Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование и расчет сегментных клапанных авторегуляторов уровня и расхода воды для сооружений оросительных систем предгорных зоны

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование и расчет сегментных клапанных авторегуляторов уровня и расхода воды для сооружений оросительных систем предгорных зоны"

- КЫРГЫЗСКАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ

■ о О'Д

Специализированный совет Д 06. 96. 45

2 7 ОКТ 1998

На правах рукописи

ОМУРЛЛИЕВЛ Уултай Сурахматовна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ СЕГМЕНТНЫХ КЛАПАННЫХ АВТОРЕГУЛЯТОРОВ УРОВНЯ И РАСХОДА ВОДЫ ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01 02 — Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек 1998

КЫРГЫЗСКАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ Специализированный совет Д 06.96.45

На правах рукописи

ОМУРАЛИЕВА УУЛТАЙ СУРАХМАТОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ СЕГМЕНТНЫХ КЛАПАННЫХ АВТОРЕГУЛЯТОРОВ УРОВНЯ И РАСХОДА ВОДЫ ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ

Специальность: 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек 1998

Работа выполнена в Кыргызской аграрной'академии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мельников Б.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Соболин Г. В.

. кандидат технических наук Рогозин Г.В.

Ведущая организация: АО ОТ Кыргызсуудолбоор

Зашита состоится < октября 1998 г.'в 12 часов «а заседании Специализированного совета Д 06.96.45 при Кыргызской аграрной

академии

(720005, ГСП, г. Бишкек,'ул. Медерова, 68)

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке Кыргызской аграрной академии

Автореферат разослан сентября 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного еозета Д 06.96.45 канхтдат технических наук, доцент

Иванова Н.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кыргызская Республика относится к полупустынной зоне, где осадков выпадает 200...300 мм в год, а испарение достигает 1200...1400 мм. При этих условиях дефицит влажности может быть пополнен только за счет орошения. Орошение в Республике проводится на площади 1,05 млн. га, что составляет 10% площади, занятой в сельскохозяйственном производстве. С этой площади Республика получает до 90% всей продукции растениеводства и животноводства.

Вместе с тем урожайность сельскохозяйственных культур на орошаемых площадях остается низкой из-за нерационального использования поливной воды и несовершенства оросительных систем и их элементов.

Одним из путей повышения урожайности сельскохозяйственных культур является совершенствование оросительных систем и их звеньев на базе использования возобновляемой гидравлической энергии потока воды.

Первоочередными объектами являются водозаборные а водораспределительные сооружения, где осуществляются основные технологические операции процесса водозабора и водораспределения. Автоматизация этих технологических операций позволяет оперативно обеспечивать водоподачу и рациональное использование водных ресурсов при орошении сельскохозяйственных культур.

Это связано с созданием высокоэффективных средств гидравлической автоматики, совмещающих в одном устройстве выполнение нескольких функций. Так при водоподаче и водораспределении на водозаборных и регулирующих сооружениях в одних случаях необходимо поддерживать постоянный уровень в верхнем бьефе, а в других — постоянный расход воды.

Помимо этого в условиях рыночных отношений и проведения в Республике земельной реформы средства регулирования параметров потока воды должны обладать водомерными свойствами. Этим условиям в полной мере отвечают авторегуляторы уровня и расхода воды, рассматриваемые в данной работе. ,

Цель н задачи разработок и исследований. Целью разработок и исследований являлось изучение условий водозабора и водораспределения на оросительных системах предгорной зоны, разработка технологического и теоретического обоснования, гидравлических средств регулирования уровней и расходов воды, обладающих водомерными свойствами.

Основными задачами разработок и исследований являлось:

- изучение условий водозабора и водораспределения на оросетель-ных системах предгорной зоны и разработка технологических схем автоматизации;

- разработка гидравлических авторегуляторов уровня верхнего бьефа и расхода воды;

- исследование пропускной способности, стабилизирующих и водомерных свойств предложенных средств гидравлической автоматизации;

- разработка методики расчета и проектирования;

- внедрение в производство и учебный процесс результатов разработок и исследований;

- составление рекомендаций по строительству, монтажу и эксплуатации гидравлических авторегуляторов уровня и расхода воды и определение основных технико-экономических показателей.

Научная новизна работы заключается:

- в технологическом обосновании водозабора и водораспределения на оросительных системах предгорной зоны;

- в теоретическом и конструктивном обосновании типа гидродействующих средств регулирования параметров потока воды, обладающих водомерными свойствами;

- в получении теоретических и эмпирических зависимостей для определения расчетных параметров средств автоматизации, определения пропускной способности, стабилизирующих и водомерных свойств;

- в разработке методики инженерного расчета, рекомендаций по проектированию, монтажу и эксплуатации гидравлических авторегуляторов уровня верного бьефа и расхода воды.

Практическая ценность состоит: ч

- в технологическом обосновании и разработке конструкций высокоэффективных гидравлических средств регулирования уровней и расходов воды, обладающих водомерными свойствами;

- в разработке методики инженерного расчета, практических рекомендаций по проектированию, монтажу и эксплуатации;

- в использовании предложенных средств гидравлической автоматики при проектировании и экономическом обосновании принятых технических решений.

На защиту выносятся:

- технологические схемы автоматизации при водозаборе и водо-распределенйи;

- конструкции гидравлических авторегуляторов уровня и расхода воды, обладающих водомерными свойствами;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований истечения из-под сегментных клапанных затводов, стабилизирующих и водомерных свойств;

- методики инженерного расчета и проектирования ковшовых сегментных авторегуляторов уровня и расхода воды, обладающих водомерными свойствами.

Обоснованность: научных положений, выводов и рекомендаций-, приведенных в диссертации, подтверждается:

- выбором методики исследований;

- теоретическими и экспериментальными исследованиями;

- внедрением результатов в производство и учебный процесс;

- согласованием полученных результатов с данными исследований других ученых, выполненных в этом направлении.

Реализация работы. В период с 1992 г. по 1997 г. осуществлено внедрение:

- ковшового сегментного авторегулятора уровня верхнего бьефа на водораспределительном сооружении системы канала "Молтовар" в Московском районе Чуйской области;

- в проект автоматизированного водозаборного гидроузла: "Реконструкция головного сооружения на р.Чон-Кызыл-Суу для подачи воды в канал "Большой" Джеты-Огузского района Иссык-Кульской области Кырг. ССР";

- в учебный процесс на факультете гидромелиорации и землеустройства при чтении лекций, Проведении практических и лабораторных занятий, в дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения, результаты разработок и исследований докладывались автором: на научно-технических конференциях Кыргызского сельскохозяйственного института им. К. И. Скрябина; на Юбилейной научной конференции, посвященной 60-летию образования Кыргызского сельскохозяйственного института им. К. И. Скрябина в 1992 г.; на гидромелиоративной секции научно-практической конференции, посвященной 1000 летгао эпоса "Манас" в 1994 г. и в 1995 г.; на научно-практической конференции Кыргызской аграрной академии в 1997 г. Фрагменты диссертации докладывались в Проектном институте Кыргызгипроводхоз в 1993 году; в Кыргызском научно-исследовательском институте ирригации, в Кыргызском архитектурно-строительном институте в 1997 году.

Публикаций: Содержание работы освещено в статьях, в тезисах доклада.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Работа содержит шя страниц машинописного текста, дз рисунков, таблиц, приложений 38 на страницах, 4- фотографий. Список литературы включает 124 источника, в том числе 15 иностранных.

Автор выражает благодарность и признательность д.т.н., профессору Б.И.Мельникову и к.т.н., доценту А.И.Рохману за постановку задачи, внимание и помощь, оказанную при выполнении данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ

Обзор и анализ работы гидротехнических сооружений на оросительных системах, проведенный в диссертации, показал, что наиболее ответственными и массовыми являются водозаборные гидроузлы, головные шлюзы-регуляторы, водораспределительные и вододелитель-ные сооружения. Их эксплуатация сопряжена со значительными сложностями, обусловленными малой аккумулирующей емкостью, быстрым изменением регулируемых параметров, значительными колебаниями расходов и уровней воды в отдельных элементах сооружений при прохождении среднелегних и паводковых расходов воды.

Водопотребление и водоподача отличаются крайней неравномерностью. В одних случаях необходимо подавать постоянные стабильные расходы воды в отводы, в других — обеспечивать максимальную водоподачу.

Все это предъявляет повышенные требования к средствам автоматизации с точки зрения простоты изменения регулируемых параметров. Этим требованиям отвечают авторегуляторы, обеспечивающие при необходимости регулирование уровней и расходов воды при во-доподаче.

Решение этой задачи позволит значительно сократить затраты при автоматизации водопадачи в каналы оросительных систем при максимальном и лимитированном водоотборе и водоподаче, при пропорциональном вододелении. Работа авторегуляторов в режиме стабилизации расходов воды позволит сократить затраты на строительство гидропостов и средств водоучета, так как они обладают водомерными свойствами.

2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ И ПРЕДЛОЖЕННЫЕ СРЕДСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ВОДОПРИЕМНИКОВ ВОДОЗАБОРНЫХ ГИДРОУЗЛОВ, ВОДОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ И ВОДОДЕЛИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Автоматизация работы рассматриваемых гидротехнических сооружений-оросительных систем предгорной зоны сводится к автоматическому регулированию: уровней воды в верхнем и нижнем бьефах авторегуляторами уровня, регулированию расходов воды в отводы-авторегуляторами расхода воды, пропуску форсированных расходов воды по транзиту.

Рассмотрены авторегуляторы уровня верз^его бьефа прямого действия с истечением воды под полотнище затвора^ конструкции

М.Ф.Финке, А. И. Александрова, Я. В. Бочкарева, Э. Э. Маковского, А. И. Рохмана, Б. А. Какеева, Б. И. Сергеева, П. Даналя и др.

На сооружениях оросительных систем получили распространение авторегуляторы нижнего бьефа секторные прислонные; Э. Э. Маковского, А. И. Александрова, Я. В. Бочкарева, П. И. Коваленко, В. В. Шарова.

Для регулирования расходов воды используются стабилизаторы и регуляторы расхода воды: фирмы "Нейрпик", конструкции "Средазгипроводхлопок", модульный водовыпуск Канна, стабилизаторы расхода воды типа "секционный коробчатый щит" и др. Рассмотрены также регуляторы расхода воды Л. В. Бочкарева, Укргипро-водхоз и др.

Проведенный анализ работы предложенных средств автоматизации выявил их положительные и отрицательные стороны и позволил определить базовые конструкции для их дальнейшего совершенствования.

Ковшовый прислонный авторегулятор уровня верхнего бьефа с верховой осью вращения (рис.1) относится к авторегуляторам непрямого действия и состоит из затвора, полотнище которого выполнено в виде полого ковша, обращенного вогнутостью в сторону верхнего бьефа и описанного по радиусу с центром кривизны в оси вращения. Затвор уравновешен противовесом, а момент движения создает корректирующие устройство, расположенное в шахте при ее наполнении.

Рис. 1. Ковшовый сегментный авторегулятор уровня верхнего бьефа: 1 — задатчик уровня; 2 — питающий трубопровод; 3 — ось вращения; 4—сливной патрубок; 5—шахта; 6—корректирующее устройство; 7 — сегментный затвор; 8,9—напорная и боковые грани; 10—противовес.

Принцип действия авторегулятора основан на уравновешивании моментов сил относительно оси вращения. Расчетное уравнение получено в виде: ,

1М0 = Мз +М«-Мщ,1гф-Мр, ' (1)

где Мз, М», Мпр, Мр—соответственно моменты сил относительно оси вращения от приложения сил©1, О*., Опр, Р* .

Основной расчетной зависимостью, связывающей конструктивные и гидравлические параметры потока является формула расхода воды, которая для пространственного истечения приведена к виду:

сид. + гсь, (2)

где <2| = \1\аЬ^2%Н0; 2СЬ = 2^1282 т]2%Н.0; Ц| и Ц2 —коэффициенты расхода при истечении под полотнище затвора и через боковые зазоры, устанавливаются на основе экспериментальных данных; а — открытие затвора; Ь — ширина затвора; Н0— напор в верхнем бьефе с

учетом скорости подхода; а — угол открытия затвора; Бг—• площад ь истечения через боковые зазоры.

Б-Б

Рис. 2. Авторегулятор уровня и расхода воды: 1 —сегментный затвор; 2—консоли; 3 — ось; 4—противовес; 5 — привод управления; 6 — шахта; 7 — питающий трубопровод; 8 — задатчик уровня, 9—сливной трубопровод; 10, П. 12 — секции Короба; 13—перегородки; 14—фиксаторы; 15—уплотнения; 16 — кран.

Авторегуляторы уровня и расхода воды (рис. 2) совмещают функции регулирования уровней и расходов воды в одной конструкции. Конструктивно они выполняются на базовой конструкции ковшового прислонного авторегулятора уровня верхнего бьефа (см. рис. 1) путем прикрепления к напорной грани обшивки в нужней ее части криволинейной пластины постоянной или переменной высоты, .образующей с

"олотнишш затвора короб, разделенный на секции внутренними и боковыми ребрами

При работе авторегуляторов в режиме стабилизации расходов воды уровень в верхнем бьефе изменяется от минимального Нтт до максимального Нтах. Принцип действия авторегулятора расхода воды основан на изменении коэффициента расхода обратно пропорционально -/Н — напору в верхнем бьефе.

При работе в режиме без перелива воды во внутреннюю полость короба формула расхода воды имеет вид:

СЬ = »1аЪ^2ё(Н0- е,в) (3)

При работе с переливом воды во внутреннюю полость короба используется следующая формула расхода воды:

<3г = \12аЪ^(П0-с2а) (4)

В формулах (3) и (4) и Ц2 — коэффиценты расхода в режимах работы без перелива и с переливом во внутреннюю полость короба: 81, £2 — соответственно коэффициенты вертикального сжатия. Остальные обозначения те же, что и в формуле (2).

: При симметричном расположении щитовых отверстий относительно оси сооружения, одинаковых открытиях а\ = аг, можно положить, что Ц1 = Д2 и Е| = Е2. Тогда расходы воды отводящих каналов можно разделить- в заданном соотношении пропорционально ширинам водопропускных отверстий входных оголовков каналов, т. е.

О./Ог = Ь,/Ь2 = к , (5)

где к—коэффициент пропорциональности.

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ СЕГМЕНТНОГО КЛАПАННОГО АВТОРЕГУЛЯТОРА УРОВНЯ ВОДЫ

Экспериментальные исследования средств автоматизации проводились в 1993... 1997 г.г. в гидрозале факультета гидромелиорации и землеустройства Кыргызской аграрной академии. Моделирование выполнялось по критерию гравитационного подобия. Масштаб моделей принят 1:10, что обеспечило необходимую точность и достоверность результатов. Модельная установка выполнена по схеме: резервуар, насосная установка, трубопровод, бак-успокоитель, вставная модель затвора, отводящий бак, траншея, резервуар. Заданная точность и надежность измерений достигалась путем многократного замера исследуемой величины в тождественных условиях.

К исследованию намечено установление оптимальных параметров авторегулятора и гидравлических характеристик истечения из-под сегментных клапанных затворов в условиях пространственного исте-

чеиия, определение точности поддержания заданного уровня воды в верхнем бьефе, поведение авторегулятора в динамике.

При установлении оптимальных параметров авторегулятора использованы результаты исследований Я. В. Бочкарева, Э. Э. Маковского, Б. И. Мельникова, А. И. Рохмана, Б. А. Какеева и др., которые оказались приемлемыми для данных условий.

Опытные значения гидравлических характеристик истечения и коэффициентов расхода приведены на рис. 3 и на рис.

Математическая зависимость для определения коэффициентов расхода получена в виде:

Ш =0,720 - 0,08^ ; (6)

ц2 = 0,282 + 0,158——а— (7)

0,524 + —

Н

при относительных открытиях 0,1 5 а/Н <1,0.

Для определения точности поддержания заданного уровня воды в верхнем бьефе поведение авторегулятора записывалось на диаграмму (рис. 5), которая характеризует установившийся и переходный процессы работы. На основании обработки опытных данных построены графики связи <3 = Г(Н), представленные на рис.- 6.

Анализ результатов исследований показал, что:

- авторегулятор поддерживает заданный постоянный уровень в верхнем бьефе с точностью ± 4...5 %;

- вес и положение затвора не оказывают влияния на процесс водо-подачи и работу сооружения в автоматическом режиме;

- ввиду пространственного истечения при открытии затвора на угол 28°...32° полотнище практически не влияет на пропускную способность отверстия, безпрепятственно пропуская плавник и транспортируя наносы в нижний бьеф;

- переходный процесс сходящийся, авторегулятор устойчив во всем диапазоне работы, вибраций полотнища и его колебаний не наблюдалось;

- зона нечувствительности на модели составила 3—6 мм, время запаздывания равно 3—5 секунд, а время перерегулирования 25—40 секунд.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования, полученные при этом математические связи между конструктивными и гидравлическими параметрами затвора и потока позволили разработать методику инженерного расчета, которая сводится к определению:

- радиуса обшивки Р^з = (1,3—1 >7) НР;

* .л . Л то та. т* ж 79 го

Рис. 3. Графики зависимости О = Г(Н, а) для сегментных ковшовых затворов с верховой осью вращения, установленных на уступе в условиях простаяственного истечения.

\ и-о.

л

1—• т-

1

Рис. 4. Графики зависимости коэффициентов расхода ц, и ц, в зависимости от относительного открытия д/Н при пространственном истечении из под ковшового сегментного затвора, установленного на уступе.

м

Т<Г- з.ба'/.

Нс,= 7

Нср-Юм*

ггт

тг^ггь?.

<?' г. 3в'л

\ \ [Д ^

Рис. 5. Тарировочные и типовые диаграммы качества регулирования уровней воды ковшовым авторегулятором уровня верхнего бьефа: 1 — уровень воды в вернем бьефе; 2. — открытие ковшового затвора,- 3 — уровень воды в камере водоприемника; 4 — уровень воды над водосливом отвода.

г 3 4 те ? ъ э <ос/

Рис. 6. Графики точности поддержания уровня воды в верхнем бьефе сегментным ковшовым авторегулятором уровня верхнего бьефа при Н = 100 мм и Н = 130 мм.

1Ь

- расстояния от дна до оси вращения затвора Н0 = 0,94 Из;

- расстояния от оси вращения до опорных граней 1гр = 0,33 R3;

- размеров корректора гк = R3 и b* =

- весов затвора G3, корректора GK и противовеса Gnp на основе статического расчета и положения их центров тяжести;

- необходимого момента движения затвора относительно оси вращения от действия гидростатического давления воды Р* на напорную грань корректора, ДМ* = Р* 1рк;

- расхода воды истечения из камеры корректора Ясл и глубины наполнения в нем h«;

- диаметров питающего и сливного трубопроводов и параметров задатчика уровня.

При установленных параметрах проверяется пропускная способность отверстия, прекрываемого затвором, а для организации водо-учета строитсятарировочная кривая Q = f(a) с использованием зависимостей (6) и (7).

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ СЕГМЕНТНЫХ АВТОРЕГУЛЯТОРОВ РАСХОДА ВОДЫ

Для установления математических связей между гидравлическими и конструктивными параметрами потока и авторегулятора выполнены исследования истечения из-под коробчатых затворов с пластинами постоянной и переменной высоты в условиях плоской задачи без перелива и с переливом во внутреннюю полость коробчатого щита.

При обработке опытных данных для определения коэффициента расхода при истечении из-под коробчатых щитов без перелива во внутреннюю полость короба получена зависимость в виде:

- 0,0068 0,0933 где: ао =-,-5 (9)

(ai I ашах) a¡ 1 amax

b0 = °f26 +0,198. (10)

а, и а^— промежуточный и максимальный углы открытия затвора.

Графическое выражение опытных данных представлено на рис.7, и рис.8. Исследование истечения из-под коробчатых сегментных затворов со стабилизирующими приставками постаШной и переменной высоты выполнено с целью: определения диапазона колебаний напоров в

верхнем бьефе, при котором обеспечивается подача постоянного расхода воды с точностью ±5%; установления математической зависимости для гидравличекого расчета и определения конструктивных параметров; изучения показателей качества работы.

Экспериментальные исследования стабилизирующих свойств коробчатых сегментных затворов с пластиной постоянной высоты представлены на рис. 9. Математическая их обработка позволила получить зависимость для определения коэффициента расхода ficm в функции относительного открытия затзорам а/H в виде:

Ист = 0,804 + 0,307, (11)

H

применимой в диапазоне 0,1 £ а/К < 0,40. Допустимый предел колебаний уровней в верхнем бьефе устанавливается по формуле:

дН'= (0,747 - 0,232-^—)Нога«, (12)

где а,, а^ — промежуточное и максимальной открытие затвора.

Графическое выражение результатов исследований приведено на ^ис. 9 и рис.-10.

Результаты исследования стабилизирующих свойств коробчатых сегментных затворов с пластиной переменной высоты.представлены на рис. 11. Обработка экспериментальных данных позволила получить расчетную зависимость для определения коэффициента расхода в виде: ( \ 0,071

Цсш =

0,525+-

Ж

Нщйв. , (И)

где а — открытие водопропускного отверстия; Homm — минимальный напор воды перед затвором, при котором обеспечивается стабилизация раСХОДа ВОДЫ, Hoi-НаПОрЫ ВОДЫ, боЛЬШИе Homin.

Уравнение для определения диапазона колебаний уровней воды, при котором наблюдается стабилизация расходов воды, имеет вид:

ДН/Ноти = 0,517 - 0,137-3- . (14)

атпх

Графическое выражение экспериментальных данных и полученных математических зависимостей представлено на графике рис. 12.

Полученные расчетные зависимости (7)—(12) являются основой для определения гидравлических и конструктивных параметров коробчатых, сегментных затворов с пластинами постоянной и переменной высоты, использованы при разработке методики их инженерного расчета.

JH

ОА &Л г.2 1.й !.о А4 ¿.а з.Л ¿6

Рис. 7. Графики зависимости 0 = Г(Н) при истечении из-под сегментных коробчатых затворов в условиях плоской задачи.

N s

\

N s

V f.

a/ri

Рис. 8. Графики зависимости коэффициентов расхода Цэ от относительного напора a/H, цз = f(a/H) при 5°< а < 25°

Рис. 9. Графики зависимости 0 = ({а, Н) для коробчатого сегментного затвора со стабилизирующей пластиной постоянной высоты;

aja o.iO ajo

Рис. 10. Графики зависимости коэффициента расхода jicm от относительного напора a/H, (icm = f(û/H) при 0,1<а/Н<0,40.

0, £00

0.500 0.4 ПО

\

\

N V

' /

л //

у 77/ 1 V нв;

л //у у / п М'П

Рис. 11. Графики зависимости щ и Ц2 для сегментных коробчатых затворов с верховой пластичной переменной высоты

о «.ч

5 5 &

С5 СГ сг г

и о 5 и < а,н а."

лпм;п 81 3. < я

Нв1 ■ фа сфаса^с^

О" Л к

о со

и

О о

"53 0,2 0,2 0А (3,5 0.6 й,? 0,0 0,9 1.0 Оу «у Г/Я<>«;<г\

<т Ун»

Рис. 12. Графики зависимости = Л ГУ "»"

Отях V Н„

при истечении из под

сегментных коробчатых затворов со стабилизирующей пластиной переменной высоты.

Основные конструктивные параметры коробчатых сегментных затворов со стабилизирующими приставками определяются следующим образом:

ширина короба стабилизатора Ьсш = 0,96Ь;

ширина секций Ьс = (Ьст - 41)/3, где I — толщина промежуточных ребер. При устройстве стабилизирующей пластины постоянной высоты ширина короба принимается равной Ьс = Ьст - 2и

Ширина внутренней полости короба назначается равной и- = О.ЗОята*. Радиус очертания стабилизирующих пластин определяется из выражения: Яс.п = Кз-(и + 0.

Высота стабилизирующей пластины постоянной высоты равна:

Ьс п = Нр - [а пи + (I + и) Бт60°]. (15)

Длина стабилизирующей пластины постоянной высоты определяется из выражения:

(16)

180° ^ ' а длина крайних секций короба при устройстве стабилизирующей пластины переменной высоты равна:

Ьпл = (ф -30=). (17)

Длина средней секции короба устанавливается из выражения:

(18)

Угол среза короба с горизонталью по данным выполненных исследований принимается равным = 60°. Определив основные расчетные параметры затвора и его элементов, приступают к конструированию, сопровождая необходимыми расчетами.

5. ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ, ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА Результаты теоретических и конструктивных разработок, экспериментальных исследований, методики инженерного расчета явились основой для разработки проекта реконструкции водораспределительного сооружения на канале "Молтовар" Московского района Чуйской области и осуществлено внедрение ковшового сегментного авторегулятора уровня верхнего бьефа.

Проектным институтом "Кыргызгипроводхоз" использованы результаты диссертационной работы в проекте: "Реконструкция головного сооружения на р. Чон-Кызыл-Суу для подачи воды в канал "Большой" Джеты-Огузского района Иссык- Кульской области".

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс: используются при чтении лекций, выполнении лабораторных работ, в курсовом и дипломном проектировании на факультете Гидромелиорации и землеустройства Кыргызской аграрной академии.

Методики инженерного расчета, опыт проектирования, внедрения и производственной апробации позволили разработать практические рекомендации по проектированию, монтажу и технической эксплуатации авторегуляторов уровня и расхода воды.

Технико-экономическая оценка результатов выполненных разработок и исследований, определенная по общепринятой методике, позволила установить общий экономический эффект, который составил 437412 сомов в ценах 1997 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обзор и анализ водозаборных и водораспределительных сооружений оросительных систем предгорной зоны показал, что они работают в основном в двух режимах: при максимальном водоотборе и водопо-даче при наличии водохранилища, при лимитированной водоподаче, когда расход воды остается постоянным в течение определенного времени.

2. Регулирование водоподачи не в полной мере отвечает техническим условиям и требованиям эксплуатации и осуществляется в большинстве случаев вручную при помощи плоских щитов.

3. Существующие средства регулируют уровень воды в верхнем или нижнем бьефах, или расход воды.

4. Для водозаборных и водораспределительных сооружений разработаны авторегуляторы уровня и расхода воды, обладающие водомерными свойствами, для которых Даны теоретические основы и получены основные расчетные уравнения.

5. Выполненные гидравлические исследования пропускной способности

сегментных клапанных затворов в условиях плоской задачи и пространственного истечения позволили установить гидравлические характеристики и получить математические зависимости для их определения.

6. Изучение стабилизирующих свойств сегментных коробчатых затворов

позволило установить основные количественные связи между гидравлическими характеристиками потока и конструктивными параметрами затворов.

7. Исследование водомерных свойств авторегуляторов уровня и расхода воды позволило рекомендовать их в качестве средств водоучета па

1-7

водораспределительных и водозаборных сооружениях оросительных систем предгорной зоны.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований явились

основой разработки методики инженерного расчета авторегуляторов уровня и расхода воды.

9. Разработанный авторегулятор уровня верхнего бьефа внедрен и про-

шел производственную апробацию на водораспределительном сооружении системы канала «Молговар» Московского района Чуй-ской области и зарекомендовал себя с положительной стороны.

10. Результаты исследований внедрены в рабочий проект «Реконструкция головного сооружения на р.Чон-Кызыл-Суу для подачи воды в канал «Большой» Джеты-Огузского района Иссык-Кульской области и в учебный процесс на факультете Гидромелиорации и землеустройства Кыргызской аграрной академии.

11. Предложенные конструкции авторегуляторов уровня и расхода воды, методики их инженерного расчета и проектирования приняты в практику проектирования современных средств автоматизации водозаборных и водораспределительных сооружений оросительных систем предгорной зоны.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ • ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Регуляторы уровня и расхода воды для водозаборных узлов и водораспределительных сооружений оросительных систем горнопредгорной зоны / МельниковБ. И., Рохман А. И., Омуралиева У. С., Мельников Г. Б. Н Тезисы докладов юбилейной научной конференции, посвященной 60-летию образования Кыргызского сельскохозяйственного института им. К. И. Скрябина. Часть III. Гидромелиорация и механизация сельского хозяйства.—Бишкек, 1992.—С. 18-19.

2. Мельников Б. И., Рохман А. И., Омуралиева У. С. Опыт внедрения, производственные исследования и эксплуатация стабилизаторов расхода воды типа секционный коробчатый щит // Совершенствование методов и средств автоматизации гидромелиоративных систем: Сб. на-учн. трудов Кырг. СХИ.—Бишкек, 1994. — С. 56-61.

3. Омуралиева У. С., Мельников Б. И., Рохман А. И. Автоматизированное водозаборное сооружение с повышенной противонаносной защитой для малых горных рек Н Вклад молодых ученых и специалистов в аграрную реформу: Сб. научн. трудов научно-практической конференции, посвященной 1000-летию эпоса «Манас» Кырг. СХИ имени

К.И.Скрябина. 41.- Агрономия, механизация сельского хозяйства, гидромелиорация и землеустройство.— Бишкек, 1995.— С. 98-111.

4. Мельников Б. И., Омуралиева У. С. Регуляторы уровня и расхода воды для водозаборных узлов и водораспределительных сооружений оросительных систем предгорной зоны // Автоматизация оросительных систем на базе ресурса и энергосберегающих технологий. Сб. научн. трудов Кырг. СХИ им. К. И. Скрябина. — Бишкек, 1995. — С. 22-30.

5. Мельников Б. И., Омуралиева У. С. Ковшовый прислонный авторегулятор уровня верхнего бьефа с верховой осью вращения и обоснование его параметров // Автоматизация оросительных систем на базе ре-сурсо- и энергосберегающих технологий: Сб. научн. трудов Кырг. СХИ им. К. И. Скрябина. — Бишкек, 1995. — С. 30-38.

6. Мельников Б. И., Омуралиева У. С. Методика расчета сегментного авторегулятора уровня верхнего бьефа с верховой осью вращения // Пути совершенствования средств гидроавтоматики в мелиорации: Сб. научн. трудов Кырг. СХИ им. К. И. Скрябина. — Бишкек, 1995. — С. 24-32.

7. Омуралиева У. С. Исследование стабилизирующих свойств ковшовых сегментных затворов II Научное обеспечение сельского хозяйства в период становления рыночных отношений в Кыргызстане: Республиканская научно-производственная конференция. Секция гидромелиорации и землеустройства КАА. — Бишкек, 1997.—С. 42-44.

8. Омуралиева У. С. Исследование истечения из-под ковшовых сегментных затворов с верховой осью вращения, установленных на уступе // Механизация, строительство и совершенствование горных дорог. Сб. научн. трудов КАСИ—Бишкек, 1997.—С. 140-146.

У. С. ОМУРАЛИЕВА «Исследование и расчет сегментных клапанных авторегуляторов уровня и расхода воды для сооружений оросительных систем предгорной зоны».

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена решению актуальной для науки и практики задаче — разработке гидравлических авторегуляторов уровня и расхода воды для сооружений оросительных систем предгорной зоны. В ней дан анализ существующих средств автоматизации, выбраны базовые конструкции и произведено их усовершенствование. Дано технологическое и теоретическое обоснование предложенных авторегуляторов уровня и расхода воды, выполнены комплексные гидравлические исследования, получены математические зависимости, связывающие гидравлические параметры потока и затворов, разработаны методики инженерного расчета и рекомендации по эксплуатации.

Полученные результаты исследования внедрены в производство и учебный процесс.

. ОМУРАЛИЕВА У. С.

"Тоолуу ереендвгу сугат систе-масынын курулмалары учун суу-нун чыгымынын жана денгээли-нин сегменттуу клапандуу авторе-гуляторлорун изилдев жана эсептее".

КЫСКАЧА МАЗМУНУ

Диссертациялык иш тоолуу ервендегу сугат сисгемасынын ку-)улмалары учун суунун чыгымынын жана денгээлинин гидравли-;алык авторегулятодун иштеггууде практикадагы жана илимдеги истуалдуу маселелерди чечуу У4Vй багытталган. Анда автоматташ-•ырылгаи каражаттардын анализа керсетулген, базалык конструк-[иялар тавдалган жана алардын жаныртылган туру керсетулген. "уунун чыгымынын жана денгээлинин авторегуляторунун техноло-иялык жана теоретикалык негизи берилген, комплекстуу гидрав-[икалык изилдеелер аткарылган, агымдын гидравлтсалык пара-<етрлери жана затворлор байланышкан математикалык кез каран-сылыктар алынган. Эксплуатация боюнча рекомендация жана ин-кенердик эсептеелердун методикасы иштелип чыккан.

Изилдеелерден алынган жыйынтыктар окуу процесстерине яса-[а ендурушкв киргизилди.

U. S. OMURALIEVA "Research and analyze of tb segment valve regulators of wate level and discharge for th structures of irrigation sistems i the mountainous zone"

ABSTRACT (RESUME)

Thesis is devoted to solve urgent problems of science and practice an for development of hydraulic automatic regulators of water level an discharge for the structures of irrigation systems in the mountainous zone In this thesis the analysis of the current automatic devises have been givei basic constructions have been changed and improved. Technological an theoretical basis of proposed automatic regulators of water level an discharge has been presented, mathematical dependence connecting hydraul parameters and gates have been taken. Method of engineer analysis an exploit recommendation has been developed.

Taken results of research have been introduced in the production ar in training.