Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Автоматизация сбросных сооружений низового звена рисовых оросительных систем

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Автоматизация сбросных сооружений низового звена рисовых оросительных систем"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

им. К.И.СКРЯБИНА

На правах рукописи УДК 626.823.92:£31.171

БЕХЕНОВ Малик Эсеибекоюга

АВТОМАТИЗАЦИЯ СБРОСНЫХ СООРУЖЕНИЙ НИЗОВОГО ЗВЕНА РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность 06.01.02 -Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БИШКЕК 1995

Работа выполнена в Кыргызском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте им.К.И.Скрябина

академик АВН РФ, член-корреспондент РАСХН и НАНКР, Лауреат Государст- ■ ' венной премии, доктор технических наук, профессор Я.В.БОЧКАРЕВ

член-корреспондент КазАСНХ, доктор технических наук, профессор А.Г.РАУ

кандидат технических наук старший научный сотрудник И.К.ДУЮНОВ

Проектно-конструкторский технологический институт "Водавтоматика и метрология"

Защита состоится "23 " февраля 1996 г. в 12" часов на заседании Специализированного совета Д.06.93.10 по присуждении ученой' степени доктора технических наук при ' Кыргызском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте имени К.И.Скрябина (720053, ГСП, г.Бишкек, ул.Медерова,68).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кыргызского СХИ

Автореферат разослан " 16" января 1996 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор технических наук, и.о. профессора

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Т)-^'/ Б . И. МЕЛЬНИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Орошаемая площадь в бассейне реки Сырдарья составляет 3.2 млн.га. В результате интенсивного развития орошаемого земледелия и вовлечения в оборот новых земель в 1970...1980 годы, резко сократилось поступление речной воды в низовье й дельту реки Сырдарья, что привело к ухудшению экологической обстановки в приаралье.

Центральным вопросом стабилизации аридных природных систем в бассейне Аральского моря является восстановление и сохранение их природных и социально-экономических функций. К ним относятся: повышение эффективности водопользования на существующих орошаемых землях; повышение урожайности сельхозкультур благодаря эффективной мелиорации; снижение экологического воздействия ирригации.

В низовья реки Сырдарья рисовые оросительные системы (РОС) Казахстана (Кзып-Ординская, Кзылкумская) занимают более 300 тыс.га.

Для успешного возделывания и получения высоких урожаев риса необходимо в рисовом чеке поддерживать оптимальные параметры всех факторов, влияющих на развитие риса. К основным из них относятся водный, солевой и температурный режимы.

Поддерживать одновременно оптимальные параметры водного, солевого и тепературного режимов в рисовом чеке можно только автоматизацией подачи и сброса воды. В данное время производится только регулирование водного режима в рисовом чеке поддержанием заданного уровня воды авторегуляторами уровня нижнего бьефа, а средств автоматизации сбросной сети ■ для регулирования водносолевого и температурного режимов в' рисовом чеке практически не существует. Ввиду многочисленности и разбросанности гидротехнических сооружений, автоматизацию низового звена РОС целесообразно . проводить на базе гидравлической энергии с применением полимерных материалов для изготовления авторегуляторов.

Вопросу гидравлической автоматизации сбросной сети низового звена РОС и посвящена данная работа.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состоит в' технологическом обосновании схем и параметров автоматизации

3

регулирования водного, солевого и температурного режимов в рисовом чеке; разработке, исследовании и внедрении средств автоматизации сОросной сети РОС, работающих на гидравлической энергии потока, обеспечивающих экономно поливной воды, повышение урожайности риса.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: .

1) исследовать режим работы оросительной и сбросной сети в период первоначального затопления и поддержания .слоя воды в рисовом чеке;

2) исследовать солевой и температурный режимы на РОС за весь период вегетации;

3) обосновать схемы работы сбросных каналов, дрен, коллекторов и технические параметры водоотводящей сети с автоматизированными водовыпусками при сбросе воды из рисовых чеков;

4) разработать конструкций авторегуляторов для водовыпусков сбросной сети РОС;

5) выполнить гидравлические исследования, разработать методику расчета авторегуляторов;

6) провести производственные испытания САР водносодевого и температурного режимов на рисовой карте.

Научная новизна заключается в обосновании технологической схемы регулирования водного, солевого и температурного режимов в рисовом чеке аридной зоны, разработке новых средств автоматизации сбросных сооружений РОС, в их теоретическом и экспериментальном обосновании, получении количественных связей между конструктивными и гидравлическими параметрами, а также в разработке методики инженерного расчета средств автоматизации.

Практическая ценность. Предлагаемые схемы ■ и средства автоматизации сбросной сети РОС позволяют автоматизировать регулирование водного, солевого и температурного режимов в рисовом чеке, сократив при этом непроизводительные сбросы, воды на постоянную протачность и вынос удобрений и гербицидов из рисового чека в источники опрощения, применять средства автоматизации в существующих сооружениях без изменения их геометрических параметров, снизить эксплуатационные затраты, повысить урожайность риса.

Реализация работы. Результаты разработок и исследований внедрены в производство в риссовхозе "Целинный" Чардаринского района Чимкентской области Казахской республики. Разработанная методика расчета регуляторов уровня воды используется в дипломном проектировании студентами Кыргызского СХИ.

Обоснованность и достоверность результатов обусловлены проведением детальных комплексных экспериментов, сравнением расчетных данных с данными других авторов, проверкой математических моделей и технических средств в натурных условиях, подтверждением предложенного технического решения авторским свидетельством.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях: гидромелиоративного факультета Кыргызского СХИ в 1980...1995 гг., на межреспубликанской научно-практической конференции . КазКИИВХ (г.Джамбул, 1980) , а также на республиканской. и всесоюзной конференциях ВНИИКА мелиорации в

1980___1981 гг. Действующая модель регулятора уровня воды

демонстрировалась на ВДНХ СССР в 1984 г. и отмечена серебряной и бронзовой медалями.

Публикации работ. По теме диссертации опубликовано 7 работ и 1 техническое решение признано изобретением.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка использованной литературы; включает 158 страниц машинописного текста, 60 рисунков, 8 таблиц. Список использованной литературы состоит из 112 наименований, в том числе 6 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ -Е&БСГПЫ

В первой главе диссертации рассмотрены особенности технологии возделывания риса в аридной зоне, приведены степень влияния водного, температурного и солевого режимов в рисовом четсе на развитие риса по фазам вегетации, описаны зависимость температуры и минерализации вода от слоя затопления в рисовом чеке, обосяовало, что яроточность воды в рисовом чеке не дает желаемых результатов, а приводит к перерасходу оросительной вода, когда оросительная корма доходит 4 0 тыс. мЗ/га, при расчетной норме 22 тыс.мЗ/га.

Реальным средством регулирования минерализации воды в чеках' является периодический сброс воды и повторное затопление чеков свежей водой. Оптимальный момент сброса определяется по достижении допустимого предела минерализации воды.

Регулирование температуры воды может обеспечиваться либо повышением уровня воды, либо частичной заменой воды в рисовом чеке. Полная смена воды с этой целью сопряжена большими затратами воды, которые себя не оправдывают.

Рассмотрены характеристика и особенности сбросной сети РОС, как обьекта автоматизации, и на этой основе сформулированы технические условия и требования к средствам автоматизации, сделан обзор и анализ существующих авторегуляторов уровня воды для трубчатых водовыпусков РОС, предложены пути совершенствования средств автоматизации.

Обобщены технические характеристики сбросной сети и отмечены основные особенности гидротехнических сооружений как обьектов автоматизации.

Исходя из основных технических условий и требований к средствам автоматизации низового звена РОС рассмотрены конструкции, разработанные Я.В.Бочкаревым,' В.А.Волосухиным, Э.Даркенбаевым, С.В.Кибальниковым, А.С.Луговым, В.Т.Островским, Ю.А.Свистуновым, Н.Г.Трифоновым и др. и выявлены их конструктивные особенности, функциональные характеристики, основные достоинства и недостатки.

Проведенный обзор и анализ существующих средств автоматизации низового звена РОС показали, что они в основном предначены для водоподачи и регулирования уровня воды в рисовом чеке.

Установка их на водовыпусках сбросной сети возможна, но по конструктивному исполнении и компановке они окзывают заметное влияние на пропускную способность водовыпуска, энергетическая структура потока в верхнем бьефе водовыпуска способствует вымыву растительного грунта из чека в сброс, водовыпуск будет находится в напорном режиме, что приведет к просачиванию воды вдоль трубы водовыпуска и размыву дамбы.

Исходя из изложенного следует, что в число первостепенных выдвигается вопрос разработки средств автоматизации сбросной сети низового эвёна Р0£.

Учитывая, что водный, солевой и температурный, режимы в чеках зависят от почвенно-климатических, гидрологических

характеристик, температуры и минерализации оросительной воды и др., которые не одинаковы для всех регионов рисосеяния, то они требуют предварительных полевых исследований для разработки схем и средств автоматизации. -

Обоснована необходимость автоматизации водовыпускных сооружений сбросной сети, сформулированы цели и задачи разработок и исследований.

Во второй главе излагаются результаты натурных исследований режима работы низового звена РОС, проведенные на -Кзылкумском массиве орошеювя с целью получения качественной картины эксплуатации РОС, дано обоснование необходимости регулирования водносолевого и температурного режимов в рисовых чеках, и их технологических параметров.

При возделывании риса затоплением основным технологическим процессом является поддержание необходимого уровня воды в чеках, что определяет специфику режима орошения риса и особенности водного баланса.

В связи с этим проводились наблюдения за динамикой уровней воды во всех звеньях рисовой карты, с целью выявления оптимального значения глубины затопления рисового чека, а так же для определения факторов влияющих на глубину затопления и выявить зависимость минерализации и температуры воды в чеке от глубины затопления.

Для проведения комплекса исследований на опытной карте были установлены предворительно протарированные и выверенные стандартные приборы и оборудование ( водомерные рейки, самописцы уровня воды, испарители, термометры и др.). Исследования проводились непосредственно в полевых условиях по методикам Б.Б.Зайцева, В.М.Просунко и др. Солевой состав воды определялся взятием проб, которые подвергались лабораторному анализу. Для замера расхода поданной и сброшенной воды в картовом оросителе и сбросе устраивались водомерные сооружения - водослив Базена.

При изучении динамики температуры и минерализации воды, в качестве основного критерия оценки регулирующего процесса на тепловой и солевой режима была использована разность температур и минерализации проточного к непроточного чеков, в один и тот же

7

момент времени, с целью исключения огромного количества случайных возмущений.

Как показали результаты наблюдений, уровень воды во всех элементах карты изменяется в широких пределах, особенно в период первоначального затопления чеков. Вызвано это в основном террасностью чеков (до 70 си). Эти изменения не соответствуют графику водоподачи и оптимальным значениям глубины затопления в рисовых чеках. Из-за отсутствия средств регулирования уровня воды, в низких чеках происходит переполнение, что не позволяет оперативно и равномерно сбросить воду.

Суточный ход температуры вода в рисовом чеке колеблется в больших пределах : в период первоначального затопления понижаясь в ночное время до 14 град. С, и повышаясь в дневное время до 33.5 град. С; в период поддержания слоя воды соответственно-19 и 35 град. С. Температура воды в чеке значительно отличается от оптимальной в период трубкования, где разница достигает 13.2 град. С (рис.1) в сторону повышения.

Минерализация воды не одинакова на всей площади чека и зависит от режима орошения риса. В углах проточного чека, где не происходит водообмена минерализация доходит' до с3 г/л, а на непроточном чеке ухе в фазе всходов, минерализация воды превышает оптимальных значений (рис.$). Проточность воды не дает планируемый эффект, а приводит к большим непроизводительным затратам оросительной вода. ' • ^

Для комплексного регулирования водного, солевого и температурного режимов необходимо в рисовом-'чеке, наряду с автоматизацией йодачи воды автоматизировать, также и сброс воды. Такие авторегуляторы при обычных условиях должны поддерживать заданный уровень воды, а 'при достижении критического значения солей или температуры' воды в чеке автоматически открыть водовьщуск и сбросить воду из чека в картовый сброс, а в чеки подать свежую воду.

Разработана технологическая схема автоматизации регулирования солевого и температурного режимов в рисовых чеках.

Если система работает в режиме регулирования минерализации и температуры воды в сторону понижения, что характерно для аридной зоны, то когда - минерализация или температура вода достигнет предельного значения, срабатывает датчик минерализации и

АО

30

20

б ■

1°. С 1 \ 2 /

** V 1-1 N

-у

а 6 в г Л е Ж 3

IV V | VI И« | VI» | IX

21 7А 2 \| / /

V? 3 Л- -X---

- -х- —х—

А

а 6 В Г д е Ж 3

V v\ V« VI« \х

3

л

Рис.1. Динамика температуры (а) и минерализации (б) воды в рисовом чеке :

1-оптимальная;

2-в непроточном чеке;

3-в проточном чеке;

4-в карговом оросителе;

а -посев; б -прорастание; в -всходы; г -кущение; д -трубкование е -цветение; ж -молочная спелость; э -полная спелость

\\ 10

Рис.2. Устройство для регулирования уровня воды в бьефах(РСВ)

температуры воды, установленный в одном из чеков. В результате автоматически изменяется уставка регулятора уровня верхнего бьефа и он переходит на поддержание пониженного уровня воды в картовом сбросе. Регуляторы уровня нижнего бьефа установленные на водовыпусках из чеков в картовый сброс открываются, сбрасывая воду из чеков. Понижение уровня вода в чеках вызовет открытие регуляторов уровня нижнего бьефа, установленных на водовыпусках из картового оросителя в чеки и произойдет компенсация сбрасываемой воды то есть поступление свежей вода.

При достижении оптимального значения минерализации или температуры воды в рисовом чеке, по сигналу датчика происходит обратный процесс.

В третьей главе, основываясь на технологической схеме автоматизации сбросных сооружений РОС и исходя из требований, предьявляемым к средствам автоматизации, дано конструктивное обоснование, принцип действия и схемы работы новых средств автоматизации сбросных сооружений низового звена РОС.

. Для водвылуска из чека в картовый сброс предлагается гидравлическое устройство для регулирования уровня воды в бьефах (A.C. № 817670), образующее с водовыпуском' систему автоматического регулирования сброса воды, именуемое в дальнейшем PCB. Рассматриваемый PCB (рис.2) представляет собой эластичный затвор парусного типа 1 с поплавком 4 закрепленным по верху на скобу 3, а по бокам и низу на раму 14, которая устанавливается в пазы железобетонного оголовка 13 водйвыпуска. На скобу 3 со стороны нижнего бьефа подвешен груз-противовес в виде эластичного мешка 7,полость которого сообщена патрубками 5 и 7 соответственно с верхним и нижним бьефами. Причем с нижним бьефом полость сообщена через настроечный узел 10, включающий успокоитель 8 внутри которого перемещается поплавок 9 к которому через шток закреплен клапан 11 воздействующий на патрубок 7.

Рассматриваемый PCB двухпозиционного действия и может находится в двух положениях - "закрыто" когда затвор поднят и "открыто" - когда опущен. Из одного положения в другое регулятор переводится автоматически под воздействием клапана настроечного узла. В результате чего полость груза противовеса может быть опорожненым или заполненным.

Принцип действия регулятора основан на .уравновешивании моментов сил, действующих на регулятор относительно оси вращения (рис.2) :

£ М - - Рв£в - -&г Ап-Свгп£8гп± Ftp , (О

где:

P-t - выталкивающая сила, действующая на поплавок;

Рв - гидростатическое давление воды на обшивку затвора;

Grn.^ern " соответственно вес затвора, поплавка, оболочки груза противовеса, воды в емкости груза противовеса; ■£, "Сгп,*^егп ~ соответствующие плечи приведенных здесь сил;

FTP-силы трения в оси вращения затвора регулятора.

На базе PCB п§едлагается затвор для водовыпуска из картового сброса в дрену (рис.3), именуемый в дальнейшем РСВ-1. Привод затвора принудительный, через шток, от исполнительного механизма датчика температуры и минерализации воды. Закрытие ( поднятие) затвора обеспечивается при условии:

Сз-ез-Рв^Ригг-ешт, с*)

где: G-3 - вес затвора; рв -гидростатическое давление воды на затвор;* Рыт- усилие на шток исполнительного механизма; , iß, 1шт ~ плечи соответствующих сил.

Комплексная работа САР теплового и солевого режимов в рисовом чеке функционирует в следующей последовательности. Когда температура или минерализация воды в рисовом чекепревысит оптимального значения, на входе датчика температуры и минерализации воды появится сигнал, который вызывает включение исполнительного механизма. Шток исполнительного механизма перемещается вниз и открывает затвор РСВ-1. Вода с картового сброса сбрасывается и уровеь воды в нем понижается, что оказывает возмущающее воздействие на датчики' PCB и затвор открывается. Вода из чеков, подвешенных, к данному картовому ■сбросу, последовательно сбрасывается, а в чеки поступает свежая вода из картового оросителя.

При понижении температуры или минерализации воды в рисовом чеке до оптимальных значений происходит обратный процесс, то есть по сигналу датчика температуры и минерализации воды РСВ-1 закрывается, сброс воды с картового сброса прекращается и уровень воды в нем повышается. В результате чего происходит возмущающее воздействие на датчики PCB и регуляторы закрываются.

Рис. 3. Затвор на водовыпуске из нартового сброса в дрену (РСВ-1) .

1-эластичный затвор

2-каркас

3-рама

4-ось вращения

5-скоба

6-шток

7-исполнительный механизм

ь- &ГА

/о

/ к!. —-6

1,, / У у

/

Г р

у У с<.

4 & 4 £ И"

ол ал. оз <и 05 ае ¿7 ав ц 1- Н«0ЛЗ Г1-, г-Н»0Д0м; 3-П*<И5м

Рис.4. График зависимости

к=:Кдо0) ДПЯ рсв

ч"1

г

I' о1 80°

и и <и. 0.)

Рис.5. График зависимости ДЛЯ рсв_1

Сброс воды с чеков последовательно прекращается и в них устайавливается оптимальное значение . слоя воды, который поддерживается средствами автоматики подачи и сброса воды с чека до очередного сигнала датчика температуры и минерализации врды.

В качестве датчиков температуры и минерализации воды и исполнительного механизма применялись опытные образцы ОКБ ВНИИКА мелиорации.

Отличительной особенностью регуляторов является истечение через верхнюю кромку, положение которой меняется в зависимости от угла открытия регулятора. При начальных значениях угла открытия регулятора перелив происходит через фронтальную часть, и истечение наблюдается а виде прилипшей струи, а при увеличении угла открытия истечение происходит так же и через боковые его части, и истечение наблюдается в виде отжатой струи.

Расход истечения через регулятор можно представить в следующем виде:

а = а1 + 2а2_, о)

где: & • -суммарный расход пропускаемый регулятором;

(Х, -расход пропускаемый непосредственно через фронтальную часть;

-расход через боковые части.

По рекомендациям Б.И.Сергеевна, П.М.Степанова,

В.А.Храпковского расход определяется по известной формуле истечения через водослив: ■ . _

Си-п^б^Но* .

Ввиду того, что толщина слоя веда при истечении через боковые части скобы и ширина водосливной части, изменяется в зависимости от угла открытия затвора и напора, расход вода через боковые части скобы определяется по предложенной нами формуле:

Ъг-ПгЩЦ1^, С5)

где: №2 - коэффициент расхода боковой части скобы; Я -длина-боковой части -скобы; % -расстояние по скобе от оси вращения затвора до смоченного участка; Но -капор на водосливе с учетом скорости подхода.

В зависимостях ( 4 ) и ( 5 ) коэффициент расхода, учитывая конструктивные особенности • регуляторов, определяются

экспериментальным путем.

Для ' расчета PCB необходимо также знать продолжительность открытия и закрытия регулятора» который зависит от емкости груза-противовеса, и диаметров вливного и сливного патрубков. Задаваясь временем открытия регулятора, определяется диаметр вливного патрубка по приближенной формуле:

d - \l A-CWrn ч-V/cn) ' (6\

где: Wr(\ -обьем груза-противовеса; Wen- обьем заполняемой части сливного патрубка; Н СР -среднее значение напора; "t ^ время открытия регулятора; /^i -коэффициент расхода.

Задаваясь временем закрытия регулятора определяется диаметр сливного патрубка по формуле:

. . Ainti>/2gHcp'+ewrn -. dcn=v я^гЩГ--<7>

где: "tj -время открытия регулятора; 2. -гидравлический перепад; -коэффициент расхода. Остальные обозначения

такие же как в ( 6 ).

Коэффициенты расхода патрубков J*.*i и учитывая

особенности мягкой конструкции, определяются экспериментальным путем. 3

Важным звеном, обеспечивающим надежную работу регулятора, является настроечный узел. Определив выталкивающую силу на поплавок по известной из гидравлики формуле:

F = ^ (ß)

. 4

где: Dn -диаметр поплавка; дЬ -погружение поплавка и приняв'конструктивно размеры штока и толщину поплавка, определяется диаметр поплавка по формуле:

■+ G-UIT 0~К\) ^дЧ

X h„/>g '

где: &п,&шт, D-кл -вес, соответственно, поплавка, штока,

клапана; К п. -толщина поплавка.

Конструктивные параметры и гидравлические характеристики клапана настроечного узла приводятся ниже.

В четвертой главе рассмотрены состав, методика, точность аппаратура экспериментальных исследований, дано описание экспериментальной установки и моделей; изложены результаты

гидравлических исследований. Исследования проведены с целью' подтверждения теоретических и конструктивных разработок, выбора рациональных гидравлических параметров, а так же оценки влияния различных факторов на гидравлические и конструктивные параметры авторегуляторов. Исследования проводились на экспериментальной установке, масштаб моделей 1:1.

В процессе исследований изучались:

1) гидродинамическое взаимодействие потоад с полотнищем затворов с целью определения оптимальных размеров элементов регуляторов;

2) пропускная способность регуляторов, с целью оценки их влияния на пропускную способность водовыпусков;

3) истечения через вливнрй и сливной патрубки, с целью определения быстродействия регулятора;

4) настроечный узел с целью определения надежности . регулятора; ■

5) скоростная структура потока, с целью определения придонных скоростей и сравнения их с критическими.

В результате Проведенных исследований установлено, что величина гидродинамического воздействия потока на полотнище затвора зависит от напора Н в верхнем . бьефе, и угла открытия затвора. Отклонения гидродинамических моментов от гидростатических определялись из соотношения:

■ М г. хт (10)

М г. ct

На рисА,!Г представлены графики зависимости ("gjjbJ , по

которым определялись весовые характеристики регуляторов.

По результатам экспериментальных данных, при исследовании пропускной способности регуляторов, построены графики зависимости коэффициента расхода в зависимости от утла открытия регулятора Ш = J- (^/зОа) (рис.6) . На основании математической обработки результатов исследований получены зависимости для определения коэффициента расхода регуляторов: *

1) для PCB ____.J, /«L \2

m - 0.321 -0.542^, - 0.517 ("^ь) (11)

2) для РСВ-1 m . аш +а75б^ -aiazfof (12)

15

09 05 CA

аз

m с

© е

Г* ¿1

7 2 dL

SO"

Рис.6. График зависимости

5°)

1 - PCB

2 - РСВ-1

ОЛ 02 03 ОА 05 05 07 0.& 03

Рис.7. График зависимости

• ад ai оз ач 05 о,е <п ае а» -е- H-04.S -*-нчт «-к-ае

020 а«

Г- 1

z

z.

Рис.8. График зависимости

05 йб а? as аэ to « ■О-Н-0.25М *Н-й20м o-rt-0.15M

07 йб 05 04 03 02

J« Hl i №

Л

ы'

JS3T

/ ®B — L i-

Рис.9. График зависимости

а

Для практических расчетов допускается использовать осредненные значения коэффициента расхода:

m = 0.420... 0.470 Для PCB в диапазоне Q.Z^gfiS * 0.Q

т~0Л25... 0.465 для РСВ-1 в диапазоне 0.2*gjjö<Q6

Исследования истечения через вливной и сливной патрубки выявили, что на истечение через вливной патрубок оказывает влияние структура потока во входной его зоне. Стуктура потока имеет перменнутэ картину в зависимости от напора в верхнем бьефе. По результатам исследований построены графики зависимости з J- (-Ьр) (рис.7), J*2-i"(ih>) (рис.в )и получены зависимости для определения коэффициентов расхода для характерных напоров и гидравлических перепадов:

1) коэффициент расхода вливного патрубка

Н

j* л - а.7^9-аооапри н»о,25 и =a.soi-awe ib. +алаг(-^)2 при н-0,20 м

=0.927-0.6^0^+055S(JÜ.) при Н-0,15 2) коэффициент расхода сливного патрубка

^<.2-й161 +0.009"Zi J*2 = 0.175 ->■ 0.015

0.165+0.004^,

приZ* 2,0 м при Z" »1,5 ü при2»1,0 м

C1S)

(16) (17). («)

Исследованиями настроечного узла установлено, что конусный клапан с углом конусности =60 град, обеспечивает требуемый ход клапана который не влияет на истечение из сливного патрубка. На основании экспериментальных данных построен график зависимости коэффициента расхода■ от относительного открытия

клапана !РИС- 9) и получена зависимость для определения

коэффициента расхода клапана :

^ = 1.320^- И9)

Учитывая , что на водоныпусках из чека в картовый сброс имеют место значительные гидравлические перепады ( 2. ¿1.5 м), проведены исследования степени влияния регулятора на скоростную структуру потока в верхнем и нижнем бьефах . водовыпуска. По результатам исследований построены эпюры скоростей по створам проходящим через «ось водовыпуска, как наиболее характерным (рис.10).

Эпюры скоростей' показывают, что в верхнем бьефе по мере углубления потока величина скоростей потока уменьшается и на поверхности, почвы не достигает критического значения для данной структуры 'почвогрунтов, следовательно вымыва растительного грунта не происходит. В нижнем бьефе, при максимальном значении гидравлического перепада, величина придонных скоростей потока до зоны влияния сопряжения потоков (сбрасываемой и водой в картовом сбросе) значительная и происходит некоторое взмучивание воды, а в зоне сопряжения потоков скорость уменьшается и взмучивания не происходит. ^

На основании конструктивных разработок, теоретических и экспериментальных исследований предложенных средств

автоматизации сбросных сооружений низового звена РОС разработана методика инженерного расчета конструкций.

В пятой главе с целью подтверждения разработок и исследований, положенных в основу методики инженерного расчета САР, ' приведены методика и результаты производственных исследований и оценены показатели качества работы предложенных конструкций.

Исследования проведены на опытно-производственном участке риссовхоза "Целинный" Чардаринского района Чимкентской области республики Казахстан.

Исследования процесса регулирования и оценка качества проводились по результатам записей динамики переходных процессов, происходящих в САР при нанесении возмущающих воздействий. На. рис.11 приведены характерные записи .переходных процессов для картового сброса и чеков. Анализ полученных

1й

п

13

' Ка^ 1т08ый ¿врос

Чек. .. 1. .

10 12.1% 16 № 20 22.' Время, ч.

ко

58

58

5<» 5 |

о!

/

/

Картовый спрос

/ *

• 1 г *

_ Чек ____-

10 12 14- 16 18 20 22 Врем«, ч.

Рис.11. Графики переходных процессов в СА?

а) при сбросе с чеков

б) при заполнении чеков

результатов позволил установить, что инерционностью картового сброса можно пренебречь, поскольку инерционность чека на два порядка больше; постоянная времени картового сброса колеблется в пределах от 10 до 30 минут и зависит от сбрасываемого расхода; временем запаздывания срабатывания гидрорегуляторов можно, также, пренебречь и считать их безинерционными усилительными звеньями. Производственные исследования подтвердили

достоверность разработанной методики расчета.

Выполнен расчет экономической эффективности разработанных САР по общепринятой методике. Годовой экономический эффект составил 44 6,50 руб на 1 га в ценах 1985 года.

основные вывода

Анализируя и обобщая факторы влияющие на жизнь и развитие риса в аридной зоне нами выделены три основных фактора подлежащих оперативному регулированию: уровень, температура и минерализация воды в рисовом чеке. При этом разработаны ^технологическая схема автоматизации и конструкции средств автоматизации регулирования водносолевого и температурного режимов рисовых чеков, произведены их теоретические и экспериментальные исследования.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Исследованиями доказана необходимость и возможность в условиях аридной зоны, автоматического регулирования температуры и минерализации воды в рисовом чеке, наряду с водным режимом.

2. Исследованы и определены технологические характеристики рисового чека, как объекта регулирования уровня, температуры и минерализации воды, а также функциональные связи между управляющими и возмущающими воздействиями в процессе регулирования. Доказано, что эффективное регулирование теплового режима достигается изменением уровня воды или частичной заменой ее, а солевого режима-полной заменой вода в рисовом чеке.

3. Разработаны технологические схемы автоматизации водного, солевого и температурного режимов в рисовых чеках с

обоснованиями типа и конструкции регуляторов для водовыпускных сооружений низового звена РОС.

4. Разработаны средства гидравлической автоматизации сбросных сооружений низового звена РОС, их теоретическое , обоснование и получены основные расчетные уравнения.

5. Выполненные гидравлические исследования гидродинамического взаимодействия элементов регулятора с потоком, пропускной способности, циклов сработки, скоростной структуры потока в зоне влияния регулятора, настроечного узла регулятора позволили разработать методику инженерного расчета.

6. Опытные образцы средств автоматизации регулирования водносолевого и температурного режимов в рисовом чеке прошли производственную проверку и внедрены в производство в риссовхозе "Целинный" Чардаринского района Чимкентской области Республики Казахстан. Опытно-производственная эксплуатация САР водносолевого и температурного режимов воды в чеках подтвердила правильность принципов ее построения и принятых теоретических и расчетных зависимостей.

7. Доказаны высокие технико-экономические показатели САР теплового и солевого режимов в рисовых чеках. Экономический эффект от внедрения составил 446,50 руб на 1 га в ценах 1985 года.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Бочкарев Я.В., Бекенов М.Э. Регулирование водносолевого и температурного режимов в рисовом ггола и .учет сбрасываемой воды с чека средствами'локальной автоматики //Разработка и внедрение АСУ ТП на гидромелиоративных системах. Применение вычислительных систем в управлении и проектировании: Тез. НТ конф.- ■•

Фрунзе,1980.-С.93-95.

2. Бекенов М.Э. Некоторые результаты полевых исследований средств локальной автоматики на низовом звене рисовых оросительных систем //Вопросы дальнейшего развития орошения, обводнения пастбищ и сельхозводоснабжения в Казахстане.:.: Тез.НТ конф.-Джамбул, 1980.-С.90-91,

3. Бекенов М.Э. Исследование вопроса автоматизации первоначального затопления рисовых чеков //Автоматизация гидромелиоративных систем: Тез. докл. всесоюзн.НТ конф.-Фрунзе,1981.-С.40-42.

4. ' Устройство для регулирования уровня воды /Я.В.Бочкарев, М.Э'. Бекенов.-Фрунзе: Киргиз ЙНТИ,1984.-Проспект ВДНХ СССР.

5. Бекенов М.Э. Исследование скоростной структуры потока в бьефах сбросного сооружения, автоматизированного мягким регулятором уровня //Локальные системы автоматизации в мелиорации.-Фрунзе,1986.-С.4 8-52.

6. Бекенов М.Э. Исследование водносолевого и темлературно: режимов рисовых оросительных систем (на примере Кзылкумского массива орошения) //Гидравлическая автоматизация оросительны> систем и технология орошения.-Фрунзе,1988.-С.99-108.

7. Бекенов М.Э. Гидравлические исследования пропускной способности устройства для регулирования уровня воды //Автоматизация оросительных систем на'базе ресурсо- и энергосберегающих технологий.-Бишкек,1995.-С.181-184.

8. А-.С. 817670 СССР, M Кл.З 05 9/00 Устройство для регулирования уровня воды в бьефах / Я.В.Бочкарев, С.В.Кибальников и М.Э.Бекенов.-№ 2769644/18 - 24;

Заявл.21.05.79; Опубл. 30.03 .81,БШ.Ш.2

о

summary remark

For dissertation of Bekenov Ma for representing for a scientific degree of the candidate of technical sciences on a theme: " Automatization of water discharging structures of low link of rice irrigating system."

In this dissertation work of Bekenov M.9. there are three main factors, nfluenring on life and growing of rice in dry zone climate zone, being a subject to iperative regulation are justified: a level, temperature and mineralization of a water in he rice cheque. Were developed technological scheme of automation and design of leans of automation water dropping structures of low link of rice irrigation systems.

On the basis of theoretical and experimental researches - technique of ogineering account of designs of hydraulic automatic regulators was found.

The means of Automatization of structures are introduced into uuiufacture in rice growing farm Tsriinni" of daniariflski region of Chimkent the re* - of the Kazach Republic.

Аннотация М.Э.Векеновдуы техникалык илимдердин зсандидаты деген кдмний издеяуу учуй диссертациясынын темасы: "Куруч сугат сисгемаларьгыьш темвнку тоголорундагы суу чыгаруучу куралмаларын автомат-гаштыруу"

М.З.Бекеновдун диссертациялык ишиыде ариддик зона-парда куручтун есуусун жеиге салуу учун уч негизги шарттар аныкталгаы, адар: чеетеги суунун денгээли, жы-луулугу жана туздуулугу. Автоматташтыруу учун техноло-гинлык схема яааа куруч сугат системасынын тогоолорун-дагы суу чыгаруучу куралмаларын автоматташтыруу кара-жаттарынын коиструкциялары иаггелип чнккаы.

Теориялыг жана эксперкменталдык изилдоелврдун не-гизинде суиуш кыльшган гидр авлик алык авторегулягордун инженердитс зсептее методикасы иштелип чыккаа.

Автоматташтыруу каражаттары Казахстан РеспуОлика-рынын Чимкент областындагы Чардара районунун куруч вс-туруучу "Целинный" совхозунун суу чыгаруучу куралмала-рыада ориотултан.

Подписано • щнють З-О^- ^■ Формат.

Печать офсетная. Объем Ь п. п. Зам. . Тир. /Ра?

г. Бишкек, ул. Медерам, 68. Типография КСХИ