Уравнения помогают предсказать поведение воды в реках

Уравнения помогают предсказать поведение воды в реках
Уравнения помогают предсказать поведение воды в реках

Речные дамбы представляют собой небольшие земляные дамбы, которые используются для удержания воды в течении реки, не слишком сильно влияя на течение. Однако, когда вода превышает определенный уровень из-за наводнения, дамба прорывается, вызывая катастрофы, которые могут иметь разрушительные последствия для жизни человека или привести к огромным финансовым потерям..

Предоставление решения этой проблемы и улучшение жизни тех, кто живет у берегов рек, также является работой Hydraulics. Поэтому профессор гидротехники Оскар Кастро Оргас с агрономического факультета Университета Кордовы вместе с группой международных исследователей разработал систему физических уравнений, которая моделирует, как, когда вода выливается на земляную дамбу, дамба прорывается, вызывая последующее разлив русла реки.

Они не первые, кто это делает. Такого рода исследования проводились уже некоторое время в области речной гидравлики, но большинство прогностических моделей, которые были разработаны на сегодняшний день, предполагают, что дамба всегда стационарна и что вода, протекающая мимо, просто непрерывно разрушает ее поверхность. Это происходит не всегда. И это переменная, которую включил Университет Кордовы. Эта новая модель учитывает деформацию, которой подвергается земное ложе (из которого состоит дамба), когда вода выливается на него и разрушает его.

Чтобы предсказать, при каких условиях и как дамба прорвется, и, следовательно, полагаться на инструменты, необходимые для прогнозирования и решения этой проблемы, исследователи использовали гибридный анализ, основанный на физических уравнениях, решаемых математической моделью, и в то же время провел серию лабораторных экспериментов, чтобы проверить, дали ли уравнения и модель результаты, которые согласуются с реальностью.

Реплика дайки в уменьшенном масштабе позволила протестировать модель, чтобы проверить ее. Тесты этой модели позволили проанализировать прогностическую способность модели с использованием таких переменных, как скорость, давление, уровень воды и трение о дамбу. Кроме того, учитывались свойства материалов, из которых сложена дайка.

Эта работа является еще одним шагом в изучении речной гидравлики, проводимом в рамках Государственного исследовательского проекта VÁMONOS (CTM-2017-85171-C2-1-R), в котором анализируются различные вопросы речной динамики, такие как как препятствия, препятствующие течению рек.