<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">bricstransport</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Транспорт БРИКС</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>BRIСS Transport</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">2949-0812</issn><publisher><publisher-name>ФГБУ ДПО «УМЦ ЖДТ»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.46684/2026.1.3</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">QCPHQB</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">bricstransport-147</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭКОСИСТЕМА ТРАНСПОРТА: ОБЩЕСТВО, ГОСУДАРСТВО И ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЗОВЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>TRANSPORT ECOSYSTEM: SOCIETY, STATE, AND GLOBAL CHALLENGES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Критерии моделирования при движении потоков в фильтрующих сооружениях земляного полотна</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Criteria for modelling flow movement in filtering structures of railway earthworks</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Штыков</surname><given-names>В. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shtykov</surname><given-names>V. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Валерий Иванович Штыков — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика»</p><p>РИНЦ ID: 573447, SPIN-код: 2615-5104, Scopus: 59776659900</p><p>190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Valeriy I. Shtykov — Dr. Sci. (Tech.), professor, Professor of the Department of Water Supply, Sanitation and Hydraulics</p><p>RSCI ID: 573447, SPIN-code: 2615-5104, Scopus: 59776659900</p><p>9 Moskovsky pr., St. Petersburg, 190031, Russian Federation</p></bio><email xlink:type="simple">shtykov41@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-3800-0949</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Пономарев</surname><given-names>А. Б.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ponomarev</surname><given-names>A. B.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Андрей Борисович Пономарев — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика»</p><p>РИНЦ ID: 720938, SPIN-код: 4334-8686, Scopus: 57194540782</p><p>190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Andrey B. Ponomarev — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Water Supply, Sanitation and Hydraulics</p><p>RSCI ID: 720938, SPIN-code: 4334-8686, Scopus: 57194540782</p><p>9 Moskovsky pr., St. Petersburg, 190031, Russian Federation</p></bio><email xlink:type="simple">pol1nom@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Смагин</surname><given-names>Р. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Smagin</surname><given-names>R. F.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Роман Александрович Смагин — студент факультета «Промышленное и гражданское строительство»</p><p>190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Roman A. Smagin — student of the Faculty of Industrial and Civil Engineering</p><p>9 Moskovsky pr., St. Petersburg, 190031, Russian Federation</p></bio><email xlink:type="simple">vvig@pgups.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2026</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>27</day><month>05</month><year>2026</year></pub-date><volume>5</volume><issue>1</issue><fpage>3</fpage><lpage>3</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Штыков В.И., Пономарев А.Б., Смагин Р.А., 2026</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Штыков В.И., Пономарев А.Б., Смагин Р.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Shtykov V.I., Ponomarev A.B., Smagin R.F.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.bricstransport.ru/jour/article/view/147">https://www.bricstransport.ru/jour/article/view/147</self-uri><abstract><p>Представлен вывод критериев подобия при ламинарном, турбулентном и переходном режимах движения фильтрационного потока в бесполостных дренах. В последние годы при строительстве земляного полотна железных дорог находят широкое применение крупнозернистые материалы для защиты откосов от размывов и сплывов и при устройстве фильтрующих прорезей. Закономерности движения фильтрационных потоков в обоих случаях те же, что и в бесполостном дренаже, однако не все необходимые для практиков расчетные зависимости могут быть получены теоретическим путем, и тогда приходится использовать методы либо математического, но чаще всего физического моделирования. В частности, не представляется возможным теоретическим путем получить зависимости для определения глубин потоков, когда со стороны устьев уровень воды в нижнем бьефе отсутствует. До настоящего времени исследования проводились в основном гидротехниками для фильтрационных потоков через грунтовые плотины. При этом имеет место обычно ламинарный режим фильтрации. В устьевых участках фильтрующих прорезей и бесполостных дрен имеет место, как правило, турбулентный режим, а перед устьевым участком — переходный. Эти случаи до последнего времени оставались вне поля зрения специалистов по фильтрации. Критерии моделирования отсутствовали. В статье эти критерии получены из уравнений движения фильтрационных потоков в бесполостных дренах для всех трех режимов: ламинарного, переходного и турбулентного. Проверка полученных критериев подобия была проведена для бесполостной дрены длиной 14 м, уложенной в лоток. Приведена кривая свободной поверхности, построенная с использованием теоретически обоснованной расчетной зависимости. На этом же рисунке нанесены точки, полученные путем измерения глубин в определенных сечениях фильтрационного потока в лотке. Как следует из рисунка совпадение результатов вполне удовлетворительное.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article presents the derivation of similarity criteria for laminar, turbulent, and transitional regimes of filtration flow in pipeless French drain systems. In recent years, coarse-grained materials have been widely used in the construction of railway embankments to protect slopes from erosion and wash-outs and to build filter trenches. The patterns of filtration flows in both cases are the same as in pipeless French drainage systems; however, not all of the calculation dependencies required for practical use can be obtained theoretically, and it is then necessary to use either mathematical methods or, more often, physical modelling. In particular, it is not possible to theoretically obtain dependencies for determining flow depths when there is no water level at the downstream end of the outlets. Until now, research has been conducted primarily by hydraulic engineers for filtration flows through embankment dams. In this case, the filtration usually behaves as a laminar flow. In the outlet sections of filter trenches and pipeless drains, the flow is generally turbulent, while at the section just before the outlet the flow is transitional. Until recently, these cases remained outside the focus of filtration specialists. There were no criteria for modelling. In this article, these criteria are derived from the equations of filtration flow motion in drains for all three regimes: laminar, transitional, and turbulent. Verification of the obtained similarity criteria was carried out for a 14 metre long pipeless French drain laid in a trough. The article presents a water surface profile designed using a theoretically justified calculation relationship. The same figure also shows points obtained by measurements in specific sections of the filtration flow in the trough. As can be seen from the figure, the agreement of the results is quite satisfactory.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>бесполостная дрена</kwd><kwd>фильтрующая прорезь</kwd><kwd>фильтрационный поток</kwd><kwd>критерии моделирования</kwd><kwd>режим фильтрации</kwd><kwd>физическое моделирование</kwd><kwd>гидравлический расчет</kwd><kwd>щебень</kwd><kwd>земляное полотно</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>pipeless French drain</kwd><kwd>filter trench</kwd><kwd>filtration flow</kwd><kwd>modelling criteria</kwd><kwd>filtration regime</kwd><kwd>physical modelling</kwd><kwd>hydraulic calculation</kwd><kwd>crushed stone</kwd><kwd>railway earthworks</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жинкин Г.Н., Грачев И.А. Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот: учеб. пособие. М.: Лань, 2020. 420 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhinkin G.N., Grachev I.A. Features of railway construction in areas of permafrost and swamps: a textbook. Moscow. Lan. 2020:420. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Штыков В.И., Пономарев А.Б., Янко Ю.Г. О расчете размывающих скоростей при проектировании фильтрующих сооружений в связных грунтах // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2021. Т. 18. Вып. 2. С. 303–312. DOI: 10.20295/1815-588X-2021-2-303-312. EDN: OVVRLC.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shtykov V. I., Ponomarev A. B., Yanko Yu. G. Discussing the calculation of erosion rates in the design of filtering structures in cohesive soils. Proceedings of Petersburg Transport University. 2021;18(2):303-312. (In Russ.) DOI: 10.20295/1815-588X-2021-2-303-312. EDN: OVVRLC. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Штыков В.И., Пономарев А.Б., Янко Ю.Г. Об особенностях гидравлического расчета фильтрующих насыпей в связных грунтах. // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2025. Т. 22. Вып. 1. С. 228–237. DOI: 10.20295/1815-588X-2025-1-228-237. EDN: ZNYWRP.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shtykov V.I., Ponomarev A.B., Yanko Yu.G. Specifics of rockfill dam hydraulic calculations in clay soils. Proceedings of Petersburg Transport University. 2025;22(1):228-237. DOI: 10.20295/1815-588X-2025-1-228-237. EDN: ZNYWRP. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Штыков В.И., Пономарев А.Б. Гидравлический расчет бесполостных дрен треугольного поперечного сечения при переходном режиме // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2019. Т. 16. Вып. 3. С. 523–532. DOI: 10.20295/1815-588X-2019-3-523-532. EDN: ZQMGCB.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shtykov V.I., Ponomarev A.B. Hydraulic calculation of non-cavity triangular cross-section drains in transient regime. Proceedings of Petersburg Transport University. 2019;16(3):523-532. DOI: 10.20295/1815-588X-2019-3-523-532. EDN: ZQMGCB. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Штыков В.И., Гордиенко С.Г. Бесполостной дренаж: гидравлическое обоснование, расчет и эффективность действия. СПб., 1997. 223 с. EDN: ZIWSFB.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shtykov V.I., Gordienko S.G. Cavity-free drainage: hydraulic justification, calculation and operational efficiency. Saint Petersburg. 1997:223. EDN: ZIWSFB. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Климентов П.П., Кононов В.М. Динамика подземных вод : [Учеб. для геол.-развед. техникумов]. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1985. 383 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Klimentov P.P., Kononov V.M. Dynamics of groundwater: [Textbook for geological exploration colleges]. 2nd ed. Moscow. Vysshaya Shkola. 1985:383. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Балыков Б.И. Экспериментальные исследования условий подобия физико-механических свойств образцов несвязного грунта // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева: сб. науч. трудов. 1979. Т. 135. С. 5–13.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Balykov B.I. Experimental studies of similarity conditions for physical and mechanical properties of non-cohesive soil samples. Izvestia VNIIG im. B.E. Vedeneeva. 1979;135:5-13. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Полтавцев В.И., Спицын И.П., Винников С.Д. Гидрологическое лабораторное моделирование / под ред. В.И. Полтавцева. Л.: Ленингр. политехн. ин-т, 1982. 142 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poltavtsev V.I., Spitsyn I.P., Vinnikov S.D. Hydrological laboratory modeling. Poltavtsev V.I., ed. Leningrad. Leningrad Polytechnic Institute. 1982:142. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кравцов М.В., Кравцов А.М. Общее уравнение закона гидравлического сопротивления при стесненном падении одиночного шара и движении жидкости в зернистых слоях // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. № 3. С. 85–96. EDN: TXJDPP.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kravtsov M.V., Kravtsov A.M. General equation of the hydraulic friction law for hindered falling of an individual ball and fluid motion in granular layers. Energetika. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2015;(3):85-96. EDN: TXJDPP. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Митрушкин Д.А., Томин П.Ю. Расчет фильтрационных течений в трещиновато-пористых средах с кавернами // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 1(9). С. 13. EDN: SIUYUT.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mitrushkin D.A., Tomin P.Y. Calculation of filtration flows in fractured-porous media with cavities. Georesursy, geoenergetika, geopolitika. 2014;1(9):13. EDN: SIUYUT. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Анахаев К.Н., Анахаева Х.К. Моделирование высачивания фильтрационного потока через наклонный грунтовый склон // Гидротехническое строительство. 2023. № 11. С. 36–40. EDN: LWEZRR.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anakhaev K.N., Anakhaeva K.K. Simulation of filtration flow seepage through sloped soil slope. Power Technology and Engineering (Gidrotekhnicheskoe Stroitel’stvo). DOI: 10.34831/EP.2023.29.23.006. 2023;(11):36-40. EDN: LWEZRR. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бублик С.А., Семин М.А. Анализ подходов к расчету фильтрационных течений подземных вод при моделировании формирования ледопородных ограждений // Вычислительная механика сплошных сред. 2023. Т. 16. № 1. С. 46–60. DOI: 10.7242/1999-6691/2023.16.1.4. EDN: GSSLUU.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bublik S.A., Semin M.A. Analysis of approaches to the calculation of groundwater filtration flows in modeling artificial frozen walls formation. Fluid Dynamics. 2023;16(1):46-60. DOI: 10.7242/1999-6691/2023.16.1.4. EDN: GSSLUU. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гасанов И.Р. Об определении гидравлического сопротивления при турбулентном режиме фильтрации флюида в пористой среде // Молодой ученый. 2019. № 2(240). С. 20–22. EDN: YTVCBN.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gasanov I.R. On the determination of hydraulic resistance in the turbulent regime of fluid filtration in a porous medium. Young Scientist. 2019;2(240):20-22. EDN: YTVCBN. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бухарцев В.Н., Петриченко М.Р. Трансляционная инвариантность формулы Дюпюи и определение высоты промежутка высачивания // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2012. № 3-2(154). С. 194–199. EDN PESLGF.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bukhartsev V.N., Petrichenko M.R. Translational invariance of the Dupuit formula and determination of the seepage gap height. St. Petersburg State Polytechnical University Journal. 2012;3-2(154):194-199. EDN: PESLGF. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петриченко М.Р., Заборова Д.Д., Котов Е.В., Мусорина Т.А. Образование промежутка высачивания в прямоугольной перемычке // Гидротехническое строительство. 2018. № 10. С. 49-52. EDN: YNAWUH.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrichenko M.R., Zaborova D.D., Kotov E.V., Musorina T.A. Formation of a seepage gap in a rectangular jumper. Power Technology and Engineering (Gidrotekhnicheskoe Stroitel’stvo). 2018;(10):49-52. EDN: YNAWUH. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
