Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование и совершенствование процесса функционирования дождевальных машин на оросительных системах в степной зоне Казахстана

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование и совершенствование процесса функционирования дождевальных машин на оросительных системах в степной зоне Казахстана"

РГ6 од

2 [[ИЩЙСТЁРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

КАЗАХСТАН

Жамбылский гидромелиоргтивно-строителькый институт

I

I На правах рукописи

Аяпбергенов Алтай

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ В СТЕПНОЙ. ЗОНЕ КАЗАХСТАНА

I

специальность 06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Жамбыл 1995

Диссертационная юабота выполнена в Казахском научно-исследовательском институте водного хозяйстеэ (КйзНИИВХ)г

I

Научный руководитель кандидат сельскохозяйственных наук,I

стегали? научный сотрудник Р.А.Квзн

, Официальные оппонентк: доктор технический наук, профессор :

Е.С.Муста^аев

' кандидат технических наук, старший

научный сотрудник М.П.Лиы

Ведущая организация - институт Казгипроводхоз

Зашита состоится 1995 г. (в часов не

заседании специализивованного совета К.18.02.01 по присуждению .

ученой степени кандидата технических наук в Жакбклскок гздг>С|-

1 1

мелиотштивно-стооительном институте. | ' •

С диссетзтацией можно ознакомиться в библиотеке ЖГМСИ. 1

I

I,

Авторе^еоат тзазослан

1 '

Отзгви на автосе^еорт в дЕух экземплярах с подписями, : завепеннн*''/ печатью, ллосим нппгавлгть по адресу: 484022, Еакбрл, ул. Акрдекхкг. К.К.Сетпаеве, 28, ЖГА5СИ, Специачизирован-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Распространение орошения б степную зон; Казахстана, совершенствование мелиоративных систем, механизация полива и специфика природных условий предопределили широкое применение доетевания на оросительных системах центрального и северного регионов республики,1 где к 1988-90 гг. площади орошения достигли 1360 тыс.га и было сконцентрировано свыше 8,7 тыс. дождевальных машин, или более бЬ % от обшего их количества в республике. Широкое применение Получила широкозахватная дождевальная техника Фрегат, Волжанка', Днепр, Кубань « ДДА-ЮО МА. Поэтому одним из вежнейших направлений интенсификации орошаемого земледелия в. степной зоне является 1 обеспечение надежности функционирования дождевальных машин :и установок при эксплуатации мелиоративных систем. В этой связи определенный научный и практический интерес представляют исследования по дальнейшему совершенствованию методики установления оптимальных параметров процессе и: функционирования путем использования современных математических методов. : ■ | '

Решению- этой проблемы посвяшена диссертационная работа, выполненная: автором по плану НИР ¡КазШИВХ в соответствии с научно-техническими программами ПШГ СССР, КМиВХ СССР и ММиВХ Кез ССР. ) ] I ' .]

Цель и задачи исследований. Дельв работы является повышение эффективности использования рерурсов при сельхозпроизводств-на орошаемых землях путем исследования йункционирования дождевальных машин (ДМ) и совершенствования технологии орошения в степной зоне с установлением оптимальной сезонной нагрузки и технологических параметров.

Для достижения поставленной цели тешались следушие задачи: • ; I

- анализ сушествуюших методов,1 установления показателей процесса функционирования ДО! к'технологии орошения сельскохозяйственных культур; !

- установление вероятностных характеристик процесса функционирования ДК не участке сгюшения;,

- совершенствование методики расчета показателей производительности и эксплуатационно-технологических показателей;

- экспериментальное изучение закономерностей изменения во времени основных параметров системы: система водоподачи и водо-распределения + дождевальная машина + почва, климат и растения;

- оптимизация сезонной нагрузки и совершенствование технологии орошения ДМ.

Нвучная новизна. Впервые применительно к оросительным системам, дождевальным машинам и почвенно-климатическим условиям степной зоны получен ряд теоретических и практических решений методического и технологического характера; аналитически определены зависимости вероятности различных состояний ДМ от интенсивности переходов и усовершенствована методика расчета производительности и эксплуатационно-технологических показателей; разработана методике установления вероятности простоя ДМ от метеорологических, факторов; установлена закономерности изменения интенсивности перехода ДМ в различные состояния во времени; получены зависимости потерь воды на испарение и снос ветром в процессе дождевания от метеорологических сЬакторов; определены параметры безнапорного впитывания воды в легкую каштановую почву, энергетическая характеристика дождя и установлена динамика достоковых норм е течение оросительного периода; разработана методика оптимизации сезонной нагрузки на ДМ, обеспечивающая рациональное использование ресурсов; разработана технология орошения ДМ при оптимальной сезонной нагрузке, исключающая непроизводительные затраты воды. | ; !•:

1 Практическая ценность работы заключается в ток:, что по разработанным методам и полученным зависимостям рассчитываются' оптимальные параметры процесса функционирования агрегате и технологии орошения, обеспечивающие эффективное использование оросительной системы, ДО и всех имеющихся ресурсов. Автором разработаны рекомендации по' рациональны!.: приема!.: эксплуатации оросительных систем, утвержденные КГ С К.'жВХ КазССР. Разработки доведены до стадии инженерного применения. Результаты исследований могут!бьтть использованы такке пр:: районировании и выборе дождевальной техники, проектирован;«: оросительных систем. Установленные параметры безнапорного епитыбения воды в почву позволяют определять достоковые нормы I: другие параметра технологии оро-

пения сельскохозяйственных культур всеми марками серийных дождевальных машин е зоне исследований.

Автор выносит на защиту:

1. Зависимости вероятности различных состояний от интенсив-ноет*/ переходов;

2. Методику расчета производительности и эксплуатационно-технологических показателей с учетом вероятности состояний.

3. Методику установления вероятности простоя при различно? интенсивности осадков. *

4. Закономерности изменения во Бремени интенсивности переходе агрегата е различные состояния г рабочую 1 смену и оросительный период.

5. Зависимости потерь веды на испарение и снос ветром в процессе дождевания от метеорологических йактороЕ. i

6. Результат!' определения пепаметгюв впитывания воды в пои-f;.' т:: доклеван:;:: нг легких каштановых почвах. I

7. Методику установления оптимальной сезонной нагрузки нг. р" j

|U1... I

£. ¡Технологи?:- оъотент дождевание»: сельхозкультур на, легких ка-лтакоЕых почвах с учетом оптимальной сезонной нагрузки не Я',:.

Кет од?- исследований. Оозеппинятне (.методы полевых набляде-кнГ- :: экспепиментоЕ, дополненные с учетом конкретных условиГ: и задач. Математическая статистика, ¡теср;:;: вероятностей, случай-1 кых ггоиессоь, нгхегност:: к массового обслуживания.

Регтезапня теботы. Результаты заботы г1еал-.:зоЕанк е "Реког мендгинях пг оптимальны;.: пгиемгы эксплуатации механизированных агоснтельнь"- с::сте:.:. Огганизглня яабот двухконсольных дождевальных ггрггсто- &L--KSL'" [Дхвь-.бу.-.,! 197с), "Временно: методических укезгкит п: те счету пспаметг.о!? технологически: процессе псл::е: гслгсгехозяйстреннс; культу?: и: пол?Iэл"» "Кубань" (Лл-:::— .чт:. 195?/. Лгсвег"; :• ьмедген::-: технолог:!-.:' тг.бстг доглекал.— ксг: ггггггтг огтдествл-?:-::' к.' Чегнзягског сгоснтельноГ системе :• т гсгхогг у.: . и.л.Гггт-.н- паеледагског соласф. Пздтнергхе1— гг.-??oi •*г:гчэгт-:?г"::- -т-енг составляет гс губ/г:

т-' г: г :лг:::::"гг?:- г: ?сльсг?хс?я;:с?еснкэ.' "--льтуг::.

..-г?''::--- :"'»■;', ~с". лгт1' нсслгд:-

ваний доложены и одобрены на Всесоюзном научно-методическом семинаре по эксплуатации механизированных оросительных систем с сетью закрытых трубопроводов (Павлодар, 1968 г.), Республиканской научно-технической конференции молодых ученых водного хозяйства (Джамбул, 1968 г.), Респуликанской конференции по вопросам прогрессивных методов проектирования, строительства и эксплуатации оросительных и обводнительных систем (Чимкент, 1971 г.), Республиканском семинаре; по автоматизации и механизации полива сельскохозяйственных культур (Джамбул, 1972 г.), П-ой региональной научно-практической конференции по охране природы (Целиноград, 1985г.), Региональном семинаре-совещании "Научные основы, техника и технология мелиорации!земель Обь-Иртышского бассейна" (Павлодар, 1987 г.), ИГС ММиВХ КазССР (Алма-Ата, 1978 г.), НТС Павлодарского облмелиоводхоза ;(1978 и 1983 гг.), экспонировались на ВДНХ СССР (1974 и 1983 гг.) и награждены бронзовой медалью.

Публикация; По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 155 с. машинописного текста, содержит 40 рисункэви 26 таблиц, состоит из введения, пяти глав, 'списка литературы (153 наименования, в т.ч. 5 иностранных), 10 приложений.

К

; i ! СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. i ■!

В первой главе ¡произведен анализ разработок и исследований по эффективному использованию дождевальных машин, установлению показателей производительности, эксплуатационно-технологических показателей (В.Ф.Носенко, Ф.К.Колесник, К.В.Губер, В.Я.Чичасов, В.Г.Луцкий, Н.В.Данильченко, Г.А.Лакдес, Е.С.Мустафаев, Е.К.Сев-рюгин, К.Филимонов, П.Р.Худяков, Б.Н.Шигвев, И.й'.Итангей, Д.А. Штокалов, Р.А.Кввн, Н.П.Боровенский, Н.Е.Креккер и др.), надежности системы водоподачи и водэраслрелелення и поливной техники (Ц.Е.Мирцхулава, А.Н.ГорюноЕ, Е.А.Гуэнк, Р.П.Заднепровский, С. 15. Зюбенко, С.С.Савватеев, Р.С.Ускеное, С.Л.Кркивец, С.Е.Балун, Ь. К.Гогинашвили, Н.П.роровенский, Н.Е.Креккер и др.), потерь воды на испарение в воздухе в процессе дождевания (Е.-А.Анисимоб, А.И. ¡¡¡тангей, Е.С.Мустафаев, Г.К.-С. Гадкиев, Г.С.Кельякэе, ¡.'..С.Мансуров, П.й.&едоренко, E.H.Черноморцев?., А.Н.Данильченкс, А.Г.

Имерлишвили, Е.А.Ахтник, К.Р.Фрост, X.К.Швален и др.) и безнапорного впитывания воды в почву при дождевании, установлению энергетической характеристики дождя и динамики достоковых норм поливе в течение оросительного периода (М.В.Преображенская, A.A." Роде, М.Н.Заславский, В.Я.Кулик, Ю.П.Поляков, Г.И.Швебс, Н.С. Ерхов, А.М.Абрамов, А.И.Будаговский, А.П.Исаев, Б.О.Миленин, С. М.Гордон, Н.Гудзон, Ю.В.Альферов, А.Г.Кмерлишвили. и др.), а также по технологии орошения сельскохозяйственных культур.

Выявлено, что при установлении производительности и эксплуатационно-технологических показателей дождевальной техники недостаточное внимание обращается на природу получения коэффициентов, учитывающих потери времени по зависящим й независящим от машин причинам. Значения их принимаются без учета случайности величин, их определяющих, и вероятностного характера функционирования машины в оросительный период.

I Пока еще нет работ, посвященных исследованию надежности на базе многолетних (близких к сроку службы) данных и достаточно полно освещающих вопросы долговечности, безотказности и ремонтопригодности ДО, поэтому проблема надежности систем орошения остается недостаточно изученной.

Большие колебания потерь воды на испарение вшроцессе дождевания, установленные разными исследователями при одних и тех же метеорологических условиях, по-видимому, объясняются недостаточным учетом влияющих на них осноеных независимых факторов.

В результате 'анализа различных методических подходов к установлению параметров безнапорного впитывания воды в почву при дождевании, энергетической характеристики дождя и величин досто-коеых норм полива наиболее удобной и эффективной в силу относительной простоты реализации, признается модель Н.С.Ерхова.

Не основании аналитического обзора можно сделать вывод, что для установления рациональных параметров технологии орошения ДМ необходимо иметь: данные о вероятностных характеристиках £уни-ционирования Д'"; эксплуатационно-технологические показатели ДМ, устанавливаемые с учетом вероятностных характеристик; сведения о природно-климатических условиях орошаемого поля; величины потерь, воды не испарение в воздухе в процессе дождевания; показатели режима орошения сельскохозяйственных культур, учитывающие

природно-климатические условия, технические и эксплуатационно-технологические показатели ДМ.

Во второй главе исследованы теоретические основы процесса функционирования дождевальной машины (на примере ДПД-100 МА), установлены ее вероятностные характеристики и усовершенствована методика расчета параметров технологического процесса функционирования агрегата на орошаемом поле.

В оросительный период ДМ находится в различных состояниях, постепенно переходя из состояния в состояние по определенной схеме (рис. I). I

Вероятность нахождения ДМ в работоспособном и других состояниях определяем путем решения следующей системы дифференциальных уравнений, составленных в соответствии с рис. I:

' Рр(М = -Ррта0£+Л0с+ Л0рг+Лск;) + рс,Д1)дм;

= Pp(t)Aoa-

Poc(t>

Р ("t )ß- : oev ^ os

P (t )А - P , |pv ; oc oc'

- ( t ) М- ; ос ос '•> о С

Р' (t ) = р (t ) А - Р (t)H-точ ' тем ' то тег 'J 1

(I)

тоv

У

орг '

ТО'

Р' (t ) = Р (t )А - р (t ) ^ I '-п4 ' 0рг орг v

оиг"

и по уравнению

P„(t)+Poa(t)+Poc(t)+PTQ(t)+Pn

,ft )+PCM(tKI,

(2)

р" " "" оа" " ' '* ocN ~ ' "то' ' ' " oprj

исходя из того, что все рассматриваете состояния образуют полный комплекс состояний агрегата, где P^Ct), Роа(*/» Рт0( t ), Р0рГ( t) и Рск,( t ) - вероятность| нахождения дождевального агрегата соответственно в состояниях Р, ОА, 0С,! ТО, Орг и См; Л 0£,Л ос,Л то,Л орр к А ск - интенсивность переходов агрегата из состояния Р в состояния ОА, ОС, TÖ, Орг и См;^ое,

"см " ин'генс:!ЕН0с'гь переходов ггрегетр

•> то' J опт

v.JC

ний ОА, ОС, ТО, Орг и См в другие состояния

Решение системы уравнений (I) совместно с уравнен дает следующий результат:

оа'/ ос'

3 ссстоя-

р _ Т /? . Р _ ? /С ; ~ /г

* ТГ ' ' - Oh о а' Г' "ОС ос'-]

го то'т-'

ем (2)

Рис. ,1. Грай переходов дождевального агрегате ' в различные состояния

I • ' ' ' I

Р- чистая работа (полив); ОА - остановка из-за отказа агрегата; ОС - остановка из-за отказа системы водопо- 1 дачи и водорасппеделения; ТО - остановка в виду прове дения периодического технического обслуживания;^!1 остановки сменного значения по техническим,технологичес-; ким, организационным и другим причинам; ОМ - остановки; по организационным и метеорологическим причинам; X-интенчивность переходов из' состояния Р в другие состояния; /-г интенсивность переходов из других состояний в состояние Р.

где £ + £os + £ ос + £opr + £сл;; £ оа=Хоа//. оа; £ ос^ос//<-ос;

= (Â. +Л + Л. + Л- )А /А- Я- : £ =А /А :

то v оа ос орг см то'-' см/то' орг орг'-7 орг'

£см =

оа+Лос+1орг+ Х см^Лм"

Как видно, для установления искомых вероятностей должна быть известна интенсивность переходов агрегата из состояния в состояние. : |

С использованием вероятностей состояний получены зависимости для установления коэффициентов "Г , ксм и ^-СуТ '•

* (Роа + Рос + Рорг + Рто> = РР + Рсм î (4>

ксуТ=:Рр^ =V(PP + Pc«); (5)

*см-!У(РР + Р«*}' (6)

где Т - коэфф|4циент простоя агрегата из-за отказов агрегата, элементов оросительной сети, по организационно-метеорологическим причинам и ввиду проведения периодического технического обслуживания; £ СуТ и ^ cw - коэффициенты использования суточного и сменного времени; п ~ количество смен в сутках и длительность смены, ч.

С использованием (S), (4), (5) и (6) усовершенствована методика расчета производительности и эксплуатационно-технологических показателей агрегата, ключевым из которых является сезонная нагрузка, определяемая по зависимости;

! Sce3 -».«аРр/Есут^е' (7),

где Qs- расход насоса дождевального агрегата, л/с; - суточный дефицит водопотребления в пиковый период, к3/га'; ко- , эффициент, учитывавший средние затраты воды на испарение б про- ; цессе дождевания.

Б третьей главе изложены цель и задачи Сем. с.1), условия : :: методика проведения экспериментальных исследований.

Объектами исследований явились Черноярская оросительная система с сетью закрытых трубопроводов и оросительная система с-зг им. D.А.Гагарина в зоне канала ИртыЕ-Кграганда Павлодарской области.

Оценкг элементов затрат сменного времени проводилась путем -лнтелъных сплошных хгонометражных наблюден'.:!1 зг работой несколь-

ких дождевальных агрегатов, надежность ДМ и элементов системы водоподачи и водораспределения устанавливалась на основании многолетних материалов об их отказах. Обработка и анализ полученных материалов производились в соответствии с отраслевыми и государ- • ственными стандартами. С использованием трех законов распределения: нормального, Вейбулла и экспоненциального. Проверка гипотезы о виде закона распределения осуществлялась по критерию Х^ Пирсона. !',

, Потери воды на испарение в процессе дождевания и параметры безнапорного впитывания воды в почву при дождевании устанавливались путем проведения серии специальных полевых опытов в течение всего, поливного сезона, обработка материалов производилась по ОСТ 70.II.1-74. . j

Расчеты проводились на микрокалькуляторе МК-54 и персональном компьютере типа IBM РС/ХГ/АТ по специальным и стандартным программам. ! j

В четвертой главе приведены результаты Оценки затрат сменного времени и определения интенсивности переходов агрегата в различные состояния в рабочую смену; изучения надежности дождевального агрегата, элементов системы водоподачи и Еодораспреде-ления и интенсивности переходов агрегата в различные состояния в связи с их отказал«?; установления затрат воды на испарение в процессе дождевания, параметров безнапорного впитывания воды в почву, ■ энергетической!характеристики дождя (ЭХД) и динамики дос-токовых норм полива сельскохозяйственных культур на легких Каштановы^ почвах; методика установления вероятности простоя агрегате при различной интенсивности дождя.

: Установлено, что в бааанс сменного времени, кроме Бремени чистой работы (полива), входят многочисленные остановки технического, технологического и организационного характера. Длительность остановок и чистой работы между ними подчиняется экспоненциальному закону со средними значениями соответственно t 0„т = 0,38 ч к tD= 0,752 ч и постоянными интенсивностями J*-2,62 - А см i Г,33 ч"1 ■с,

казивавЗ навлнвак

процессе эксплуатации детали, узлы :: агрегат в целом ся, теряя ресурс, а отказовые и плановые ремонты вэсс |Т его неполностью. Наработка дохшевальнсгс агрегат?. не

каждый последующий отказ снижается:

Т- = 340^555 , (8)

'-0 | 0

где Т^ - наработка на 1„ -ый отказ, ч; 340 - наработка на 1-ый отказ, ч; /¿о~номер ь0-го отказа.

Средняя наработка агрегата за межремонтный цикл в зависимости от его номере происходит согласно функции

Т: = 390^-°'635 , (9)

JH.SU.

где Т^ - средняя наработка за _|'ц -ый межремонтный цикл, ч; 390 -средняя наработка 8а 1-ый межремонтный цикл, ч.

Интенсивность отказов дождевального агрегата, ввиду нестационарности процесса его функционирования, по мере эксплуатации повышается, особенно.в начальный период:

Лв= °>341. КГ3, (10)

где Л0 - интенсивность отказа, ч-^; t - длительность эксплуатации, ч; 0,56 - коэффициент пропорциональности повышения интенсивности ¡отказа во времени. |

Определенной закономерности в изменении продолжительности восстановления агрегата по мере эксплуатации не наблюдается. По межремонтным циклам|она колебается в пределах 14,3...17,9 ч, а за весь период эксплуатации распределяется по экспоненциальному

закону со средним значением {г = 15,5 ч и постоянной интенсив- ■ 1 Т I

ностью = 0,06454 ^ . |

Система водоподачи и водораспределения на Черноярской оро- | сительной системе вгаггочает насосную станцию, магистральный стальной трубопровод, стальные и асбестоцементньге хозяйственные трубопроводы, асбестоцементные внутрихозяйственные трубопроводы.

Остановки насосных агрегатов происходят при их отказах и отказах обаш станционного оборудования или отключении внешнего электроснабжения. Наработка не остановку и время восстановления

работы КА па определяется по экспоненциальному закону со средники

!_7 '

значениями ± = 223,1 ч и = 12.9 ч при постоянной интенсивности переходов Л = 4?,423 0,775-Ю_3ч~1.

Бремя работа мекру отказами всех и восстановления гс&есто-цементньтх трубопровода? распределяется по экспоненциальному закону, а Епемя восстановления стального трубопровода - по нормаль-

ному закону. Наработка на отказ стального трубогтоовода на I км составляет 17790 ч, асбестоцементных хозяйственных - 14600 ч и внутрихозяйственных - 9655 ч, а интенсивность их отказов - соответственно 0,056'10"3ч-1, 0,068- 10~3ч~1 и 0,Ю4-10"3ч-1. Среднее . время восстановления стального трубопровода составляет 30 ч, хозяйственного и внутрихозяйственного асбестоцементного 12,8 и 50,0 ч с интенсивностью соответственно 0,0781 ч и 0,020 ч-1.

При установленной интенсивности переходов насосного агрегата, магистрального, хозяйственного и внутрихозяйственного трубопроводов интенсивность переходов системы водоподачи и водорас-пределения в целом в различные состояния определяется по зависимостям:

! Am=^A*+3í i .(И)

. Ч г1

где А. св0 и jtt свв - интенсивность соответственно отказов и восстановлений СВВ, ч"^; Лт- число насосных агрегатов, шт;Л„, и f- из - интенсивность остановок и возобновлений работы НА, ч ; ¿^ - длина '„-го трубопровода, Л^ и - интенсивность отказов и восстановлений ¿тр-го трубопровода.

j Простри дождевального агрегата по организационным причинам в основном связаны со сменностью работы и длительностью рабочей смены. Вероятность такого простоя в оросительный период при I сменной 12 часовой работе составляет 0,5, 2 сменной 10 часовой работе - 0,167, к 3 сменной 7 часовой работе - 0,125.

Вероятность простоя ДМ из-за метеорологических условий (обильных осадков) можно установить по следующей зависимости:

л /У- TtM^P(l-flgPlp Vo.smp] / е\ пдж р ,,

где - вероятность простоя агрегата из-зв осадков г- конкретный месяц оросительного периоде; 7tM - длительность рабочей смень;

в долях суток; Р - осадки по месяцам оросительного пеииода, мм; р

а„ и оф - коэттацнект пропорциональности к показатель степени,

¿P -

характеризуете потери оселков на интильтрацип; - расчетная

поливная норма, мм; § - расчетный среднесуточный дефицит водо-потребления в период простоя из-за осадков, мм; и я - длительность дождя и месяца, сут; Тсс - продолжительность каждого осадка, сут; Рос - % обеспеченности максимальным суточным количеством осадков.

На потери воды на испарение и снос ветром в процессе дождевания оказывают влияние температура (t[} , °С) и относительная влажность (¿/з, %) воздуха, скорость , м/с) и направление ( Н , град) ветра. По опытным; данным получены уравнения связи потерь на испарение, снос ветром и суммарных потерь от каждого и всех Факторов. Суммарные потеэи в зависимости от всех Факторов описываются уравнением

Р см = 22,6+0,-0,106^-0,513^-0,052« +

+0,00184/3 -0,002 ^ 40,2489*//г , (14)

1

где суммарные потери воды, % от расхода насосной станции агрегата. По этой зависимости для практического применения построена номограмма. I |

Величина поливной нормы должна соответствовать водно-физическим свойствам почвы и биологическим особенностям культуры и бьтть эрозинно-допустимой или д^стокобой (ДНЮ, то есть не превышать определенных значений, исключающих сток воды и плосткостную ирригационную эрозию почвы. , ! '

Для легких каштановых почВ| экспериментально установлены значения параметров, входящих в Формулу Н.С.Ерхова для определения ДПН. Так, расчетный показатель впитывания, или показатель безнапорной водопроницаемости почвы Рв = 56 мм; параметры впитывания = 0,455, В = 1,247 (отвальная пахота) и В - 1,416 (люцерна прошлых лет).? Расчетная комплексная энергетическая характеристика дождя 5М на отвальной пахоте равна 2,72, на многолетних травах прошлых лет - 3,33.| Полученные значения параметров Р„ и позволяют рассчитать достоковые нормы полива для всех сельскохозяйственных культур зоны исследования. Они от минимальных значений в начале оросительного периода повышаются до максимума к моменту полного покрытия г)очвы растительностыз, в затем

г а

медленно снижаются в результате продолжающегося уплотнения почвы. В пятой главе представлены ¡результаты расчетов по устаноЕ-

лению■параметров процесса функционирования дождевального агрегата и эФективности орошения в зоне исследований.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований установлена оптимальная нагрузка и разработана технология-орошения различных сельскохозяйственных культур в зависимости от состояния ДМ и природно-хоэяйственных условий степной'зоны Казахстана.

Вероятность нахождения агрегата в чистой работе Рр в зависимости от естественной влагообеспеченности года почти не меняется, а от возраста машины меняется незначительно. Так, в зависимости от влагообеспеченности Рр для новых агрегатов составляет 0,406...0,407, 2...4-го годов эксплуатации - 0,399...0,400, 5... 8-го - 0,395...0,396, т.е. снижается всего лишь на I %. Увеличение времени восстановлений из-за низкого уровня организации технической эксплуатации от 10.до 45 ч приводит к снижению Рр у но-:вых машин на 2,2 %, 2. ..4-го годов службы - 3,5 % и 5... 8-го I годов - 4,5 %.

Значительное влияние на производительность ДМ определенного срока службы оказывают естественная влагообеспеченность, сменность работы и продолжительность рабочей смены. Так, сезонная нагрузка нового агрегата при 2-сменной 10-часовой работе и Т = 0,804 (Ц = 10 ч) составляет: при обеспеченности 50 % - 80,1 га, 75 % - 72,3 га и 95 % - 65,3 га. Уменьшение; Т до, 0,760 ( Т( =: . 10...45 ч) приводит к снижению сезонной нагрузки при обеспечен- ! ности 50 % до 75,7 га, 75 % - до 68,4 га и 95 % до 61,7 га. Не зависят от обеспеченности года и остаются неизменными часовая, \ сменная и суточная производительность, продолжительность полива участка (поля). Возраст машины, при прочих одинаковых условиях, оказывает очень незначительное влияние на показатели производительности ДМ. ' - |

Коэффициенты технологического обслуживания, надежности технологического процесса к технологического времени не зависят от возраста машины, сменности и длительности рабочей Ьмены. Сменность работы агрегате конкретного года службы и длительность смены не окезывгвт влияние на коэффициент готовности ¡1 незначитель-

I ..

но влияют не коэтсчмиент технического использования. лоэсгм:цкекты готовности и технического обслуживания в некоторой степени меня-

ются б зависимости от возраста машины, а значительно от (10... 45 ч). Так, у новых машин Кг = 0,808...0,855,^™ = 0,753...0,660, 2...4-го годов службы - соответственно 0,886...0,735 и 0,734... 0,611, 5...8-го годов - 0,868...0,636 и 0,721...0,574.

Технология орошения сельскохозяйственных культур дождевальным агрегатом должна обеспечить восполнение дефицита водопотреб-ления в течение всего периода вегетации на всей площади поля (участка) без излишних затрат воды. На рис. 2 иллюстрируется динамике параметров технологии орошения яровой пшениц^ для года 75 % влагообеспеченности. Слой осадков за проход агрегате на рабочей скорости (кпр = 4 мм) меньше, чем критическая величина достоковой нормы (тв = 6,1 мм - люцерна), поэтому обеспечивается бесстоковый полив при любой расчетной норме.

Обеспечение рекомендованного дл^ зоны режима орошения сельскохозяйственных культур во много- зависит от величины сезонной нагрузки. При нагрузке, превышавшей определенное значение, влажность почвы опускается нижериУС , е очередной полив расчетной нормой,не восполняет дефицит влаги в почве, что приводит к потере урожая, пои меньшей нагрузке нерационально используется ДМ. ' . ;

Оптимальная сезонная нагрузка, обеспечивающая наиболее рациональное использование ДМ при минимальных затратах всех ресур-, сов, устанавливалась с учетом вероятности состояния машин и при, родно-хозяйственных особенностей орошаемой зоны по критерию мак-:симума чистой прибыли: 1 ^ |

*ц_(с.ЕнК) (15)

где ч - чистая прибыль, тек/га; Д и 3 - доход от реализации продукции и приведенные затраты, тзч/га; С и К - себестоимость продукции и капитальные вложения, те)/га; В - нормативный коэ^ йициент эффективности капвложений; Ук - урожайность на контроле {при принятой наименьшей сезонной нагрузке), ц/га;У^^и^¿р-^одоподача Фактическая при принятой нагрузке и на контроле в си -ой фазе развития растений, м3/га; относительная чувс-

твительность растений к нехватке водь' в ¡.ср-ой Фазе развития растений, устанавливаемая экспериментально.

Себестоимость продукции и капвложения по мере увеличения

I 2 | 3 2 2 3 I 2 3 I 2 3

Май Июнь Июль Август

Тп2 ТпЗ Тп4 Тп5 Тп6

Ам1 м2 4:3 м4 кб

Начало поля

° 2 ю ** й Ч" г

Б

со 600 '^400 £ва200

5

«600 ">400' *п2200

Лк /¿к Лк Лк Л>к /бк

ал ьа XI аз к

«1 ¿1 «1

' «600 - ^400 ^ ПЕ 200 О •

Поливные нормы

"Г X. X к Е К

-¿V ы со со

С Е щ е

X

ю юи

5 6 15

Рис. 2. Динамика параметров технологии орошения зерновых колосовых на поле

сезонной нагрузки снижаются. Доход при сезонной нагрузке до 75 га меняется незначительно, так как при этом урожайность самая высокая и примерно постоянная. Дальнейшее увеличение сезонной' нагрузки приводит к потере урожая за счет нарушения водного режима почвы и резкому снижению дохода. Максимальная чистая прибыль (4058' тен/га) достигается при сезонной нагрузке 70 га, что и является оптимальной ее величиной на поливе зерновых колосовых культур в зоне исследования.

выводи

1. Для обоснования рациональных параметров технологического процесса Функционирования дождевального агрегата необходимо учитывать случайность этого процесса во времени и сложный вероятностный характер его перехода в различные состояния в оросительный период. На основе решения системы диМеренциальных уравнений, описывающих эти переходы, получены зависимости вероятности различных состояний:от интенсивности переходов усовершенствована методика расчета производительности и эксплуатационно-технологических показателей.j

2. Установлены закономерности изменения времени чистой работы и восстановлений дождевальных агрегатов и системы водопода-чи и водораспределения: время чистой работы агрегата в рабочей смене между остановками и длительность остановок распределяется по экспоненциальному закону; наработка на крупный отказ дождевального агрегата по, мере эксплуатации снижается, а интенсивность отказов повышается. Определенной закономерности в изменении длительности восстановлений не наблюдается, она распределяется по экспоненциальному закону; время между остановками насосного агрегата v. время восстановления его работоспособности распределяются по экспоненциальному закону. Бремя между отказами всех видов трубопроводов и восстановления есбестоцементных трубопроводов распределяется по экспоненциальному, е стальных - по нормальному законам. |

V 1 !

Остановленный закономерности позволили определить вероятность различных состояний Д!>'. е зависимости от года эксплуатации г грэвня естественной влагообеспеченностг..

3. Разработана методика расчета вероятности остановок дождевального агрегата по метеорологическим условиям и установлены ее значения по месяцам оросительного периода для культур 8-поль-ного севооборота при 50, 75 и 95 % естественной влагообеспечен-ности.

4. Получены эмпирические зависимости потерь воды на испарение, снос ветром и суммарных потерь в процессе дождевания от метеорологических Факторов. По ним построены номограммы для практического применения при установлении поливных и оросительных норм - брутто.

5. Для расчета достоковых поливных норм на легких каштановых почвах экспериментально установлены закономерности измерения параметров впитывания. Достоковая поливная норма от минимальных значений в начале оросительного периода повышается до максимума

к моменту полного покрытия почвы растительностью, затем постепен-

I 1 !

но снижается в результате продолжающегося уплотнения почвы.

6. Разработана методика установления оптимальной сезонной нагрузки на агрегат и рациональная технология орошения с.х. культур дождевальным агрегатом, которея обеспечивает восполнение дефицита водопотребления в течение всего периода вегетации на всей плошали поля (участка) без излишних затрат воды. Методика позволяет установить оптимальную сезонную нагрузку на всех культурах

V. в целом по севообороту, оросительной системе и т.д. При этом достигается рациональное использование дождевального агрегата, всех еидов ресурсов, получение высоких урожаев и максимальный эй^ект от орошения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Опыт применения дождевальных и поливных агрегатов на Чеоноярской оросительной системе Павлодарской области // Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых водного хозяйства. - Алма-Ата, Казахстан, 1971.-с.108-111.

2. Рациональная организация работ дождевальных машин на механизированных оросительных системах с машинным водоподъемом// Бестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 1973. - Г 6. -С. 68-72 (в сооавторстве).

3. Опыт использования оросительных систем (на казахском языке). Алма-Ата, 1975. - 77 с. (в соантростве).

4. Установление потерь оросительной воды в процессе полие дождеванием // Обволнение и сельскохозяйственное водоснабжение: Сб. науч. трулов/ КезНКИВХ. Бьтп. 155. - Ташкент, изд. САШИН!, 1978. - С. 95-10?. (в соавторстве).

5.Рекомендации по рациональным приемам эксплуатации механизированных оросительных систем. Организация работ двухконсоль нь'х дождевальных агрегатоЕ ДДА-ЮОМА. - Джамбул, 1978. - 54 с. (е соавторстве).

6. Вероятностные характеристики различных состояний дожде вального агрегате типе ДПА-ЮОК на участках орошения // Соверие ствование оросительных систем и технологии орошения сельскохозя ственных культур б Казахстане: Сб. науч. тр. / КазШКЗХ. - Ташкент, 1980. - С. 172-178.

г- »J

/. гекомендаиии по эффективному использованию орошаемых з мель в Пэи:;стрсье. - Павлодар, 1987. 92 с. (в соавторстве!.

с - 1

5. временное методические указания по расчету параметров i ' . •• -технологического процесс;:, поливе сельскохозяйственной культур}'

не поле ЭДЖ "Кубань". - Алма-Ата, 1967. - 30 cíe соавторстве!.

£. 5рознонно-допустямге поливные нормы сельскохозяйственны. культуг ЭД1.& "Кубань" ъ ГшЕлсдеоском.Прииртышье // гесурсо-сОепегагаие технологии, мелиорации орошаемы/ земель Казахстана: С. круч, трудов / КазНШВХ. - д-либух, I9SC.-C. I47-I5C.

Тужырым

У.япбергенов Алтайдын диссертацияльп; гут.щсы "Казакстанныч дала аймагындагы суландыру ЖУйелер1нде зганбырлаткыш наииналардьщ ггуыыс 1стеу процесс зерттеу кгне гэтзлдзру" ы.е-селелертне арналган

ДиссертациЕлых; гуыыс Ь тараудан, 1ЬЬ машинамеи басылган беттен, 40 суреттен, 26 кестедек гене 10 ттркемеден турады. сдебиет Т1збес1не 153 енбек к1ред1.

Диссертацияда та.нбырлат!да: магиналагдьщ суландыру пгйеле-рхкдег! туу-шс тстеу процессе арналган гылнми-эерттеу кумыста-рьн талдау натияелер: келттрмген.

Нанбырлаткыш агрегаттыц жалпы суландыру кеаенхндег! грттгря: жагдайларда болу ык?ю.'алдыгынын сол жагдайларцын ауысу каркын-дылкгына тэуелдтлхг} табылган жене соларга байланысты ен п:д; л I к-ттн кене пайдалаку-техкологиялых; керсетк1стерд1к есептеу едтст геттлдтртлген.1

Агрегаттыц уакытка байланысты эртурап гагдайга ауысу карккн-дылыгынык зачдылыгы уэне есептеу аркылы ауысу ыкти?,:алдыгыкыц !'ЭН1 а.чык;тглды.

Еанбырлату процесхвдег: су тыгынынын ыетеорологияльп; 5актог-лармен байланисы, судьи стну параметрхер! гене суландыру кеэек-1нде тенлл кызгькт топырактъщ агьк боларга дейтнг: суару мелпе-ртнхк динагккасы аньп^талды.

Агрегаттык кэзенд:к оптимальды гуктемесгк ачыптеу гене осы ггктемесхн аныктгу гене осы гуктемеде барльд; ксрларды тктмдт па далануды катгтамасыз ететхн су ару технолсгкгсыкын ларагетрлертн есептеу гд:с: усынылды.

5unmary

of A. A. Ayapbergenov's candidate degree thesis "Exploration and improvement of the process of functioning for the sprinkling machines at the irrigation systems in the steppe zone of Kazakhstan".

The analysis of results of scientific research work stu-ding' the process of functioning sprinkling machines at the irrigation systems.

The connection of various conditions of the sprinkling machine during the .irrigation period depending on the intensi-vity transfers is obtained and the method for calculation.of efficiency 'data and maintenance 2nd technical, data has been improved. : j ; 1

The low-abidanses of changing in :time of intensivity pf machine's transferrs into various conditions are established and the figures of transition possibilities are calculated.

The connection betwen water losses and meteorological factors, the 'paramétrés of free water seepage and dynamics of the pre-floving norms of irrigation during-t'he irrigation period at the light brown soil have been established.

The method of calculation of the optimal season load per machine; and calculation of the paramétrés of irrigation technology ! at the load,; providing the'most rational usage of all recources have; been worked out.

Trie thesis includes 5 chapter, 155 pages og the typed text, 40 bigures/j 26 ¡tables and 10supplements. The list cf literature includes;JE3 titles.