Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение эксплуатционной надежности внутрихозяйственной лотковой оросительной сети в Каршинской степи

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Повышение эксплуатционной надежности внутрихозяйственной лотковой оросительной сети в Каршинской степи"

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ПРОДОВОЛЬСТВИЮ И ЗАКУПКАМ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

ХУЖАКУЛОВ РУСТАМ

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЛОТКОВОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В КАРШИНСКОЙ СТЕПИ

Специальность: 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

А ВТОРЕФЕРА Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

УДК 626.823.2 : 631.6

МОСКВА 1990

Работа выполнена на кафедре эксплуатации гидромелиоративных систем ордена Трудового Красного Знамени Московского гидромелиоративного института.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Е.П.ГАЛЯШ1,

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент В.А.ГУРЙН

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

УзССР, доктор технических наук, профессор А.А.РАЧННСКИЙ;

на заседании специализированного совета К 120.16.02 в Московском гидромелиоративном институте по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

ШИ.

ч

кандидат технических наук, ■доцент В.И.ОЛЬГАРЕНКО

Ведущая организация - В/о "Союзводпроект" Зкцита состоится "Т?2" 199¿Я?, в /О

час.

Автореферат разослан

■71

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

Т.И.СУРИКОВА

ОНЦАЯ ХАРАКТЕШСТЖА РАБОТЫ

Актуальность теш. В настоящее время в УзССР, наряду с достигнутыми успехами по проведению водохозяйственных и мелиоративных работ, существуют серьезные недостатки в использовании водных и земельных ресурсов, одной из причин которых являются низкое качество, недостатки планирования и недостаточны! объем работ по ремонту и реконструкции оросительных систем.

Перечисленные недостатки, как правило, приводят к снижению требуемого уровня надежности и к перебоям работы оросительных систем и, следовательно, к увеличении затрат при их эксплуатации. Лотковач оросительная сеть в Каршинской степи не является исключением. В настоящее время здесь построена и эксплуатируется лотковая сеть общей протяженностью более 5 тыс.км. Следует отметить явную недостаточность мощностей ремонтных служб, недостаточную оперативность и низкое качество выполняемых работ по поддержанию в работоспособном состоянии лотковых каналов.

Практика эксплуатации лотковых сетей показывает, что увеличение сроков службы, уменьшение ущерба от повреждений и простоев зависит от целого ряда факторов. К основным из них следует отнести точность диагностики отказов, своевременное обнаружение нарушений нормальной работы и оперативное их устранение. Надежность работы сетей зависит также от правильной организации планово-предупредительного технологического обслуживания и ремонта (ТОиР), рационального комплектования запасными частями и материалами ремонтных служб во время эксплуатации. Этому вопросу и посвящена настоящая работа.

Цель работы. Разработка мероприятий по повышению надежности работы лотковой оросительной сети.

Задачи исследований:

- количественная оценка надежности работы лотковой оросительной сети;

- атлиз влияния, различных факторов 'на надежность работы лотковых каналов;

- установление мер по повышению надежности лотковой сети;

- разработка и внедрение практических решений по улучшению качества строительства и совершенствованию правил эксплуатации лотковой сети.

Методика исследований. Количественные показатели надежности лотковой оросительной сети определены на основе математической статистики и теории надежности. Полевые исследования проведены в 1985...1989 гг. на лотковой оросительной сети совхоза № 4 "Туркменистан" Каршинокой степи на основе отраслевых стандартах методик В/о "Союзводпрсект", ГрузНЖГиМ, САНИИРИ, СоюзНИХИ, УШВХ и кафедры эксплуатации гидромелиоративных систем МШИ.

Статистическая обработка результатов исследований водась на 331.1.

Научная новизна работы заключается в анализе влияния факторов, воздействующих на работоспособность лотковой сети; определении количественных показателей надежности лоткового оросителя; разработке новых технологий строительства, совершенствовании, оборудования и правил по поддержанию в работоспособном состоянии лотковой сети в Каршнской степи, включающих виды, объемы и периодичность ТОиР.

Практическую ценность для производства представляют:

- разработанные "Правила по поддержанию лотковой оросительной сети в работоспособном состоянии в Кашкадарьинской области", утвервденные Кашкадарьинскем ОПРЭМО (1989 г.);

- обоснование необходимости резервирования лотковой сети для обеспечения гарантированной водоподачи в совхозе й 4 Каршинокой степи;

- предложенные технологии строительства лотковых каналов с применением фундаментов в вытрамбованных котлованах,

- противопросадочные конструкции опор лотков;

- оборудование для проведения ТОиР/та лотковой оросительной сети.

Основные защищаемые положения:

1. Методика расчета надежности лотковой оросительной сети в условиях Каршинокой степи, обоснование оптимального уровня надежности.

2. Анализ причин низкой надежности лотковой сети, оценка ущерба сельхозкультур из-за недополива.

3. Мероприятия, разработанные для повышения эксплуатационной надежности лотковых каналов и внутрихозяйственной лотковой оросительной сети.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых (ВНИИГиМ, 1989 г.), на научно-технических конференциях МШИ в 1986...1990 гг., на заседаниях кафедры эксплуатации гидромелиоративных систем в 1986...1990 гг., демонстрировались на ВДНХ СССР (1990 г.).

Основные результаты исследований отражены в 10 опубликованных работах. На новые конструкции и технологии получены удостоверении на 6 рационализаторских предложений, одно из которых в 1990 -г. отмечено серебряной медалью ВДНХ СССР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и предложений, библиографии, содер-:хащей 227 наименований, и приложения. Содержание изложено на /27-отраницах машинописного текста, иллюстрировано 57 рисунками,-приведено 37 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В. первой главе дана характеристика современного состояния эксплуатации лотковой оросительной сети в нашей стране, приводятся эксплуатационные требования, сформулированы понятия работоспособности и надежности в отношении этого вида каналов. Разработана схема проведения исследований применительно к лотковым оросителям, дан обзор научно-исследовательских работ, посвященных изучаемому вопросу.

Опыт эксплуатации показывает, что лотковые каналы являются одним из наиболее совершенных типов каналов внутрихозяйственной оросительной сети. Как справедливо отмечалось Л.П.Айдаровым, М.Б.Багровым и И.П.Кружилиным; М.Г.Гольченко, М.Ф.Натальчуком, В.И.Ольгаренко, Н.А.Орловой, С.Р.Оффенгенденом, А.А.Рачинским и другйми авторами, применение лотковых каналов дает достаточный экономический эффект при условии высокого качества проведения строительных и эксплуатационных работ. Эффективность работы оросительной сети зависит от надежности и безотказности при эксплуатации их элементов-.

Проблема обеспечения надежности гидромелиоративных систем и сооружений освещена в работах Ц.Е.Мкрцхулавы, Г'.Ф.Катальчука, В.Н.Науменко, Е.П.Галямина, В. А. Гарина, А.Н.Горинова, И.А.Долгу-шева, Н.Х.Зайнутдияовой, Р.С.Ибатулина, В.В.Иванова, С.С.Савва-

теева, В.А.Ссшшшкова, В.В.Хегая, Н.Н.Хрисанова и В.А.Камбурова, АЛ.Цырульникова, Х.И.Якубова и других исследователей. Вопросами надежности лотковых, каналов успешно занимались С.Ш.Зюбенко, Ф.В.Кошулян, В.А.Ковалев, В.II.Померанец, А.А.Миронов, В.А.Невский, Ю.А.Тевелев, А.Ф.Кобахидзе, А.Г.Щяаен и др. Вместе с тек, эффективность работы лотковой оросительной сети в Каршинской степи изучена еще недостаточно. Проведенные исследования работы лотковых каналов в этом регионе указывают на наличие большого количества повреждений и отказов при их эксплуатации. Это следует связать со спецификой климатических и геологических условий рассматриваемого региона. Резкие перепада температур в течение года и суток, сильная просадочность грунтов оснований существенно снижают надежность и долговечность элементов сооружений.

Анализ состояния изучаемого вопроса позволяет наметить конкретные пути повышения эффективности функционирования лотковой сети в зоне Каршинской степи. С одной стороны, это - опредаяе-ние оптимальных сроков и видов работ по ТОиР и режима содержания элементов системы, с другой - уменьшение стоимости ремонтных и эксплуатационных работ.

По результатам проведенных исследований особенностей работы лотковых оросительных систем в сложных условиях Средней Азии, а также на основе анализа современных методов определения надежности их работы была определена цель и поставлены задачи каст ощей диссертации.

Во второй главе описаны характеристики выбранного объекта, приводится содержание и методика исследований, а также обоснование плакирования экспериментов.

В качестве объекта исследований выорана внутрихозяйственная лотковая оросительная сеть совхоза $ 4 Каршинской степи протяженностью 74, выполненная из лотков типоразмеров ЛР-60, ЛР-80, ЛР-100.

Лотковая сеть-тупиковая, в значительной степени разветвленная. Такая сеть характерна для лотковых оросителей всей Каршинской степи,; Грунтовые и климатические условия территории совхоза типичны для Каршинской степи.

На выбранных объектах были проведены комплексные полевые исследования, а именно: систематическая регистрация, учет и анализ яозревдений и отказов, установление их характера и причин, хронометраж ТОиР по восстановлению работоспособного состояния,

а также обследование технического состояния сети визуально и инструментально.

Инструментальные обследования включали: измерение развала бортов (индикаторной линейкой) и прогиба лотков (нивелированием), измерение геометрических размеров, оценку прочности конструкций ультразвуковым прибором УК-14П, измерение расходов воды вертушкой и поплавочным способом.

Учет повреждений и отказов на оросителях хозяйства в течете 1985...1989 гг. проводился нами самостоятельно. Данные о количество и характере повреждений и отказов за период 1978... 1984 гг. были получены по результатам анализа актов устранения повреждений, дефектных ведомостей и .друтих рабочих документов заинтересованных организаций.

В целях установления влияния нарушения планируемого режима орошения да урожайность хлопчатника на опытном участке проводились наблюдения за динамикой влагозапасов в расчетном слое почвы. Оценка влагозапасов проводилась термостатно-весовым методом. Образцы почвы на влажность брали послойно, через 0,20 м до 1,0 м в четырехкратной повторности.

Были проведены эксперименты по применению на лотковой сети фундаментов опор в вытрамбованных котлованах. Опытные образцы трамбовки и фундамента - блока были изготовлены на заводах К0РГ.13 и SUSI П/о "Каршиндустрия". При вытрамбовывании использовался кран-экскаватор Э-IOOII, наблюдения за понижением дна котлована и просадкой основания велись путем нивелщювания.

При планировании экспериментов был принят план наблюдений

в .

меняются новыми или ремонтируются.

В третьей главе- излагается анализ факторов, влияющих на эксплуатационную надежность лотковой сети, приводятся результаты исследований технического состояния лотковых каналов и их элементов. Определены количественные показатели надежности каналов, построенных с применением лотков различных типоразмеров с учетом работы всех элементов сети, приводятся методика оценки надежности работы сети и количественная оценка величины ущерба в зависимости от продолжительности вынужденных простоев лотковых оросителей.

На эксплуатационную надежность лотковой сети окаытают

влияние различные факторы. Классификация таких факторов разработана автором на соновс результатов исследований лотковых каналов совхоза Jí 4, а также с учетом исследований, проведенных в других регионах.

На основании результатов исследования технического состояния лотковой оросительной сети получена классификация дефектов лотковых оросителей и выявлена динамика их появления в зависимости от срока эксплуатации.

Разрушение бетона лотков начинается, как правило, с образования микротрещин. в зоне уреза воды, в зоне торцевых соединений, а также на верхних участках стенок лотков. Первичная сеть микротрещин возникает в первые три года эксплуатации лотков. В последующие годы развитие микротрещин приводит к возникновению сквозной фильтрации воды и, наконец, к нарушению работы канала.

Оценка прочности бетона лотков с различными сроками эксплуатации неразрушащим методом показала, что прочность бетона в лотках, имеющих трещины и дефекты и прослуживших 5 лет, снизилась более чем в два раза.

На основе анализа результатов инструментальных обследований лотковых каналов различного возраста были установлены целесообразные сроки замьнн лоткоз.

Коэффициент полезного действия исследуемой сети составил Г) = 0,79, что объясняется большими потерями вода на'фильтрацию в результате неудовлетворительного технического состояния лотковых оросителей (течь в стыках,.трещинах и т.п.).

Проведенный анализ позволил разработать классификацию отказов, характеризующую особенности их проявления и учитывающую опасность для бесперебойной работы сети, а также сложность устранения.

'Изучены отказы лотковой сети совхоза JE 4 Каршинской степи по годам эксплуатации (табл.1).

Первые три-четыре года эксплуатации количество повреждений и отказов лотковой сети многочисленны. Это обусловлено низким качеством строительно-монтажных работ, применением лотков и других элементов сети низкого качества, необеспеченней при. существующей технологии изготовления конструкций изделии, требуемых для климатических условий Каршинской степи.показателей прочности и морозостойкости.

В последующие годы количество повреждений и отказов умень-

Таблица I

Удельное количество отказов лотковой оросительной сети совхоза & 4 по годам эксплуатации

Наименование _ Удельное количество отказов,_шт/юл

распределителя "

Годы эксплуатации

I 2 3 4 5 6 7 8 9 ■10 II 12

4-х-2 0,51 0,44 0,36 0,22 0,15 0,15 - 0,07 0,22 0,22 0,44 0,36

4-х-З, 4-х-4 0,50 0,62 0,50 0,13 0,25 - 0,13 0,13 - 0,38 0,25 0,50

4-х 0,57 0,38 0,38 0,25 0,19 0,13 0,13 0,19 0,19 0,25 0,19 0,43.

4-х-5, 4-х-7 0,56 0,41 0,36 0,21 0,21 0,1С 0,10 0,16 0,10 0,26 0,31 0,47

4-х-6 0,53 0,35 0,29 0,18 0,12 0,18 0,18 0,12 0,24 0,24 0,47 0,41

Среднее по годам

эксплуатации 0,53 0,44 0,38 0,19 0,18 0,15 0,14 0,13 0,19 0,27 0,33 0,43

пается и приобретает некоторый постоянный характер. Это соответствует нормальному периоду эксплуатации. Начиная с 9-го года работы лотковой сети число отказов увеличивается, и этому способствует, наряду с другими причинами, старение и износ системы.

На рис.1,а представлен график распределения отказов по месяцам оросительного периода, за 9 лет эксплуатации лотковой сети. Больше всего отказов наблюдается в апреле и июле (соответственно 31 и 22%). Это обусловлено прежде всего большими температурными колебаниями, возобновлением работы после зимнего хранения -в апреле и началом периода интенсивных поливов - в июле. В' конце оросительного сезона повреждений меньше, чем в другие месяцы.

Учет продолжительности работы лотковых оросителей позволил найти параметр потока отказов значение которого в

первые три года эксплуатации составляет (0,42...0,61)-10^1/(4 км), а среднее значение за 12 лет работы ^ 0,31 10~^1/(ч км) (рис.1,6).

В результате статистической обработки данных об отказах построены кривые опытной к теоретической функций' распределения вероятности безотказной работы сети. Установлено, что распределение времени безотказной работы подчинено экспоненциальному закону

Р = е~А± (I)

Параметр ( Л ) для'одного километра лотковой сети совхоза .К 4 составил 0,107 1/год, средняя наработка на отказ = 9,3 года.

Выполненные расчеты на ЭВМ "Иокра-1030.II" на основании данных о повреждениях и разрушениях лотков позволили установить потребное количество запасных лотков различных типоразмеров на последующие года' эксплуатации дан поддержания лотковой оросительной сети совхоза № 4 и в целом в Каршнской степи в работоспособном состоянии.

Надежность работы лотковой сети определяется ремонтопригодностью, которая характеризуется длительностью ремонта. Поскольку лотковая сеть относится к восстанавливает.; системам, очень важным является сокращение продолжительности устранения отказов, то. есть восстановление работоспособности сетч.

Показателями ремонтопригодности наш бк.п: цриняты параметр интенсивности восстановления уН. , вероятность восстановления и среднее время восстановления Тв , которое учитывало

время на обнаружение отказа Тозн < передачу информации о местоположении отказа 7пер< прибытие ремонтных служб ТПр и времени собственно ремонта Тр :

т8 = то5н + тпер+тпр+тр (2)

Обработка статистических данных о восстановлении выполнена на ЭВМ ЕС-1022 по'программе, разработанной в УШВХ, в результате которой получены Т = 164 ч, уи = 0,0061 и Щ^-й'000 Установлены законы распределения среднего времени восстановления та (экспоненциальный), а также его составляющих: Т0§!

w

и

Тпер (логнормальный), ТПр (Лапласса-Шарлье), Тр (Релея).

Выполнен расчет надежности комбинированной схемы размеще-Ш1Я внутрихозяйственной оросительной сети, состоящей из бетонированных каналов, лотковых и закрытых оросителей. В качестве показателя надежности принят комплексный показатель - коэффициент готовности /Гг:

т

К = —

г Т0 + Тв (3)

где - среднее время восстановления; Т0 - среднее время безотказной работы, определяемое по формуле

т0 = ftf(tjdt

(4)

где f(t)~ плотность распределения вероятности безотказной работы.

Среднее время безотказной работы принималось из расчета на один километр длины оросителей. Ветвящаяся структурная схема внутрихозяйственной оросительной сети -была изображена в виде древовидного графа, главными ветвями которого являлись хозяйственные распределители в бетонной облицовке, а ветвями - транзитные лотковые и закрытые орОсжели. •Для определения уровня значимости отказа участка лотковой сети введен весовой коэффициент, который учитывает долю площади обслуживаемой одним участковым оросителем.

В результате выполненных расчетов установлен коэффициент готовности всей внутрихозяйственной сети, равный /Гг = 0,87, что ниже рекомендуемых значений (Ц.Е.Мирцхулава, 1931). На основе этих расчетом нами была обоснована необходимость введения резервирования, а именно, строительства дополнительных лотковых-

каналов У-34а и 4-х-2а, не предусмотренных проектом. Строительство этих каналов позволило повысить надежность исследуемых сетей на 3...4% и улучшить водообеспеченность.

Проведенный расчет позволил определить зависимость коэффициента готовности от средней продолжительности устранения отказов. Упомянутая зависимость иллюстрируется графиками на рис.1,в. Как видно" из графиков, при уменьшении среднего времени восстановления до 24...43 часов надежность сети повышается на

В целях количественной оценки величины ущерба как функции продолжительности вынувденных простоев лотковой сети наш были проведены в 1985...1987гг, полевые исследования, которые заключались в установлении влияния Еодообеспеченности на урожайность хлопчатника по фазам развития.

Полевые эксперименты проводились на трех опытных участках площадью 0,12 га каждый, расположенных на одном поле. В процессе работы изучалось влияние ка урожайность: а) перерывов подачи воды, возникающих в результате фактических отказов сети; б) ущемленных поливов - для этого искусственно создавались отказы сети. Третий опытный участок являлся Контрольным. Сроки и нормы поливов соответствовали расчетному режиму орошения (предполивная влажность 70-75-65$ от НВ, схема поливов - 1-5-1). Результаты опытов приведены в табл.2.

Таблица 2

Гг Номера провари- пущенных анта поливов

Оросительная норма

м3/га

Уоожай

Примечание

1985 г.

I, 5, 7 1,2,4,5

2,4,6,7 3,4,7

1,3,6 2,3,4,6

4600 2950 6900

3000 4200 7200

3950 2640 7000

1986 г.

1987 г.

18.4 Из-за отказов 15,3 Ущемленные полива 31,3 Контрольный вариант

16,9 Из-за отказов

17.7 Ущемленные поливы

34.5 Контрольный вариант

17,3 Из-за отказов

14.6 Ущемленные поливы

30.8 Контрольный вариант

Из таблицы видно, что самая низкая урожайность (14,6 ц/га) имела место в 1937 г. при пропуске 2,3,4, и б поливов, оросительной нормой 2640 м3/га, а самый высокий урожай (34,5 ц/га) в 1986 г. при контрольном варианте без пропуска поливов при оросительной норме 7200 м3/га.

Прочие возможные варианты режима орошения исследованы с помощью численного эксперимента на ЭВМ ЕС-1035. В этих целях нами была использована математическая модель роста и развития хлопчатника, разработанная А.Л.Соколовым (1989 г.). Идентификация модели осуществлена с использованием фактических материалов проведенных полевых экспериментов. Средняя относительная ошкбгя идентификации составила 5%.

При варианте с пропуском одного полива, наибольший ущерб получен от пропуска третьего (22,5 ц/га, 1-4-1') и четвертого (23,3 ц/га, 1-4-1) поливов, а-микишльный ущерб от пропуска первого полива (25,2 ц/га, 0-4-1).

Оросительная норма составляет соответственно 5800, 5800 и. 6200 м3/га.

Во втором варианте при пропуске двух поливов за сезон, то есть любого полива в сочетании' с первым, максимальный урожай (21,6 ц/га) получен при пропуске первого и второго поливов, а минимальный (19,7 ц/га) при пропуске первого и третьего поливов. Оросительная норма в этом варианте составила 5100 м3/га. При пропуске четырех поливов в 1987 году с разным их сочетанием, в сравнегаш с урожаем контрольного участка того же года, на которой соблзаден рекомендуемый режим орошения, в среднем потеряно 17...18 и/га урожая.

В четвертой главе приводятся предлагаемые мероприятия по повышению эксплуатационной надежности лотковой оросительной сети. Для обеспечения длительной, надежной и экономичной работы лотковых каналов на просадочных грунтах необходимо совершенствовать методы их проектирования и строительства с учетом особенностей взаимодействия с лессовыми основаниями.

Исходя из опыта проектирования в области фувдаментостроения и результатов проведенных наш исследований, предлагается технология строительства фундаментов лотковой сети на просадочных грунтах. В ее основу положен применяемый в промышленном и гражданском строительстве метод вытрамЗовывания котлованов.

Вытрамбовывание осуществляется трамбовкой, имеющей форму усеченной пирашДы прямоугольной в плане, причем трамбовка выполняется в форме, соответствующей размерам будущего фундамента.

Полученная зависимость , где ■ Л -число

ударов, приведена на рис. 1,г. Для изучения осадки фундаментов их нагружали тарировочным грузом. Испытания были проведены для опытных фундаментов и фундаментов стаканного типа, применяемых в настоящее время при строительстве лотковых каналов. Результаты измерений осадки фундаментов в-зависимости от давления представлены на рис.1,д. Из рисунка видно, что осадка фундамента в вытрамбованном котловане составила II мл, и это значительно меньше, чем осадка фундамента в котловане выполненным методом штампования, осадка которого составила 34 мм.

При 'замачивании грунта под фундаменты были получены дополнительные осадки: = 7 мм (вытрамбованные котлованы) и = = 265 мм (выштампованше) котлованы. В процессе испытаний' было установлено, что уплотненная зона при вытрамбовании распространилась на 1,9...2,3 м ниже дна котлована и на 1,1...1,4 м в сторону от его центра с плотностью грунта = 1,67... 1,78 т/м3.

Полученные результаты позволяет считать, что описанная технология обеспечивает высокую несущую способность оснований и эффективность работы лотковых каналов.

Предложенная конструкция опоры регулируемой высоты (рис. 2,а) позволяет компенсировать просадку грунта основания опоры. Вращением поворотного механизма изменяется положение стержня относительно верхней и низшей частей опоры* Ориентация верхней части опоры и раструба остается неизменной за счет жесткости лотка, наличие которого делает невозможным их поворот. При перемещении стержня ео вкладыше изменяется и общая высота опоры, что позволяет поднимать или опускать лоток и таким образом компенсировать' просадку основания лотка. . *

Для.повышения надежности работы лотковой сети на просадоч-ных грунтах в диссертации предложена также конструкция опоры лотковой сети поплавкового типа.

Для выполнения работ -по монтажу-демонтажу лотков в труднодоступных местах-и для других видов текущих ремонтов автором предложены конструкции специальных устройств, одна из которых представлена на рис.2,б.

Ежегодный объем работ очистки лотковой сети в Карпинской

п,шт

37

¡о 20 {о

га

21

18

14

IV V v/ vII VIII IX

месяц.

37—когшчестбо отчьоб

0.8 ОМ О

ц У -и ЗЛЛ г* 1

1 ; —и

12 3 4

о-Лр-60■ д-/7р-80; в- ф~ 100

д

7 & 9 10 Г,пет

4 а

2 0 и 16 го гь

0.01/

СМ

п

АО

60

80

ю го зо «з 50

тыол ¿-"Р-™-' 2- лр-го;ъ-/!р-шо Рио.1.

0.03

а - отказы лотковой сети совхоза Л 4 ло месяцам оросительного

сезона (суммарные данные за 9 лет - 1981...1939 гг.); б - параметр потока отказов лотковой сети; в - график зависимости расчетного коэффициента готовности внутрихозяйственной сети от времени вероятности безотказной работы сети и времени восстановлений; г - зависимость понижения дна котлованов от числа ударов п

трамбовкой.на опытных площадках на просадочных грунтах;. д - зависимость осадки фундаментов от давления Р :

I и 2 - в вытрамбованном котловане до и после замачивания соответственно; 3 и 4 - в котловане выполненном методом штампования.

а

\

степи составляет 15...20 тыс.м3. В целях уменьшения интенсивности заиления на лотковых оросителях предложен отстойник-лоток, который может быть применен с использованием камеры-облицовки, либо водосброса (рис. 2,г).

Процесс очистки заиленных и засоренных колодцев дюкеров-перзездов в период эксплуатации до настоящего времени выполняется вручную, при этом особенности конструкции значительно осложняют эту работу. Для механизации очистки колодцев автором предложено устройство с емкостью-накопителем, изображенное на рис. 2,в. Заполненную наносами емкость поднимают из колодца и с помощью откидного дна освобождают от ила. После чего закрывают дно и емкость опускают в колодец.

На основе проведенных исследований с учетом опыта эксплуатации в другок регионах были разработаны правила поддержания лотковой оросительной сети в работоспособном состоянии в Кашка-дарьинской области. В диссертации приводятся основные положения этих правил. Пр; ->ила рекомендуют методику обследования технического состояния лаковой сети и сооружений на ней, технического обслуживания и ремонта сети.

В диссертации приведена разработанная нами методика обследования технического состояния лотковой сети, учитывающая режим и специфику ее работы. Техническое состояние лотковой сети рекомендуется разделить на три категории: удовлетворительное, неудовлетворительное и нерабочее.

С учетом результатов исследований был выделен перечень работ, которые будут выполняться при ТОиР лотковой сети.

В главе предлагаются формы журналов, позволяющие вести объективный оперативный учет технического состояния сети. Такой учет, применяемый на лотковых сетях Каршннской степи, позволил существенно (на 28...435?) сократить сроки восстановления лотковых каналов.

Пятая глава посвящена обоснованию оптимального времени вынужденного простоя, экономической оцени; повышения надежности, уточнению затрат на содержание лотковой оросительной сети с учетом надежности. Приводятся разработанные нормы времени и расценок на проведение технического обслуживания лотковой сети. В основу расчетов по обоснованию оптимального времени вынужденных простоев положена методика Е.П.Галямива (1987 г.).

Рис.2.

а - опора лотков регулируемой высоты: I - лоток, 2 - раструб, 3 - верхняя часть оперы, 4 - поворотный механизм, 5 - стержень с резьбой, 6 - нижняя часть опоры,.7 - полый вкладыш с внутренней резьбой;

б - устройство для ремонта лотковых каналов: I - ложе, 2 - фиксаторы, 3 - рама, 4 опорные стойки; в - устройство для очистки колодцев дюкеров-перезздов: I - емкость, 2-откидное дно.З-перйооирован-

ная стенка, 4-замок, 15-подъемная рама: г - отстойник-лоток с применением водосброса: I - отстонник-лоток, 2-лотки оросителя младшего порядка,о- лотки оросителя старшего порядка, 4 и 5 - подпорные щиты,6 - водосброс, 7 - бетонная

Для установления зависимости ущерба хозяйства (от снижения урожайности хлопчатника) при недополивах от продолжительности вынужденных перерывов водоподачи (из-за отказов лотковой сети) использованы результаты проведенных нами исследований. В качестве параметра, продолжительности вынужденных простоев принимали коэффициент вынужденного простоя /Гп:

к" = 7Т7 (5)

'о /в

где Та - время безотказной работы, Тй - время восстановления.

Полученный график зависимости ущерба от Кп представлен на рис. З.а. Графически установленное оптимальное значение коэффициента вынужденного простоя лотковой сети, при котором минимизируется ущерб, равно 0,08. Учитывая значимость лотковых канатов, можно считать, что время вынужденных простоев для хозяйственных распределителей в оросительный сезон не должно составлять более I суток, а для участковых оросителей - 3 суток.

Расчеты экономической эффективности повышения надежности лотковой оросительной сети проведены с учетом рекомендуемых и внедренных мероприятий по совершенствованию технологии строительства фундаментов лотковых каналов, конструкций опор, оборудования для ТОиР, а также разработанных правил по поддержанию лотковой сети в работоспособном состоянии.

Общий годовой экономический эффект от внедрения рекомендованных мероприятий по повышению эксплуатационной надежности внутрихозяйственной лотковой оросительной сети составляет 4,48 рубЛа.

Установление критериальных уровней надежности лотковой сети представлены на рис.3,6. Уровень надежности, соответствующий минимуму общих приведенных затрат, равен 0,90, что является экономически оправданным. Этот уровень установлен с учетом затрат на повышение надежности лотковой сети и на содержание при эксплуатации. Допустимый нижний уровень надежности по результатам расчетов составляет 0,68.

Устаноатено, что применение предлагаемых наш мероприятий снижает эксплуатационные- затраты в период приработки с 12,09 до 7,83. руб/га, в период нормальной работы - с 7,07 до 2,9 руб/га. С учетом затрат на техническое обслуживание, профилактические работы и ремонт оптимальное значение параметра потока отказов составляет ^(Ь)- 0,039 1/год (рис.З.в), что позволяет установить оптимальную периодичность ремонтов (рис.3,г). Как в"дно из

а

Iм0

8»

о

зг

|аю

ЦЮО

4

в " •о Й0

|ьо

I"

"40

3

"1« I4*

$40 $3.0

I20

М

X.

й

о/ 0.1 • 0.1 аь Кп коэттициент простоя

ас, 0.7 0.6 а9 у Уробень надежности

б

У

V; /

V /в

\ г V

ж /

/ чЛ.

/ 1 1

I

оаа

л07

ЙЛв

0.03

0.08 . 0.09

Шгенеибыос ть огкаъоЬ

А, ¿/год

Уот

о V \ чг

\|Ч т

4 £

о а

в ю

« «■ ю Т,т Годы эксплуатации

Рис.З.

а - определение оптимального коэффициента вынужденного простоя:

I - ущерб, 2 - затраты на ремонт, 3 - суммарные затраты; б - определение экономически оправданных уровней надежности лотковой сет: I - затраты на повышение надежности, 2 -затраты на содержание, 3 - ущербы от снижения уровня надежности, 4 - суммарные затраты; в - определение оптимального параметра потока отказов: I - затраты на ремонт и ущерб, 2 - затраты на техническое обслуживание и профилактические работы, 3 - суммарные затраты; гизменение уровня надежности лотковой сети в период эксплуатации: I - при существующей эксплуатации, 2 - при рекомендуемой эксплуатации.

рисунка, периодичность ремонтов лотковых сетей в хозяйствах в настоящее время составляет 2 и 4 года. Применение рекомендуемого наш комплекса мероприятий позволяет удлинить'эти сроки до 6,5 и 8 лет, соответственно.

Исходя из трудоемкости ремонтных операций, с учетом коэффициента повторяемости повреждений и стоимости технического обслуживания лотков, дюкеров-переездов предложены комплексные нормы и расценки на проведение ежегодного технического обслуживания лотковой оросительной сети.

вывода

1. Установлено, что лотковая оросительная сеть в Каршинской степи не отвечает предъявляемым к ней современным эксплуатационным требованиям. Основными причинами повреждений и отказов лотковой сети являются: проектно-конструкторские, технологические, строительно-монтажные й эксплуатационные.

На основе проведенного обследования и анализа работы лотковой сети, предложена классификация отказов, характеризующая особенности их проявления.

2. В результате статистической обработки получено значение потока отказов внутрихозяйственной лотковой сети = 0,31-Ю"4 1/(ч-км), установлено, что интегральная функция вероятности безотказной работы лотковой сети подчинена экспоненциальному закону,- Определены законы распределения времени восстановления лотковой сети. Коэффициент готовности для внутрихозяйственной сети совхоза № 4 составляет 0,87..

Проведенные мероприятия по резервированию лотковой сети позволяют повысить надежность исследуемой сети на 3. ,Л%.

3.. На основе выполненного прогноза установлено расчетное количество запасных лотков на последующие годы эксплуатации, для поддержания оросительной сети в совхозе $ 4 Каршинской степи в работоспособном состоянии.

4. Установлена зависимость количественной оценит ущерба от продолжительности вынужденных простоев лотковых оросителей.

5. Для повышения эксплуатационной надежности лотковой оросительной- сети. на. просадочных грунтах предложена технология стройтельства1 фундаментов лотковых каналов и разработаны конструкции опор лотков регулируемой высоты.

6. Пре,пложено устройство отстойника-лотка, позволяющее снизить степень заиления лотковых каналов. Разработано и внедрено устройство для очистки колодцев дюкеров-переездов. Предложены конструкции для механизации проведения ТОиР на лотковой сети.

7. Внедрение разработанных правил по поддержанию лотковой сети в работоспособном состоянии в Кашкадарьинском ОПРЭМО позволяет сократить среднее время восстановления на 28...43$.

8. Выполнено экономическое обоснование оптимальной продолжительности вынужденного простоя с минимальным ущербом.- Для исследуемой сети оптимальный коэффициент простоя равен К/?пГ -= 0,08. Осуществление рекомендаций по содержанию лотковой сети в исправном состоянии уменьшает эксплуатационные затраты в период приработки на 4,96 руб/га и в период нормальной эксплуатации на 4,07 руб/га. При'этом значение параметра потока отказов равно Jl°nr= 0,039 I/год, а периодичность первого и последующих ремонтов соответственно составляет 6,5 и 8 лет. Установлены удельные показатели комплексных затрат на ТОйР лотковой сети.

9. Общий годовой экономический эффект от внедрения разработок по повышению надежности внутрихозяйственной лотковой оросительной сети составляет 4,48 рублей на гектар орошаемой площади.

По теме диссертации опублилияаны следующие раооты:

1. Хужакулов Р..Исследование надежности работы лотковой оросительной сети в совхозе JS 4 в Каршинской степи // Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации У 1Ш. - M., 1988. - C.I63-173.

2. Хужакулов Р., Засов C.B. Опыт технической эксплуатации лотковой оросительной сети в Каршинской степи // Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации / ШЖ. - M., 1989. - С.24-34.

3. Хужакулов Р. К вопросу о ремонтопригодности лотковой оросительной сети в Каршинской степи // Экологическое совершенствование мелиоративных систем: Тез. докл. Всесоюзн. конф. / ВНИИГиМ. - M., 1989. - С.147-148.

4. Хегай В.В., Гурин В.А., Хужакулов Р., Махмудов Х.Д. Правила. по поддержанию лотковой оросительной сети в работоспособном состоянии в Кашкадарьинской области / Под общ. ред. Галями-на Е.П. - Карши, 1989. - 34 с.

5. Хужакулов Р., Засов C.B. Совершенствование технической эксплуатации лотковой оросительной сети в Каршинской степи. -Депон. в ЦЕНЕН Ыинводаоза СССР, П 647. - М.,198?. - 16 с.

6. Засов C.B., Хужакулов Р. Опора лотковой сети'/ Проспект МШИ. - М., 1990. - 2 с.

7. Хегай В.В., Хужакулов Р. Показатели надежности лотковой сети в Каршинской степи. - Депоя. в ЦБНТИ Ыинводстроя СССР, J5676. - М., 1990.. - 15 с.

8. Хегай В.В., Хужакулов Р. О работоспособности лотковой сети. - Депон. в ЦЩШ Минводстроя СССР, № 677. - M., 1990. -10 с.

9. ГуринВ.А., Хужакулов Р. О надежности внутрихозяйственной оросительной сети в Каршинской степи. - Депон. в ЦБНТИ Минводстроя СССР, № 678. - М.,1990. - 8 с.

10. Хужакулов Р., Засов C.B. Опоры лотковой сети // Научно-технические достижения, рекомендуемые для использования в мелиорации и водном хозяйстве / Каталог паспортов. - M., 1990 (в печати).