки з урахуванням впливу вертикальної рефракції на результати тригонометричного нівелювання. Створено спеціальну експериментальну спостережну станцію з оптимальною кількістю геодезичних пунктів для циклічних спостережень за визначенням об'ємів грунту. Визначено оптимальну відстань між пікетними точками для відображення рельєфу поверхні споруди з допустимою точністю. Розроблено методику обчислення еквівалентних висот напрямків на кожну пікетну точку за результатами тахеометричної зйомки поверхні.

  Скачати повний текст

Розроблено нові пружнопластичні та пружнов'язкопластичні моделі динамічних систем, що включають конструкцію та контактуюче з нею грунтове та водне середовище, які дозволяють визначати напружено-деформований стан портових та інших транспортних споруд за складних умов їх експлуатації. Одержано основні рівняння, що описують роботу динамічних систем за умов складного їх навантаження у разі спільної дії статичних і динамічних навантажень. Розроблено алгоритм надійного та економічного розв'язання рівнянь складних нелінійних крайових задач, а також програмний комплекс для ЕОМ, що дозволяє застосувати одержані теоретичні положення для практичного використання у ході будівництва та реконструкції транспортних споруд.

  Скачати повний текст

Запропоновано метод розрахунку характеристик системи споруда - грунтове підгрунтя - водне середовище, побудований на базі принципу максимуму Мізеса у теорії пластичності течії для розрахунку берегоукріпних споруд. Одержано систему рівнянь у приростах в інваріантній формі, здійснено модифікацію функцій навантаження для пластичних деформацій, запропоновано процедуру усунення особливостей сингулярних ліній і точок поверхонь навантаження Кулона - Мора. Створено метод розв'язання хвильових задач, який базується на ідеї деформації простору. З використанням системи хвильових мультиполів уперше визначено характеристики силового впливу прогресивних хвиль кінцевої амплітуди на підводний трубопровід, розташований на дні. Уперше розв'язано гідродинамічну задачу про дифракцію хвиль кінцевої амплітуди на підводному хвилеломі з застосуванням методу межових інтегральних рівнянь, одержано гідродинамічні сили, що діють на хвилелом. Теоретичні результати розв'язання перевірено шляхом їх порівняння з даними спеціальних експериментів на моделях труби та підводного хвилелому у хвильовому лотку ЧМНДІП на дослідному басейні ОНМУ. Розроблено програмний комплекс, який дає змогу виконати розрахунок за двома межовими станами - міцністю та деформацією основних типів берегоукріпних споруд.

  Скачати повний текст

Уперше узагальнено та систематизовано відмови на трубопровідних системах водопостачання за об'єктом дії, характером виявлення й факторами впливу на мінливість критеріїв надійності, зокрема, на параметр інтенсивності відмов, за ступенем складності відновлення працездатного стану складових елементів та масштабом і видом шкоди, яку вони завдають. Одержано аналітичні залежності для визначення параметра інтенсивності відмов трубопроводів від термінів їх експлуатації для трьох періодів роботи (пуско-наладки, нормальної експлуатації, інтенсивного старіння) та з урахуванням категорії складності відновлення елементів, які відмовили. Запропоновано методику для оцінки мінливості лінійної витрати на ділянці діючої або нової, запроектованої водопровідної мережі та встановлення межі довірчого інтервалу змінюваності та низку основних чинників, що впливають на числові значення величини математичного очікування лінійної витрати води. Наведено математичну модель для визначення величини економічного фактора спорудження й експлуатації для ділянок водопровідної мережі, яка враховує широкий діапазон вхідних параметрів, що характеризують економічні умови будівництва й експлуатації трубопровідної системи у цілому та гідравлічно пов'язаних з нею водопровідних споруд водопостачання. Установлено аналітичні залежності коефіцієнта нерівномірності споживання електроенергії як основного чинника економічної ефективності роботи даної мережі від загального коефіцієнта нерівномірності водоспоживання для трубопроводів з різних матеріалів.

  Скачати повний текст

Вперше застосовано новий підхід щодо дослідження роботи та протифільтраційної ефективності облицювань, зокрема вивчено процес функціонування системи "облицювання - грунтова основа". Одержано аналітичні залежності для визначення фільтраційних втрат з необлицьованих та облицьованих каналів за умов вільної та підпертої фільтрації з урахуванням чинника часу, водно-фізичних властивостей грунту, особливостей конструкцій протифільтраційного облицювання. Визначено величини фільтраційних опорів сучасних конструкцій облицювань. Розроблено теоретичні засади режиму водоподачі у борозни. На підставі дослідження спільної роботи облицювання та грунтової основи встановлено причини та механізм руйнування різних конструкцій облицювання у процесі довготривалої експлуатації залежно від водно-температурного режиму роботи системи "облицювання - грунтова основа". Удосконалено метод розрахунку міцності монолітного бетонного облицювання залежно від напружено-деформованого стану системи, обгрунтовано конструкції облицювання на підставі регулювання водно-температурного режиму системи на набухаючих та випинаючих грунтах. Встановлено критерії оптимізації конструкцій облицювань каналів: коефіцієнт протифільтраційної ефективності, фільтраційні опори, показник екологічної безпеки каналів, параметри будівельної щільності та вологості грунтової основи для різних типів грунтів. Наведено порівняльну оцінку протифільтраційної ефективності різних конструкцій облицювань за ідентичних умов будівництва та експлуатації каналів. Обгрунтовано оптимальні конструкції протифільтраційних облицювань транспортувальних, розподільних, регулювальних каналів зрошувальних систем для різних грунтових умов, які забезпечують мінімальні фільтраційні втрати та збереження екології довкілля. Розроблено технічні вимоги щодо підготовки грунтової основи каналів з вивітрілих слабких вапняків.

  Скачати повний текст

Розроблено рекомендації щодо вибору раціональної конструкції облаштувань нижнього б'єфу однопрогінних шлюзів-регуляторів, обладнаних клапанними затворами. Методом лабораторних досліджень показано можливість утворення білякритичних течій у процесі експлуатації таких споруд. Розроблено класифікацію типів гідравлічних режимів у нижньому б'єфі досліджуваних регуляторів і визначено межі існування цих режимів. Створено методику проведення експериментів з використанням великої кількості донних п'єзометрів, яка дозволяє оцінити ступінь викривлення елементарних струминок у вертикальній площині. Одержано значення критерію Кохрана, що показали досить високий рівень відтворюваності характеристик потоку на установці під час формування білякритичних течій. Обгрунтовано необхідність врахування просторового фактора та розроблено відповідну методику розрахунку другої спряженої глибини білякритичних течій та максимальну глибину даних течій з хвилястою поверхнею за просторових умов. На підставі результатів лабораторних і натурних досліджень розроблено рекомендації для гідравлічного розрахунку та вибору раціональної конструкції гасителів енергії у нижньому б'єфі однопрогінних шлюзів-регуляторів з клапанними затворами.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод гідравлічного розрахунку рибозахисного пристрою типу "плавучий заплавень", який базується на використанні диференціального рівняння руху рідини зі змінною витратою уздовж водозабору та диференціального рівняння витрати витікання з-під плоского вертикального щита. Одержано нові, експериментальним шляхом визначені величини середньої швидкості води у вирізі екрана та довжини зони захвату води у водозабір, на базі яких створюються умови для відводу молоді риби та пропуску розрахункової витрати з головної водотоки у водозабір.

  Скачати повний текст

Досліджено проблеми визначення стійкості зсувонебезпечних схилів та укосів за допомогою сучасного програмного забезпечення та їх підсилення шляхом застосування підпірних та армуючих конструкцій. Встановлено особливості втрати рівноваги зсувних схилів узбережжя Азовського моря на Донеччині. Запропоновано розрахункові моделі для обчислення коефіцєнтів стійкості схилів за допомогою програмного комплесу "Нелінійний поліфем". Проаналізовано результати досліджень, проведених на математичних моделях зсувних схилів і виявлено особливості перерозподілу зусиль в утримувальних конструкціях. Здійснено порівняльне вивчення результатів теоретичних і натурних досліджень зсувонебезпечних схилів, що знаходяться у стані зсуву. З метою підвищення стійкості зсувонебезпечних схилів та укосів узбережжя Азовського моря запропоновано використовувати Г-подібні підпірні стіни, занурені в грунті, у поєднанні з горизонтальними армуючими в'язами й утримувальними конструкціями з бурових паль.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності впливу факторів складу модифікованого дрібнозернистого бетону для будівництва та відновлення бетонних гідротехнічних споруд меліорації на його основні фізико-механічні властивості. Показано, що використання нової комплексної домішки Пенетрон + С-3 дозволяє одержати бетони, що відзначаються рухомістю, міцністю, морозостійкістю та високим рівнем водонепроникності. Наведено оцінку впливу зернового складу піску на рівні водонепроникності та морозостійкості модифікованого дрібнозернистого бетону. Із використанням методів комп'ютерного матеріалознавства визначено раціональні склади дрібнозернистих бетонів, модифікованих комплексною домішкою Пенетрон + С-3. Встановлено зв'язок між зміною технологічної пошкодженості бетону під дією заморожування та розморожування з показником його морозостійкості. З урахуванням одержаних даних розроблено методику прискореної оцінки морозостійкості бетону.

  Скачати повний текст

У межах теорії надійності складних технічних систем з використанням імовірнісних підходів досліджено вплив основних природних факторів на надійність і безпеку гідротехнічних споруд. Запропоновано нові підходи для удосконалення існуючих і розробки нових методів розв'язання імовірнісних задач у межах параметричної та системної теорій надійності. Створено новий більш точний метод статистичної параболізації для імовірнісних задач. Розроблено біекспоненційний закон розподілу для виконання розрахунків з оцінювання гідрологічних характеристик. Наведено результати розрахунків за оцінкою природних максимальних розрахункових витрат води р. Дніпро, проведених на основі біекспоненційного розподілу, на базі яких обгрунтовано достатність пропускної спроможності гідровузлів Дніпровського каскаду ГЕС. Розв'язано ряд задач із визначення ризику руйнування різних типів гідротехнічних споруд. У межах системної терії надійності запропоновано методику розв'язання задачі із визначення ризику виникнення надзвичайної ситуації на гідровузлі, пов'язаної з небезпекою прориву напірного фронту, що базується на методі Монте-Карло. Із використанням спеціальної розробленої комп'ютерної програми проведено розрахунок значення узагальненого ризику (імовірності) виникнення надзвичайної ситуції на Київському гідровузлі.

  Скачати повний текст