Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Надужность противофильтрационных облицовок и экранов с применением пленочных материалов на оросительных каналах и водоемах

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Надужность противофильтрационных облицовок и экранов с применением пленочных материалов на оросительных каналах и водоемах"

р Г 6 од

1 и шон

"¿икистерство сельского хозяйства Российской Федерации

НОВОЧЕРКАССК® ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИКЗНЕРНО-^уЕЙЮРАТИВШП ИНСТШТ им.А.К.КСРТУНОЗА

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ Сергей Алексеевич

НАДЕЖНОСТЬ ПРОТИВО ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ОБЛИЦОВОК II ЭКРАНОВ С IРИМЕНЕНЖМ ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ И ВОДСЕ.'ЛХ

Специальность: 06.01.02 -"Мелиорация и орошаемое

земледелие"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учено? степени кй!дидата технических наук

Новочеркасск - 1993

Работа выполнена в Новочеркасском ордена "Знак Почета" инженерно-мелиоративном институте им.А.К.Кортунова.

Научны? руководитель: доктор технических,наук, про^-ессо]

Ю.М.КОСИЧЕНКО

Официальные оппоненты: доктор технических наук, протесте!

В.И.ОЛЬГАРЕНКО;

кандидат технических каук, допент Г.А.С1ТСКАЛ0В.

Ведущая организация:- НПО "Югмелиорзция" •» — »

Защита состоится "¿5" ЦЮНЯ 1993 г. в /£> час. ауд.23б на заседании с пеша л из иро ва иного Совета К.Т2С.7С.0Т Новочеркасского ордена "Знак Почета" икчеиерно-мелизрятивкого института им.А.К.Кортунова по адресу:

Я46409 г.Новочеркасск, Ростовской о^л. ул.Пулкинская, II! С диссертацией' можно ознакомиться- в научно?1, библиотеке

НИМИ.

Автореферат разослан " 25~" С> & 1993 г;

Учены? секретарь специализированного сор^эта, кандидат сельскохояч?ственнчх наук,

профессор Г.Н.МАРТЫНЕНК

о

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРЛСТ.КА РАБОТА

Актуальность темы. Для борьбы с ^ильтрашон-ными потеряли на оросительных системах применяет разл!р;ные типы противо^ильтрапионных покрытий. Одним из распространенных способов борьбу с ^ильтряпие? из оросительных каналов и водоемов является устройство противо^ильтраиионных облицовок и экранов с применением полимерных материалов. В отечественной и зарубежной практике строительства и эксплуатации облицовок я экранов с пленочными элементами имеются многочисленные примеры элективного использования данных типов противо*яльтраииснних покрытий, позволялся* повысить КГЩ оросительных каналов до 0,95-0,98 и снизить потери воды на Фильтрацию из водоемов до 1-5% общего объема.

Однако, наряду с эти?/, известны примеры, когда вследствие повреждаемости тонкого пленочного элемента в процессе строительства и эксплуатации, снижается эффективность применения противо-*ильтрашокных облииовок к экранов, а в отдельных случаях э^ек- ' тивность их практически приближается к нулю и потери нз фильтрацию близки к потерям в земляном русле..Все это свидетельствует о недостаточной изученности вопросов эксплуатационной надежности противо^иль'трационных облииовок и экранов с пленочными элементами и-недоучете комплекса случайных -^акторов, влияющих на эффективность. их работы.

Таким образом, актуальность работы определяется-необходимостью комплексной оценки надежности прэтивофильтрашонньтх облииовок и экранов с пленочными элементами и разработки инженерных мероприятий по повьгленил их эксплуатационной надежности и эффективности.

Настоящая работа выполнена по плану Концерна Pocвoдcтpo'*•:

"Разработать и внедрить высокоэффективные противо^ильтраиионные мероприятия на каналах и других гидротехнических сооружениях" и плану хоздоговорных и госбюджетных НИР НИМИ.

Цел ь п раб о т ы является экспериментально-теоретическая оценка надежности и разработка инженерных мероприятий по повышению эффективности и надежности противофильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами.

Задачи работы включают :

- теоретические и экспериментальные исследования показателей надежности противо^ильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами;

- разработку методики опенки надежности противо^ильтрацион-ных облицовок и экранов с пленочными элементами;

- разработку новых конструкций, усовершенствованно:', технологии строительства и способов технической диагностики противо%-льтрапионных покрыта?;

- разработку комплекса мероприятий по повышению эффективности и надежности облицовок и экранов оросительных каналов и водоемов.

I '

Основные положения, выносимые на защиту: .

- расчетные зависимости для оценки показателей надежности противо^ильтраиионных облицовок и экранов с пленочными элементами;

- результаты статистического анализа показателе? надежности на основе натурных и экспериментальных данных отказов облицовок и экранов;

- методика опенки надежности противо^ильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами;

- комплекс мероприятий по повышению*) эффективности и надежности облицовок и экранов.

Научная новизна. Впервые разработана методика комплексной оценки надежности лротивофильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами, позволяющая оценить надежность противо*ильтрапи®иного покрытия как на стадии проектирования, так и на стадиях строительства и эксплуатации. Получены расчетные зависимости для определения показателей надежности противоФильтра-иионных облицовок и экранов с учетом изменения их статистических характеристик в различных условиях строительства и эксплуатации. Установлены вероятностные значения и законы распределения основных характеристик пленочных экранов - повреждаемости и осреднен-ного коэффициента фильтрации. Выполнен статистический анализ натурных данных водопроницаемости противофильтранионных покрытий и КПД облицованных каналов. Предложен комплекс мероприятий по повышение эффективности и надежности противофильтрационных облицовок и экранов, включающий новые конструкции и усовершенствованные технологические операции их строительства разработанные автором. Новизна ряда конструктивных и технологических решети! защищена 3 авторскими свидетельствами на изобретения.

II р а 1С т и ч ее к а к пенное -г ь. Результаты исследований могут быть использованы при оценке, надежности протизо-' Фильтрационных облицовок и экранов как на стадии проектирования, так и в процессе строительства и ¡эксплуатации. Использование разработанных конструктивных и технологических решений позволит повысить эксплуатационную надз"гость противофнльгряипо;лглх покрытий. ' •

По материала;.! •.тсследжачи'' дл«т пшрзкого внедрения с уччо-

тием автора разрзботаны:

1. Рекомендации по проектированию и строительству различных типов противофильтранионннх, берегоукрепительных и дренажных защит каналов (ПО "Совинтервод", НИМИ, НПО "¡Эгмелиорация").

2. Методика опенчи надежности противо*ильтрационных облицовок и экранов.

3. Технологические карты на устройство грунтопленочного экрана водоема с применением поточной технологии строительства и на приготовление битумно-полимерноГ мастики МЕПК-2 для соединения пленочных противо^лльтрационных экранов в полевых условиях.

Внедрение результатов работы осуществлено:

- в совхозе "Языковский" Ульяновской области при строительстве грунтопленочного противз*ильтрационного экрана на площади I га:

- в совхозе "Елкинский" Ростовской области при строительстве грунтопленочного экрана бассейна Суточного Регулирования. Объем внедрения составил 5 га. Фактический экономический эффект от внедрения составил 16,18 тыс.руб. (в иенах 1989 г.). Ожидаемый экономический э*Лект за срок службы противофильтрапионного экрана составит 87-2,15 тыс.руб.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Пути ускорения внедрения достижений научно-технического прогресса в практику изыскательских и проектных работ" (Ростов-на- Дону, 1988), на научно-практической кон^ерен-ции молодых ученых и специалистов-мелиораторов "Проблемы мелиорации, водохозяйственного строительства и. орошаемого земледелия Ставропольского края" (Ставрополь,1Э89), на Всесоюзной научно-

о

технической конференции "Повччение геМюктивности и использова-ия водных ресурсов з сельском хозяйстве" (Новочеркасск,1939), а научно-техническо" конференции молодых ученых и специалистов Мелиорация и водохозяйственное строительство" (Тбилиси,Т989), а межрегионально" научно-техническо* конкуренции "Мягкие и гиб-ие оболочки в народном хозяйстве" (Краснодар,1990), на регио-ально? научно-технической1- конференции "Потгпение эффективности спользования и экологической защищенности мелиоративных систем" Новочеркасск,Т99Т).

По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация остоит из введени*, пятл глав, общих выводов и б приложений, одержит Т35 стракит! машинописного текста, 23 рисунка, 43 табли-ы и список использованной литературы из 171 наименования, в ом числе 9 работ' зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБСТЫ

6 ч е р в о ? главе рассмотрено современное состоя-ие применения противо^ильтрациокных облицовок и экранов с пле-очнмуи элементами и выполнен анализ существующих исследований о вопросам их надежности.

Исследованиями различных противоФильтрационных мероприятий их влиянием на КГЦ оросительных систем занимались: И.П.Айдаров, .С.Зыэго, Р..',!.Горба чвв« Л. С.Григоров, В.А.Духовны?, З.М.Зубов, .Л.Кисаров, П.И.Коваленко, А.Н.Костяков, З.И.Ольгаренко, В.В.По-лавски'1, А."5.Пузанов, З.Е.Раинин, А.А.Рачински?, М.Р.Разумовс-ая, С.Г.Хлебников, Б.Б.Чумаков и другие.

Отмечается, что существенны" вклад в области исследований

и применения противофильтрационных покрыта? с полимерными элементами внесли: А.Г.Алимов, В.А.Бородин, В.А.Белов, В.В.Варваров, А.Р.Гвенетодзе, Б.Д^Глебов, И.М.Еяшин, Н.А.Евстратов, A.B. Игценко, Н.А.Кильдишев, В.М.Косиненко, И.Е.КричевскиЯ,.В.П.Лысенко, А.А.Миронов, К.Г.Науман, В.П.Недрига, В.С.Родионов, Б.И.Сергеев, В.В.Сокольская, А.П.Чумаганов и другие.

Эа рубежом в этом направлении известны работы Х.Абаджмева, Ч.Дедрикс, Ч.Стаффд, Р.Чака.

Результата обобщения опыта применения противо^ильтрашган-них покрытий с пленочными элементам;; свидетельствуят о различной э'М-ективности их работы. Так, на основе натурных данных Фильтрационных потерь из о блиц о Банных каналов и водоемов, проводимых различными институтами (Волгогипроводхоз, Средаэгипреводхлопок, УкрНИИГиМ, Севкавгипросодхоз, ЮжНИИГиМ и др.) в ряде случаев выявлено превышение Фактического коэффициента фильтрации над норматиЕНьзл в Зч-5 раз.

Таким образом на основе опыта применения и полученных ранее результатов исследований ряда авторов в данной главе обоснована необходимость оценки надежности противо^ильтранионных облицовок и экранов с плекочнили элементам! на основе натурных и лабораторных исследований отдельных элементов конструкций, что позволит комплексно подойти к этому вопросу и разработать конкретные рекомендации, направленные на повышение надежности ;пс работы.

Разработка основных положений теории надежности гидромелиоративных сооружений и их методическая систематизация впервые были выполнены в Фундаментальных трудах академика Ц.Е.Мирихулавы. В дальнейшем методы опенки надежности различных элементов мелиоративных систем получили развитие в работах В.С.Алтунина, Т.А. Алиева, И.И.Науменко, Ю.М.Коскченко, В.К.Померанец, Б.А.Солныз-

кора, П.Г.Тугупи, С.С.Савватеева, СЛП.Згобенко, М.Э.Гвилия, И.А. Долгузева, А.Н.Горюнова и других.

В данной главе приводится краткий обзор работ, посвященных опенке показателей надежности противофильтрационных покрытий оросительных каналов-и водоемов, отмечается необходимость дальнейшего накопления данных натурных и лабораторных исследований для обоснования критериев надежности отдельных Элементов. Подчеркивается необходимость дальнейшего развития теоретических методоз расчета, создания общей методики опенки надежности, позволяющей проводить достоверную комплексную оценку надежности различных типов противофильтрационных покрытий, в том числе с применением пленочных материалов.

Во второй главе изложены теоретические методы опенки надежности противофильтрационных облицовок и экранов оросительных каналов и водоемов.

Основной причиной ненадежности облицовок и экранов являются повреждение отдельных элементов, вызывающие как отказ элементов, так и системы в целом. На рис. I приведено дерево отказов противо*1ильтрзиионной конструкции "облицовок оросительных каналов и водоемов, которое включает отказы основных частей, отдельных элементов, диды возможных дефектов и причину их образования.

На основании обобщения результатов исследований дефектооб-разования проведена систематизация их по условиям образования и -юрме повреждения и классификация по следующим признакам:

- в зависимости от причин возникновения;

- в зависимости от параметров и характеристик;

- в зависимости от скорости их_ появления;

- в зависи,мости от срока эксплуатации.

Дерево отказов противо'-ильтрчпиошм" конструкции

ПротиЪосрильтрационнар конструкция

Отказ системы

Отказ

Составных

частей

Отказ

Элементов да

Нёдотатсчьля толщине

ВыБоины Отёврстия, крипные^^,-^ Вмяпшы, НегернетичныеЩели по п , , тЛа, . /£р а\аьииь1рп, виш£ии£ проколы прВрехвёшч><растя><Ёнив-уцастки^ контакту оиаь) ое-•оеи+ийы V ^<L^wêaCP&KmoS по.....Г)_ рождающие.

отказ злемвнтоё

Причины npuSaâzufus

hûjrsa- рарч- Роль- Цзрозн. Тем• Ucmu-НедостаЦипичиьСмеще- ШроЕно- Цепом- ПропускТруднасТьСлабаяПереЖог, к àесректам /иг uj?rje uiue пуяенл nèpa-рйниеточная б осно- пив за- стипо- зоьанив соеди- cùbôvh. odiejua недоьар ч1щит-те>.чо- скорое-грунта,тур- морено- бании щит», ii-pt»: рситикинения 6 метах мастики

го y/.'v. v тите-прасад- ные. стой- частиц слоя защит-et Выше складок к пленке •лея с, \asur. чения кJ осно-пере- кость грунта при его нога nctiîû С пленки S местах Saâùi £ания пады ■ бетона. Более Sm» иггооОеТ г пая --------

Утитаза» отличительные особенности, определяющие надежность ¡отивогильтрационных нскрыти!' с. пленочными элементами, надеж-сть облицовок и экранов оросительных каналов и водоемов следу-1 оценивать как по традиционным показателям, применяемым при [енке надежности гидромелиоративных систем: вероятности безот-[зно^ работы Р , вероятности отказа 9 , интенсивности отм-1В У , коэффициенту сохранения эффективности , так и по

I еииэл ьки! по ка з а телям:

а) техническому - ссредненному коэффициенту Фильтрации об-шовогс К'с&1 ;

б) технологическому - повреждаемости пленочного прог,гво5,ч->трационнзго элемента И ;

в) эксплуатационному - долговечности (сроку службы) прогиво-иьтрационного покрытия Ъ

Осреднения? коэффициент Фильтрации ( ) является основ-

ам показателем надежно с; г.;, харахтеризуздим водопроницаемость зотивоФильтрационного покрытия.

Используя известную расчетную зависимость для определения сродненного коэффициента Фильтрации и Формулы длч определения гльтрационного расхода через повреждения з полимерном экране, чми получен ряд расчетных зависимостей для определения коэ'ФФи-лентов фильтрации противоФильтрационных облицовок й экранов.

Ниже приведены зависимости в случае повреждений з виде от-ерсти" с учетом проницаемости подстилаюлего основания:

- для гручто пленочных и монолитных бетонолленочкых облицовок "•гуранов:

к' т /7 кьсЬо+ь-. т Ы(880/ягв)(Ъ0+$0)гс '

(21

Ь Я26 (Ь0 + (8&/Яг0)

<~ ягб+леП(8бо/я10)

кг '

- для сборных бетонопленочних облицовок:

к' _лу 012о Т)ое_

Я - е^ЯгекГЪ + Н* е<п I

яг0 л, т и* /

где Щ - осреднении? пьезометрически" напор в месте-повреждения пленочного экрана; 2д - радиус отверстия; К, , к2 - коз-Ммциенты Фильтрации защитного ело« грунта и поде- ' тилзющэго грунта основания; Ьд- глубина воды над облицовке"; толщина облицовки; /7 - повре-ценность пленочного элемента; -капиллярны? вакуум грунта; - пырина раскрытия трещины; длина трещины; - динамически? коэффициент вязкости еодн; ^¿¿^ - коэффициент расхода повреждения; ^ - удельны? вес воды; 7* - мощность подстилающего слоя.

Расчетные зависимости для других случаев приведены в диссертационно? работе.

Для достоверно? оценки показателе водопроницаемости при расчетной схеме равномерного распределения отверстий на единице площади предложены расчетные зависимости, у<титчаа»зцие изменение статистических характеристик ко^^яииента Фильтрации

пх!

¡г' а К< & 0*0* )п-1о' V Го'1 Р-

,гп

1,

«

где Р - вероятность соответствия распределения повреждений закону 1уассона; V - средняя интенсивность повреждений на. единице пло-ДаДи; Рд - площадь облицовки, га; Щ - количество интервалов сре цнего числа повреждений.

Для оценки надежности противофильтрационного покрытия по показателю водопроницаемости составлены расчетные таблицы, использование которых позволит установить на конкретном объекте значение коэффициента Фильтрации с различной степенью надежности (вероятности безотказной работы). Расчет коэффициентов фильтрации противофильтрационного покрытия проводился на ПЭВМ ЕС 1841. Пакет расчетных таблиц для практического использования приводится в приложении.

Расчетное значение коэффициента фильтрации в процессе эксплуатации предлагается определять по Формуле:

/г' Г /7-г !р 0,707т¿П ]'.

где Т - срок эксплуатации облицовки; Д"^ - коэффициент старения пленочного элемента.

Расчет значений технологического показателя надежности проти-воФильтрационных облицовок и экранов - повреждаемости пленочного элемента /7 , учитывая взаимосвязь показателя осредненного коэффициента Фильтрации и повреждаемости и известные формулы для определения Фильтрационного расхода через отдельные щели или отверстия в пленочном экране, предлагается осуществлять по зависимостям.

При наличии отверстий в экране с учетом проницаемости подстилающего основания:

- для грунтопленочных и монолитных бетонопленочных облицовок:

п к' Ы8йо/Яго)(Ьо + 8о)г0 ( " ~ ^ Як^ъ + бо-Ь,)- б0 » ■ я2 6 (Ьа + 6е) - А н* £п (8 8е /Ж г о) . Я6

- для бетонспленочних сборных облицовок:

п j яЫЪо+Вр-ЯгсЬ (ch frm) .

" ^ ЬЯгг0(Ь,+ Т)£с ' <6Í

h . rlfj Л\:oh TzB

1 K^isjfrnS^^Azck^ Окт&ягУ

Ляя установления допускаемых значений повреждаемости пленоч него элемента составлены программы расчета для ПЭВМ на языке "Па скаль". С целью практического использования результаты расчетов представлены в приложении в таблично'* Форме для наиболее харак терных практических случаев.

Эксплуатационный показатель надежности - срок службы Т пр ткбоФильтрационного покрытие можно рассчитать по зависимости:

г/Р]- ¿íüP. ир ' /. <* >

где ^ - коэффициент старен'я пленочного элемента, определенны? на основе анализа Натурных данных:

- для грунтепленочных экр jкое К£ = 0,78;

- для сборных бетонопленочных облицовок =0,72;

- для монолитных бетонопленочных облицовок =0,64.

При рассмотрении колличественных показателей надежности сис •темы важное значение имеет определение показателя безотказности--вероятностк безотказно? работы Р :

Ps "¿0ñ ' ^ ' гJ-V

Задаваясь достаточно высокими численными значениями вероятности безотказно? работы Р ov С,90 до 0,99Р и соответствующим это? вероятности безотказно? рябс ты значениями допускаемо? и Фак тической повреждаемости пленочного элемента и /7 , по завис

стн (7) определяем прогнозируемые сроки службы облицовки. 'Лсхо-

из зависимости ппоектного срока службы XI. от веооятности бэ-тказной работы р для конкретного типа противофильтрационного крытия, находим допускаете значения вероятности безотказной ра-

ты Р, :

3оп О

- для грунтопленочных экранов г^ = 0,94-0,9о;

- для сборной батонопленочнсй облицовки 0,95-0,96;

- для монолитной бетононленочной сблнповкн Р. =0,92-0,94.

¿СП

Основываясь на ранее изложенных материалах, яредлохака сбсб-•нная методика комплексной опенки надежности нротнво 1ильтраг:иэн-х облицовок и экранов с пленочными элементами, алгоритм отсчета торой тпедставлен на онс. 2.

Суть поеллзгазмо'' методики опенки надежное?*.« состоит з следуч-:м. Дзя обеспечения надежности протяго*-.1ЛЬтря::ионногз "скшглл '^^хсгч'.г-'о ^лтоденче следуюгг-пс условий:

К!5Д 4 ^йд.Зоп ' Прсичт Респ. >

Р ь Рлп ' ,

па стадии проектирования, той отсутствии достоверных данных, объектам аналогам задаете срэднестэтическими значениями исход-

гх данных и по зависимостям (9-12) определяем расчетные допускае-

¡е значени» коэффициента ^ильтраши облиповки А^, повреждае-

>сти пленочного элемента ^¡дч и уточняем их значения по Формулам;

Н V ' Та ^

тг-,,г % ... (Я - «ЩМ

Методика оценки надежности противо^иль? рационных облицовок и экранов

¿аса емся значениями P,K¿íik

oEj!. t У* oit , Тпр

Опрвоелдем рассветное к CÛJT. con

\Ъааа.еА1ач J значениями

\П9гп,Л, VÎc, Kz.

Опрсй^лягк расчетное Л âcrn

TSpZcpuuscxut*: I I тагпоаа.уг s i anpäcß..nS;£A-? ü

í , „dfö.i___________I

н&т

fV ixHCJisn-inecKus

inoHbiizjeHUi-o I hçl de emu

нет

l¿/i7p~Sl'yTJCM ¿ptixrui j nc&ec£âc£\

tvjarñá/7, !jrriù-,-№-\ Sai £C£ nsi:s3ZT2¿íA

Рис. 2

& - П1т/1 ; (ш

. у /7/лг £_

'" ÍW1TW 5

'"ооп ( /ГJ

Í1ÍP) = ПЦН ■ (12)

лс ?9риста*"сти (7) опредетчем прогнозируемый срок службы против т.!1ЛЬТрЗ!ГЛ0ННЭГЭ покрытия. Исходя ИЗ яазисимости проект)!3го срока службы Т от вероятности безотказно" работы Р по графикам, приведенный в диссертации длч соотр.эгству.одего тэта против«-гильграт"нонга"- облкиовки, находи;/ ччзченч" допускаемо" вероятности

беяотка-'но? озбота Р.

con

В случае нввчиоливнич хот* бч одного п.? условн"^опр-зделг;;гс ча1-?--!-:ооть облицовки (В), расчет повторяете при изменении исход-■дг: дакнки. При выполнении услови" (Я) надежность протиго'нльтрз-;г-^,-,1тчого покрчти« обеспечена на стадии ппоект.'роБэни".

На стадии строительства уточняем Факттгоскуо повре-дда?'ост;, пленочного зле"ечта, по зависимости." (7), (13), (Т4) олрол&л'«.: показатели надежности и прорсряе« выполнение условие (34 3 оду-, чае гчполнн;г>г» »сох услови" (С) нч де гность ,облицовки сбеспрч'ип-етс» как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации пг.г-тиро^ильтрчиионного по:фнтт1«. Б противном случае предусматрива"?-с мерогги*т,!,т по повьп?ч'''о надежности и после уточнегеп покпл.чтэ-Ia плвреждчемг/сти расчет повторяется с использованием зявчетг-то-дти:

р- -

В третьей главе приведены результаты натурных и лабораторных исследований, которые позволили установить основные статистические характеристики и определить законы распределение некоторых случайных величин.

Установлены основные статистические характеристики коэффициентов Фильтрации протиЕо-^ильтратаонных облицовок и экранов и определен закон их распределения, соответствующий нормальному закону,

На основе натурных данных наблюдений за Фильтрацией, из облицованных каналов, проведенных различными организациями, были получены реальные значения основных показателе" надежности и расчет но го, КПД ряда облицованных каналов (табл.1). Анализ приведенных значе(сий показывает, что при вероятности безотказно" работы облицовки (отсутствии отказа) в пределах С),36*0,69 обеспечивается высокий КПД облицованных каналов от 0,995 до 0,999, т.е. пр-акти-ес ки приближается к единице, которы" преЕьгхает КПД каналов в земляном русле на 10-ЗС£. При наличии отказа КПД облицованных «аналог существенно снижается до значений 0,583-0,934, что уче соответствует или становится близким к КГЩ каналов в земляном русле (6,70- 1 0,50).

В результате статистическо" обработки натурных данных Чолее, чем по 50 объектам, установлены вероятностные значения повреждаемости пленочного элемента и определены законы расчределени» основных характеристик повреждаемости (табл.2/.

Проведены натурные исследования де'чзктэабраэевзния саедини-тельных авов пленочного экрана, склеенных битумно-полимерной мастикой МБПК-7. В результате с^след->?чни'' установлены основные причины де^гктообрязовзния данного типа соединения, проверена статистическая обработка данных и определен закон р^спределени» случайно" величины - длины дефекта звя при скле"'ке пленки *иту«но-т:лимер-

Таблица I

Показатели нэдетности противоФильтрационных облицовок и экранов с применением пленочных материалов и расчетный КЦЦ облицованных, каналов

л а н а л

Осрёдненный:Вероятность: Степень коэффициент:безотказной: отказа Фильтрации .'работы об- :облицовки облицовки :лицовки :

к'05л,юЪ/к Р

б

Расчетны4 КГЦ канала

Карт/некий МК

Каналы с бетонопленочнкми облицовками

5,55

!.л ьользой Ьолгогтзад-ской ОС

Сезеоо-Крымский (головной участок)

Большой Ставропольский (Ш очередь)

Межхозя"стЕенный оаопределитель Вг-Р-7 ьагаевско-Садковской ОС

Канал ВС-8-Х-1

Багаевско-Садковской

ОС

Канал ЮР-Т8-1 в Голодной степи

Кзраулбазарский

3,41

2,60 Г\

и у01 1,81

5,80

36,0 0,44

2,60

0,69

3,87 24,0

0,56

Каналы с грунтопленочными экранами Главный Каховский МК 0,96 0,36

Куйбышевский 1,67 - 1,11

Кулундинский Ж 2,23 - 1,42

МК Але"ской ОС 2,62 - 1,75

0,967 0,979

и,

0,934

0,979 0,533

0,99'?

0,966 и.У'о

Примечание: * - КПД облицованных участков канала ) | - высокий КГЦ

Таблица 2

Результаты статистической обработки натурных донтгх повреждаемости

пленочных экранов

Показатели

Повреждаемость пленочных экранов

Интенсивность распределения повреждений

Дизметп оавномерна распределенных условных отропсти

Обоз-:Число:До веритель-:Вероят-:За кон: наче-:объ- :ный интер- мюсть :расп-:

Функ[шональные зависимости

Критерий согласия

ни я

п

1

¡екто^вал :подв.: :ана- :

^ЛИЭ£ ^____

0,003029 0,040

35

7.29-

8,1з

1,0433 97

:средне-:реде-:го :лечия

ггор- , Г'ЩШКР Шапиро- ~

4231 _ (I,I?-> 0.926)

о'оозч

г г

Пирсона /-¿¿/ср П,074< 7,80)

97,ЭТ Иуассо-

на п _ ¡"е )т . р Гт~ тI С

т т! ) = 1,54-3. т = оц;2; Я... П -5

со

-Л С(с

экспо ~ 99,9^ нении . -

Г- *

МИ*"

\=1[6 = 0Л05

Колмогорова-Смирнова

(0,058 <1,09)

из" мастико" МБПл-Т, соответствующий логарифмически нормальному закону распределения.

С целью исследования надежности различных типов соединительных лбов пленочного экрана были проведены лабораторные исследования водопроницаемости основных типоз соединительных пвоз: сварных, склеенных ^итумно-полимерной мастикой МБПК-Т, простых соединений -няхлеста и скрутки. 3 результате исследований установлено, что я случае нахождения Фрагмента тва я благоприятных инженеркл-геологч-чесяих условиях наиболее надежным соединением полотнищ пленочных экранов »вл"ется соединение способом сварки или скле*ки битумно-по-личерной мастикой. Водопроницаемость таких 'пвов, при качественном их выполнении, практически равна нуля. Простое соединения з зиле скрутки вследствие недостаточно" надежности его можно выполнять лиль при аварийных ситуациях: как временное.Соединение полотнищ пленки простым соединением типа - нахдест вообще не допустимо, так как это приведет к гнэчительньы ьильтраиионкт:м потерям, под-нят'.го грунтовых вод и заболачивание земель в близлежащей зеке.

3 случае нахождения фрагмента -гва в сложных инженерно-геологических условиях рекомендуется пленку соединять сзаркой, после чего тов. скручивать и прихватывать в отдельных местах по длине к основному полотнищу битумно-полимернсй мастикой. Скрутка в данном случае будет выполнять роль компенсатора, а сварной пгав предотвращать Фильтрационные потери через соединения.

5 четвертой главе с пелья повыщения- надежности прстивофильтрационных облицовок и экранов приведены разработанные ч-снструктиэкче и технологические мероприятия-,, методы техничес-диагностики.

Дл" экран*/ЛОаания грунтов основания подверженных деформациям, разработана конструкция противоФильтрационного экрана с примене—

нием прочных тканевых синтетических материалов. Предложенный против;) Фильтрационный экран состоит из полимерной пленки, расположенной между слоями прочного синтетического материала, уложенными в диаметрально-противоположном направлении и защитного слоя грунта. Целесообразность применения обобснована возможностью данной конструкции воспринимать значительные нагрузки на претивоФильтрационный элемент без нарушения его герметичности.

Разработана конструкция противо*ильтрационного покрытия откоса (а.с. 1544872); позволяющая повысить эксплуатационную надежность экрана за счет предохранения защитного слоя от оползания грунта. При пропуске расхода воды поток не размывает откос, а защитный ело" грунта не сползает вниз вследствие крепления его утилизированными автопокрышками.

Одной из основных задач, входящих в технологический комплекс работ при строительстве про т и во фильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами, является соединение полотнищ пленил. Наиболее пирское распространение полупиа такие способы соединенна их как сварка термоконтактннм методом й склейка битумно-полимерно'' мастикой МБПК-Х. Однако, область применения метода сварки ограничена вследствие необходимости подвода электроэнергии на место строительства гидромелиоративного объекта. Учитывая это, сотрудниками

при участии автора разработан способ соединен-/.» нлечотг-гс экранов в полевых условиях. Срарка осуществляется знетн'-г- теплоносителем посредством одновременного оплавлени» крпев пленочных "»-"рано р, расположенных вертикально между двумя уголками из тугоплавкого материала, имеющими разновеликие стороны. Предлагаем--;'-' способ соединения пленочных экранов проверен в производственных уело г 1Т39 г. при реконструкции пруда в совхозе :г скн~ " ■»-::с-к.г" области.

С целью возможности осудестзленч* работ по скленгачт" плечо-:-

ных экранов при отрицательных температурах и повьппегая прочности клеевого соединения, сотрудниками СибНИИГиМ и 'гШИ, при участии автора, разработан способ соединения пленочного экрана при помощи модифицированного состава битумно-полимерно? мастики МБПК-2 (а.с. 1730339), включающего битум, полиэтилен и эткл-

силикат-4С.

Вопрос совершенствования технологических операций тлеет особую значимость при условии комплексного рассмотрения всего технологического пронесся. 3 диссертационно Г- работе предлагается поточная технология строительства противо*ильтраиионных облицовок, усовершенствованная с учетом разработок автора, и технология строительства грунтопленочного экрана при отрицательных температурах.

Обеспечение надежности противоФильтрашонных облицовок и экранов к процессе эксплуатации невозможно без своевременного использования средств технической диагностики. Для это" цели разработаны конструкции Фильтромеров и способ определения мест локальной Фильтрации'на водоеме.(а.с. ^ Т749351).

Обобщая имеющийся опыт применения противоФильтрационных облицовок и экранов с пленочными элементами, и учитывэя разработки автора, предлагается комплекс мероприяти1"* и практических рекомендаций, вклюдающи" конструктивные, технологические и эксплуатационные мероприятия, направленные на повышение эффективности и надежности.

В п я т о " главе представлены результаты внедрения и технико-экономическа« эффективность разработанных мероприятий. Экономическая эффективность обуславливается величиной возможного ущерба от недополучения сельскохозяйственной продукции вследствие потерь воды на ^ильтранич и увеличением срока службы противоФильтрационного покрытия.

Для иллюстрации приведен расчет экономического э-Мюкта от внедрения способа контроля качества и методики оценки надежности грунтопленочнсго экрана при строительстве бассейна суточного регулирования на Багаевско-Садковской оросительной системе Ростовской области.

ОБфЕ ВЫВОДЫ

1. Облиповки и экраны с пленочными элементами широко применяются для противоФильтрашонной защиты оросительных каналов и водоемов. Опыт использования свидетельствует, что юс эффективность различна и в ряде случаев, вследствие поврежденности пленочного элемента, старения в процессе эксплуатации, значительных фильтрационных потерь, является недостаточной. Е связи с этим возникает необходимость оценки надежности основных типов облипоиок и экранов с пленочными элементами.

2. На основании анализа опыта создания и эксплуатации облицовок и экранов с пленочными элементами проведена классификация видов и причин появления повреждений, разработана структурная схема надежности и дерево их отказов. Получены расчетные зависимости, позволяющие определить технический и технологический показатели надежности для конкретных случаев, и предложены методы расчета надежности противоФильтрационных облицовок и экранов с учетом изменения статических характеристик. ,

3. Для наиболее характерных случаев разработаны программы 'рас чета и составлены комплекты расчетных таблиц, с помощью которых определены допускаемые значения повреждаемости пленочного элемента и и значения коэффициентов ¿Ьильтраиии облицовок с различно4 степенью надежности.

а

4. Разработана общая методика опенки надежности противофи-.-ьтрэг.н.ннкх покрытий с плено'чг-ш элементами, позволяющая оценить их надежность как на стадии проектирования, так и на стадиях строительства и эксплуатации.

5. 3 результата анализа и статической обработки на тур: их дан-водопроницаемости противоФильтрационных покрытий, повреждаемости пленочного элемент!, дефектов соединительных ¡лвов пленочных экранов, трещинсобрэзовакия в защитном слое бетонного покрытия и хе^ормациогатых 2вах, установлегм законы их распределения как случайных величин и определены численные' значения основных статисти-геских характеристик. Найдены численные значения КГЩ некоторых об-;ицованных каналов ^ -0,823^0,999, при зтом высокие значения-СПД ^ =0,995-0,999 обеспечивается при отсутствии отказа.

6. Для повышения надежности облицовок и экранов с плекочш-1И элементами предложены конструкции противофилътрациошгых покрк-•к", разработаны способы соединения пленочного экрана посредством ¡варки и с:слейкн морозостойкой битумно-полимерной мастикой, усовер-¡енствована- поточная технология строительства грунтопленочно'го эк->зна. С целью технической диагностики водопроницаемости грунтопле-гочиого экрана в процессе эксплуатации разработаны две конструкции •ильтромеров и способ определения мест локальной Фильтрации.

7. На основании проведенных исследований и обобщения опыта рименения противоФильтранионных устройств в гидромелиоративных ооружениях предложен комплекс мероприятий, вклячающий конструк-ирныз, технологические и эксплуатационные мероприятия, направление на повышение эффективности и надежности противоФильтранионных бли'.торок и экранов с применением пленочных элементов.

3. Внедрение некоторых приведенных разработок осуществлялось Ульяновске" и Ростовской областях. Экономический эффект от внед-

рения способа контроля качества и методики оценки надежности на площади 5 га составляет 16,18 тыс.руб. в год, а ожидаемый, за срок службы противофильтрационного экрана - 872,15 тыс.руб ( в иенах 1989 г.).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОНЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

РАБОТАХ:

1. Результаты исследований способов соединения и контроля качества пленочных экранов //Тез.докл.кон*. Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве .- Новочеркасск, Т989 С.193-Т94 ( в соавторстве).

2. Оценка надежности соединительных швов пленочных противо-*ильтрапионных экранов; НИМИ,- Новочеркасск, т939.- 16 е.- Деп. в ЦБНТИ МВХ СССР 25.04.39 644 ( в соавторстве).

3. О надежности основных типов соединений пленочных противо-фильтрационных экранов // Передовой производственны" и научно--технический опыт в мелиорации и водном хозяйстве, рекомендуемый для внедрения: Инф.сб. /ЦВетИ Минводхоза СССР.- М. ,1939.-Вып.12.-С.34-39 (в соавторстве).

4. Сценка эксплуатационной надежности сборных железобетонных облицовок оросительных каналов с учетом трединообраловяни« //Тез. докл.кснф.молодых ученых и специалистов. Мелиорзци» и водохозяйственное строительство.- Тбилиси, 1939.- С.1СЗ (в с-аавтсрстве'1.

5. Расчет надежности облицогок каналов с учетом тре^овани" противо Фильтрационной з^'-ективнссти //Тез .докл. кон', молодых ученых: Проблемы мелиорации, водохозяйственного строительства и орошаемого земледели* Ставропольского кра«.- Ставрополь,Т939.-С.А1 (в соавторстве).

6. Некоторые результаты исследа в л ни" надежности соединитель-

« •

пых швов пленочных противофильтрационных экранов //Тез.докл.конЪ. молодых ученых. Мелиорация и водохозяйственное строительство.-Тбилиси,1939.-С.147.

7. Способ соединения пленочных противофильтрационных экранов в полевых.условиях // Лнф.листок - Ростов: ЦНТИ.- 1990 ( з соавторстве).

3. Конструкции противо^ильтрационных экранов с применением тканевых материалов // Тез.докл.кон^. Мягкие и гибкие оболочки в народном хозяйстве.- Краснодар, 1990.- С.73 (в соавторстве).

9. Структурная схема надежности противофильтрашонных облицовок и экранов //Тез.докл.кон*>. Мягкие и гибкие оболочки в народном хозяйстве.- Краснодар, 1990.- С.71.

10. Методика опенки надежности противофильтрационных облицовок и экранов оросительных каналов и водоемов //Тез.докл.кон*). Повышение э-^ективности использования и экологической защищенности мелиоративных систем.- Новочеркасск, 1991 . С.89 { в соавторстве).

ТТ. Расчет водопроницаемости пленочных противофильтрационных экранов с учетом надежности исходных данных их повреждаемости //Тез.докл.конф. Повыиение эффективности использования и экологической защищенности мелиоративных систем.- Новочеркасск,I391. -С.90 ( в соавторстве ).

12. Опенка надежности технологии строительства противофильт-рационных облицовок и экранов // Совершенствование строительных материалов, конструкций и повышение качества сельскохозяйственного строительства.- Новочеркасск, 1991.- С.116-128 ( в соавторстве) .

ТЗ. А.С. Т544872 (СССР). Противо^ильтрагтионное покрытие откоса / ¡ЮН.- Заявл. 15.02.88, 4376543/23-15; Опубл.23.02.90. Бзл. '' 7 ( в соавторстве).

14. A.C. 1730339 (СССР). Способ соединения пленочных проти-воФильтрационных экранов /НШИ; авт. изобр.-Заявл.17.04.90,

4323844/15 ; 0публ.30.04.92. Бгол. £ 16 (в соавторстве).

15. A.C. I74935I (СССР). Способ определения мест локальной фильтрации в локсе водоема / НИМИ; авт.иэобр.- Заявл. 09.07.90, к 4843345/15: Опубл.23.07.92. Бол.« 27 (в соавторстве).