Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Регулирование командных уровней в оросительных каналах Долинной зоны средствами гидроавтоматики

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Регулирование командных уровней в оросительных каналах Долинной зоны средствами гидроавтоматики"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА«ЗНАК ПОЧЕТА» СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. К. И. СКРЯБИНА

А

На правах рукописи

БИЛЕНКО Виктор Алексеевич

УДК 626. 8. 631

РЕГУЛИРОВАНИЕ КОМАНДНЫХ УРОВНЕЙ В ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ ДОЛИННОЙ ЗОНЫ СРЕДСТВАМИ ГИДРОАВТОМАТИКИ

Специальность 06.01.02 — Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БИШКЕК 1995

Работа выполнена в Кыргызском сельскохозяйственном институте имени К. И. Скрябина.

Научный руководитель - . академик АБХ РФ, член-корреспондент

Официальные оппоненты - академик Национальной Академии наук

Ведущая организация . - Проектно-конструкторский, технологический институт "Бодавтоматика и метрология".

Защита состоится "1 " июня 1995 года в 12 часов на заседании Специализированного совета Д.06.93.10 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Кыргызском сельскохозяйственном институте им.К.И.Скрябина по адресу: 720453, ГПС, г.Бишкек, ул.Медерова, 68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кыргызского СХИ.

Автореферат разослан " 28, " апреля .1995 года.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук

РАСХН и НАНКР, Лауреат Государственной премии, Заслуженный изобретатель Кыргызстана, доктор технических наук, профессор Я.В.БОЧКАРЕВ

Кыргызстана,Лауреат Государственной премии, доктор технических наук, профессор Э.З.-МАКОВСКИЙ

кандидат технических наук Г.В.РОГОЗИН

доцент

Б.И.МЕЛЬНИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий и автоматизированных систем регулирования (САР) процессами водораспределения на гидромелиоративных системах особенно актуально в связи с развитием и внедрением рыночных отношений, решением продовольственной программы и является одним из главных направлений прогресса в мелиорации.

Повышение водообеспеченности и продуктивности орошаемых' земель возможно на базе внедрения совершенных технологии управления процессом водозабора, водораспределения и Еодоподачи на гидромелиоративных системах, использующих возобновляемую гидравлическую энергию потока.

В общей проблеме комплексной автоматизации оросительных систем важное место занимает автоматизация водораспределения на магистральных каналах (МК), в которых сосредоточен основной объем воды.

Из известных схем автоматизации водораспределения наиболее простой и экономичной является схема автоматизации водораспределения непосредственным отбором расходов воды. По этой схеме в канале устраиваются подпорные автоматизированные сооружения, обеспечивающие командование при пропуске минимальных расходов воды.

Дели и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка и исследование подпорных сооружений и гидравлических средств автоматизации, методики инженерного расчета и практических рекомендаций производству.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) обобщить и проанализировать характеристики, "выяснить особен- ' ности работы подпорных сооружений, классифицировать их по выполняемым функциям, режимам работы и др. На этой основе сформулировать технические условия и требования к подпорным, сооружениям и средствам автоматизации;

2) дать технологическое обоснование и разработать компоновочные :хемы автоматизированных подпорных сооружений (АПС);

3) выполнить гидравлическое обоснование и получить зависимости лелду гидравлическими и конструктивными параметрами АПС и средствами \х автоматизации. При этом необходимо изучить:

- гидродинамическое взаимодействие затворов-автоматов (ЗА) с по-

3

током;

- явление истечения из-под указанных ЗА и получить формулы расхода истечения, являющиеся функциональными зависимостями, связывающими гидравлические и конструктивные параметры;

4) выполнить комплексные исследования, позволяющие обосновать формы и размеры АПС, включающие:.

- кинематическую и скоростную структуры потока в зоне влияния

АПС:

- процесс регулирования и определить показатели качества работы

САР:

5) разработать методику расчета АПС;

< 6) выполнить производственное внедрение АПС, разработать практические рекомендации производству по проектированию и определить технико-экономические показатели. -

Методика исследований основана на применении физического и математического моделирования с использованием исследований на физических и математических моделях. В работе использован аналитический метод исследования, позволяющий установить количественные связи между параметрами АПС и средствами гидравлической автоматизации. В основу методики экспериментальных исследований положен метод проведения активного эксперимента по изучению взаимовлияния различных элеменов АПС. Исслсдовшшя качества регулирования проводились в соответствии с методикой однофакторного эксперимента с применением ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технологическое обоснование и схемы автоматизации подпорных сооружений;

- конструкции новых средств гидравлической автоматизации подпорных сооружений - затвора-автомата типа "плавающее крыло" и клапанного аатвора-автомата предельного уровня;

- теоретическое и экспериментальное обоснование параметров средств гидроавтоматики;

- методика инженерного расчета АПС и средств его гидравлической автоматизации.

Научная новизна работы заключается в выполнении технологического обоснования и разработке компоновочных схем автоматизированных подпорных сооружений, конструкций новых клапанных затворов-автоматов предельного уровня, в их теоретическом и экспериментальном обоснова-

4

нии, в получении количественных связей между конструктивными и гидравлическими параметрами,в разработке методики инженерного расчета АПС, в том числе и средств гидравлической автоматизации.

Практическая ценность.Предлагаемые АПС и средства автоматизации, доведенные до конкретных инженерных расчетов, позволяют: автоматизировать подпорные сооружения на каналах долинной зоны, не нарушая структуру потока в канале, сократить удельную материалоемкость затворов, уменьшить капитальные затраты на строительство.

Реализация работы. Результаты исследовании приняты в практику проектирования проектным институтом "Кыргызгипроводхоз", используются в учебном процессе на факультете Природообустройства Кыргызского ордена "Знак Почета" сельскохозяйственного института им.К.И.Скрябина, вошли в учебную литературу.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях: гидромелиоративного факультета Кыргызского СХИ в 1977..,1994гг. и Джамбульского гидромелиоративно-строительного института (г.Джамбул, 1988), а также на Всесоюзной конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве" (г.Новочеркасск, 1989).

Публикации. Содержание работы освещено в 8 работах и 4 технических решениях, признанных изобретениями.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка использованной литературы; включает 1 6 "7 страниц машинописного текста. 4 6 рисунков, 7 таблиц, список использованной литературы состоит из 111 наименовании, в том числе б иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Современное состояние вопроса. Цели и задачи разработок и исследований. .

эффективность распределения вода на оросительных системах определяется техническим совершенством водорегулирования на межхозяйственной сети, т.е. в магистральных и межхозяйственных каналах.

Магистральные и межхозяйственные каналы по пропускной способности и протяженности подразделены на. пять групп.с расходами воды от 2 до 25 куб.м/с и выше.

По условиям "местности и работы каналы разделены на две группы: каналы равнинной (дсшинной гоны) и предгорной зоны. Предметом нашего рассмотрения являются каналы долинной зоны, общая протяженность которых в Кыргызстане, превышает 500 км.

Каналы долинной зоны имеют следующие особенности, которые необходимо учитывать при автоматизации водораспределения.

1. Большинство каналов проложены в земляных, необлицованных руслах с уклонами ^ - 0,0001.. .0,0006.

2. Каналы имеют малые скорости течения (до 1 м/с), большое наполнение - от 1 до 4 м с поперечным сечением каналов до 70 кв.м.

3. Трассы каналов в основном проходят в полувыемке-полунасыпи, хотя и встречаются участки в выемке и в насыпи, при пересечении рек и малых водотоков. В основном каналы имеют правильное трапециедаль-ное сечение с заложением откосов ТП - 1,5...2,0. >

4. Каналы запроектированы из условия одностороннего командования над орошаемой территорией. При пропуске по каналам минимальных расходов возникает необходимость в создании подпора, т.е. командного уровня, и в строительстве подпорных сооружений.

Наиболее узким местом на ЫК долинной зоны являетея регулирование командованием над водовыпуском в режиме заполнения - опорожнения канала, что и предопределило предмет разработок и исследований.

Существующие и предложенные подпорные и перегораживающие сооружения рассмотрены с учетом их классификационных признаков: по сроку службы, продолжительности воздействия на поток, характеру регулирования и способу- регулирования. Обаор и анализ существующих подпорных сооружений показал, что для создания командного уровня перекрывать все живое сеченне потока вовсе необязательно, а в некоторых случаях и нежелательно.

Для создания и автоматического поддержания командного уровня в каналах используются затворы-автоматы самого различного принципа действия и конструкции: клапанные, секторные, сегментные, прислонные и т.д. Конструкции этих авторегуляторов уровня разработаны Я.В.Боч-каревым, Э.Э.Маковским, В.И.Сергеевым, В.В.Шаровым, М.Ф.Финке, А.Я.Альферовичем, И.И.Коваленко, фирмой Нейрпик, институтами УкрНИИ-ГиМ, ЮжНИИГнЫ, САНИЮРЙ» ВНИИКАМС, Кыргызгипроводхоз и др.

Обаор и анализ существующих средств регулирования командного уровня с позиций сформулированных технических условии и требований,

б

позволил определить базовые конструкции устройств.для поддержания командного уровня и наметить пути их совершенствования.

2. Технологическое обоснование, конструкции и теоретические основы средств регулирования командного уровня в каналах..

Рассматривая технологию работы магистральных каналов, выделено три периода: первый - заполнение канала и работа канала с необеспеченным командованием, второй - нормальная эксплуатация канала и третий - опорожнение канала.. Длительность периодов различна по годам и зависит от многих факторов, в среднем составляет: первый- 40 суток, второй - 150 суток, третий - 20 суток.

При рассмотрении технологических схем автоматизации в наибольшей степени отвечает техническим условиям и требованиям комбинированная схема водораспределения по верхнему бьефу в период заполнения - опорожнения канала и непосредственным отбором воды в период нормальной эксплуатации канала, приведенная на рис.1.

При такой схеме регулирования автоматический режим работы системы обеспечивается подпорными сооружениями, оборудованными гидравлическими средствами автоматизации, которые поддерживают минимальный командный уровень над отверстиями отводов в первый и третий периоды, и опускаются на дно, не препятствуя пропуску максимальных расходов во второй период. Отводы оборудуются стабилизаторами или авторегуляторами расхода. Управление каналом осуществляется методом динамического регулирования. Преимущества предлагаемой схемы автоматизации заключаются в ее простоте, экономичности, эксплуатационной надежности, исключении негативных последствий автоматизации.

В основу компоновки АПС положено управление водным потоком при помощи элементов подпорного сооружения и встроенных в них средств автоматизации.

Работа АПС базируется на следующих основных принципах:

1. Создание командного (расчетного) уровня над отверстиями отводов при пропуске минимальных расходов воды по каналу;

2. Пропуск максимальных расходов по каналу без создания значительных подпоров в верхнем бьефе. Подпор должен быть не выше 0,05hmax (ho** - уровень в канале при пропуске Q«u*).

3. Регулирование командного уровня на базе использования гидрав-

7

1-АЛС; 2-авторегулятор или стабилизатор расхода; 3-свободная поверхность при 4-ево-бодная поверхность _

ПРИ Чтя

А - в режиме заполнения -опорожения канала; Б - в режиме нормальной эксплуатации канала; В-схема размещения устройства автоматизации.

Рис. 1. Технологическая схема водорайлределения

/7

б

1'1ЧЧ' чччч

■ £

lilil.li У-1 ,1,1,1,1

1'1'1'к ЧЧЧЧ

3 /

|||Ы|1

в

Г

ттт Т1Т1

м

.ш.ы, ||.М.1

||||||<|> [оДЧЧЧЧ

||,1,1,1,

1 - затвор-автомат типа "плавающее крыло"; 2 -клапанный уравновешенный затвор-автомат командного уровня;3 - водосливная стенка; 4 -промежуточные бычки.

Рис. 2. Компоновочные схемы автоматизированных подпорных сооружений

лических свойств потока при истечении через элементы сооружения и " гидравлической энергии потока для работы средств автоматизации -затворов-автоматов.

На рис.2 представлены компоновочные схемы АПС, основными элементами которых являются водосливные стенки, расположенные нормально к потоку или полигональные, и средства автоматизации: затворы-автоматы, типа "плавающее (качающееся) крыло" и клапанный уравновешенный затвор-автомат предельного уровня с различными сочетаниями, обусловленными требованиями эксплуатации и местными условиями.

Затвор-автомат типа "плавающее крыло" представляет собой (рис.3) качающийся на низовой оси клапан, имеющий в продольном разрезе форму, напоминающую сечение крыла и названный затвором-автоматом, типа "плавающее крыло".

Рассматриваемый затвор-автомат двухпозиционного действия и может находиться в двух положениях-"закрыто" и "открыто". В положении "закрыто" - затвор поднят. В положении "открыто" - затвор опущен и свободно лежит на опорах.

Принцип действия затвора-автомата основан на уравновешивании моментов сил, действующих на затвор относительно'оси вращения 0.

где Тг^Т^/Р^ - силы давления воды соответственно на лобовую, напорную, и водоскатную грани; - вес затвора; вес воды, за-

полняющей внутреннюю полость затвора; Рт». - силы трения в оси вращения и о боковые стенки; длины плеч соответствующих сил относительно оси вращения.

Осноеной функциональной зависимостью, связывающей гидравлические и конструктивные параметры, является формула расхода истечения воды через затвор. Расчетная формула имеет вид:

где С^ - ■ расход истечения через гребень затвора; С^- расход истечения через щель, образованную нижней гранью затвора и порогом сооружения.

Затвор-автомат работает в режиме свободного и затопленного истечения. Расход воды через гребень затвора при свободном истечении

9

воды определяется по формуле водослива с тонкой сте'нкой. Расход в режиме подтопленного истечения определяется с учетом коэффициента подтопления<о, который зависит от условий сопряжения потока с нижним бьефом. Расход Ог определяется по формуле истечения из-под наклонного затвора под углом ^ к горизонтали.

Клапанный уравновешенный затвор-автомат командного уровня представляет собой (рис.4) качавшийся на низобой оси клапан, уравновешенный поплавком-противовесом.

Рассматриваемый затвор-автомат может находиться в двух крайних положениях (положение "закрыто" и "открыто") и в промежуточном положении. Положение "закрыто" затвор-автомат занимает при отсутствии воды в верхнем бьефе или при уровне воды ниже верхней кромки полотнища затвора. Положение "открыто" будет при уровне воды в нижнем бьефе не ниже верхней точки поплавка-противовеса.

Расчетное уравнение моментов сил для произвольного состояния затвора-автомата записано в слудующем виде:

гм^гНрч-^ и-н- и- о*

гдеТ^Д-^р^Э - силы давления воды, соответственно со«стороны верхнего бьефа, со стороны нижнего бьефа, действующие на низовую грань, выталкивающая; Оь" вес затвора; О»»- вес противовеса; 1Р27

¿ад, ^тр - длины плеч соответствующих сил относительно оси вращения.

Расход воды определится по формуле:

с^Оср+гс^р, (4)

где Ос».- расход, проходящий через гребень средней части затвора,

определяемый по формуле: _, ^

Р«а=пор п\-Ь№--У2д но, (5)

Окр- расход, проходящий через щель, образованную боковой гранью затвора и бычком, а также проходящий через^краевую часть затвора,где давление по ширине изменяется и определяется по формуле:

<3^= п№-т-Ькрл/^ (6)

где ширина средней части затвора, на которой не происходит из-

менения давления по ширине; часть затвора на которой проис-

ходит изменение давления по ширине; Пкр, ПСР- поправочные коэффициенты, учитывающие конструктивные и гидравлические особенности средней и краевой частей затвора.

10

///' //—777-777~ уч

8 2

1,2,3 - лобовая,напорная и водоскатная грани затвора; 4-емкость; 5,6-впускное и выпускное отверстия;7-полуо-си; 8,9 - уступы; 10 -решетка;11-промежуточ-ные бычки

-77?-77?-77Г

Рис. 3. Затвор-автомат типа "плавающее крыло"

1-полотнище; 2-ось вращения; 3-флютбет;

4-поплавок-противовес;

5-хесткая связь.

'///' 77/-777~

Рис. 4. Клапанный уравновешенный затвор-автомат командного уровня

2.0

',5

ж1

|

д.

го

Рис.5.График зависимости

* -Уф

Рис.6.График зависимости

' Как видно из изложенного,для разработки методики расчета предложенных затворов-автоматов и автоматизированных подпорных сооружений в целом, необходимо проведение комплекса гидравлических исследований.

3. Гидравлические исследования и расчет клапанных затворов- автоматов командного уровня.

Экспериментальные исследования подпорных сооружений и гидравлических средств автоматизации проводились в 1977..,1994гг. в гидрозале Кыргызского СХИ методом физического моделирования с соблюдением критериев подобия числа Фруда на моделях без искажения масштабов. Масштабы моделей приняты 1:5, 1:10 и 1:18, которые обеспечили необходимую точность и достоверность результатов.

Модельная установка представляет из себя закольцованную систему, выполненную по схеме: резервуар, насос, трубопровод, бак-успокоитель, лоток с моделями,, отводящий бак, траншея, резервуар. Дно и откосы лотка выполнены из витринного стекла, стыки между стеклами заделывались для снятия температурных напряжений теоколовым герметикой.

Для достижения заданной точности и надежности измерений, а так-' же для уменьшения предельной ошибки, производились многократные замеры исследуемой величины в тождественных условиях.

К исследованию намечено . установление оптимальных параметров, изучение истечения из-под и через клапанные затворы-автоматы командного уровня, гидродинамическое взаимодействие потока с полотнищами затворов.

Соотношение между параметрами щелевого отверстия найдено в предположении, что отверстие является половиной конически сходящегося насадка. Угол наклона напорной грани Д определяется соотношением между входным сС и выходным а. отверстиями. Приняв, как для насадка, длину грани, равной 1= 4с1 , получим соотношение

^ = 4-(7)

Для. принятого утла $ - 6,5; /У - 0,55, что подтверждено результатами экспериментальных исследований ^/с!^ О-562

Лобовая грань ' затвора воспринимает основную часть гидродинами-

12

ческого давления со стороны верхнего бьефа и обеспечивает закрытие затвора. Поэтому угол наклона лобовой грани к горизонтали должен быть-таким, при котором суммарный гидродинамический момент будет максимальным. На основании исследований установлено, что суммарный максимальный гидродинамический момент имеет место при угле наклона лобовой грани к горизонтали, равном аС - 75е.

Исследование гидродинамического взаимодействия затвора-автомата типа "плавающее крыло" с потоком проводилось при положении затвора "открыто" и "закрыто" для определения коэффициентов пропорциональности и которые определялись из соотношения Мг-К-ОЛ

и Мг.ет . <в)

где Мцегг • момент от гидростатического давления еоды; оЛгд.огг-опытное значение момента от гидродинамического давления воды, определенное весовым способом. .

На рис.5 представлен график зависимости К*" 5С"ТТ ) • Выражение для К* получено в виде

К • т

Для определения коэффициента пропорциональности Кцполучена зависимость _ . а

ке=0.974-* а-ш^+аэдр. сю)

представленная на графике рис.6.

Исследование гидродинамического взаимодействия клапанного уравновешенного затвора-автомата командного уровня (ЗАКУ). с потоком проводилось методом дренирования с определением пьезометрических напоров в точках отбора на щите. По вычисленным гидродинамическим давлениям строились эпюры давлений как в вертикальном,так и в поперечном разрезах.ввиду наличия пространственной картины истечения через верх полотнища и боковые пазухи (рис.7).

Анализ эпюр показал, что при наличии пространственной картины истечения-у краев полотнища затвора гидродинамические давления близки к нулю и возрастают до максимальных значений на третьей вертикали (см.рис.7), т.е. на растоянии 0,6Пжот края затвора. Гидродинамические давления оставались постоянными, начиная с четвертой вертикали. При этом гидродинамические силы и моменты, действующие на полотнище затвора на краях и в средней его части, "не равны гидростатическим.

13

м а •

ш\ -ыо'

ао* V V 2>

аог А ч

\

гоо ¿од боо

- 6

аоб N о1-50'

ао*

ао2 \

1 V й.

гоо ш боо

аог ам 9г-0.05- г ао$ аолв аю а/г ап о.га , О^о' О.ЭТ

1,2,3,4,5 -номера вертикалей; 1,2,3,4,5 -номера поперечных сечений; размеры даны в метрах.

Рис.7.Типовые эшоры распределения гидродинамических давлений по полотнищу затвора в вертикальных (а,б) и поперечных (в) плоскостях сечения.

Величина гидродинамического момента определялась по зависимости Г\У1Г£= ИчКИг.ст. гДе Мг.ст - момент от давления воды на полотнище затвора в предположении, что закон распределения давления гидростатический, - коэффициент пропорциональности для ЗАКУ, получен в виде . '

ь,

К' Кср- (Кр- К«.) , (и)

где . (12)

K№=iQM644Í¿). аз)

Зависимости (12), (13) справедливы в диапазоне 63*.

При оС<5 "закон распределения давления по полотнищу затвора близок к гидростатическому.

Исследование пропускной способности затЕора-автомата типа "плавающее крыло" выполнено с целью определения коэффициента расхода при истечении через щелевое отверстие, образованное нижней гранью затвора и дном канала, коэффициента подтопления 2 , для которых на основании опытных данных построены графические зависимости

и .приведены на рис.8 и 9, получены выраже-

ния в виде: *Л

jU=Ü9ü3-üb09-^ 7 (14)

я- '

Исследование пропускной способности клапанного уравновешеннсго затвора-автомата командного уровня проводились с целью определения поправочных коэффициентов Пер иП«,,. входящих в формулы расхода (5) и (6). Для их определения получены расчетные зависимости в виде:

rw-0-745^)+' ца)

(17)

Методика расчета разработана на основании результатов теоретического обоснования параметров и проведенных гидравлических исследо-

15

ваний.

Расчет затворов-автоматов сводится к определению их конструктивных и гидравлических параметров при заданных величинах расчетного напора Нр и расходов воды, пропускаемых по каналу С^тгкХ и Ола1и .

Методика расчета приводится в диссертационной работе и публикациях.

4. Исследование влияния средств регулирования'командного уровня на структуру потока и процесса регулирования уровня воды в канале

В системе автоматического регулирования (САР) командного уровня воды подпорное сооружение оказывает влияние на процессы в канале (скоростной и уровенный режимы), как в установившийся, так и в переходный период, что проявляется в кинематической структуре потока и характере переходных процессов.

Считая доминирующими силы тяжести, моделирование проводилось по критерию Фруда. Автомодельность по критерию Тейнольдса достигалась изучением явления в квадратичной зоне сопротивления, что подтверждается значениями фактического числа РейнельдсаТЗец которое больше критического^?««»» - 580 и сравнением выбранного масштаба модели ¿ч»- 18 с минимально допустимым.

При исследовании влияния подпорного сооружения на структуру потока эксперименты проводились на действующей модели АПС, (см.рис.2.в), включавшего в себя три водопропускных пролета: центральный - армированный затвором-автоматом типа "плавающее крыло" и два боковых, оснащенных клапанными уравновешенными затворами-автоматами предельного уровня.

В процессе исследований измерялись профили свободной поверхности и распределение скоростей по вертикалям.

По результатам исследований построены эпюры осредненных и максимальных скоростей по трем продольным створам и карты изотах в двух, сечениях потока в верхнем бьефе АПС и восьми сечениях в нижнем бьефе для трех расходов. Для третьего режима работы АПС с О. - 4,18 л/с, приведены эпюры осредненных и максимальных скоростей (рис.10) и карты изотах (рис.11).

Эпюры и карты изотах показали, что наиболее неблагоприятным с

16

г*

Рис.10. Эпхгоы распределения относительных осредненных и максимальных скоростей.

ч мЬПп.Т^Улм» Лу]

4

2.0 / —"■а с _а

Г

I о о* о г— ■ л а

1 А / г к—л А '— [

А а

/г? 2.0

Рис.11. Карты изотах для третьего режима работы АПС.

4.0 &0 РисЛ2.Пульсационные колебания придонных скоростей

а)

г23Ь5в7аэ бремя, я ас

к

1 !

1 \ 1

|/ 1 !

3 4 Г б 7 8 9 Время, час

Рис.13.Графики переходных процессов в САР: а) при увеличении расхода; б) при уменьшении расхода.

2

точки зрения кинематики потока оказался третий режим работы подпорного сооружения, когда расход и наполнение в канале, были наименьшими, т. е. приО.-М0вах. В тоже время при всех режимах не наблюдалось сбоев течения и сопряжение в нижнем бьефе АПС происходило без образования еэльцов гидравлического прыжка. Статистическая обработка опытных данных показывает, что пульсации продольных составляющих скоростей течения е конечных створах нижнего бьефа удовлетворительно описываются нормальной кривой распределения по Гауссу. Интенсивность

пульсаций скоростей у дна по оси потока изменяется в значительных i

пределах (0,25... 1, что согласуется с данными Ц.Е.Мирцхулава. Vo

Бульсзционные .колебания придонных скоростей при минимальных расходах (3-й режим) в 1,3...1,9 раза выше и затухание пульсаций происходит медленнее, чем при больших расходах, о чем свидельствуют графита (рис.,12).

Из графика (см.рис.12) видно,- что лульсационные характеристики практически не превышают значений в. канале при ненарушен-

ной структуре потока, хотя в 3-м режиме эти величины не выравниваются на всем переходном участке.

Сравнивая измеренные величины максимальных придонных скоростей при этом режиме с допустимыми для среднего суглинка с включением галечника, по рекомендации Беляшевского H.H., можно сделать вывод, что размыв дна отводящего участка канала возможен на расстоянии, удаленном от сооружения на

Исследование процесса регулирования и оценка качества производились по результатам анализа экспериментально полученных графиков переходных процессов, происходящих в'.САР при нанесении возмущающих воздействий.

Для моделирования' принят участок Большого Таласского канала с характерными размерами и сооружениями, которые .'.позволили имитировать различные рабочие-ситуации. В таблице 1 приведена расчетная схема АПС, . основные уравнения, параметры и -результаты расчета по которым определены начальные и.граничные условия. Работа канала раесмат-. ривалась в интервале изменения расходов от ОлиП - 2,5 куб.м/с до Одва* ~ 14,9. куб.м/с. Граничные условия выражены уравнением истечения через подпорные сооружения (см.табл.1), в линеаризованном виде.

Таблица 1.

Расчетные схемы АПС, основные уравнения, параметры и результаты расчета.

Расчетные схемы, исходные данные

Основные уравнения расчетные параметры

Конструктивные элементы и результаты расчета

ф

Т. С^ (Ь■+ т*-

Ш—2?—уг—Ж /V я/ щ шга 1А

ГПкМЛ, -Нр^О*

(Ььь'Ир) ^ий' Ьь-\/2д(Ке -

«1« 0.953-0.609 Т~тт', Зит/эоЬ=(а5....а&)Ь; 11.2 Мо-Мг*- б* 1аг? 0;

Мг.ст-Р, -

Мпд= К'М Г.ОГ, IVI г.ст

К,=0.974-♦ Ш61 -т^Й5 + МН2 -Цг^ * Пьб ~ ИР "НР

р-6°, бмо; ыл ^мн;

а= 0.07 м, ОдОм,

1ц.Шм, Н^ОЯОм, Рн = 17кй,

Устгос.ие с-равот^и ЬЛ-

И1а аакрытие Мг.|,>М® I На

открытие Срааотка ;

1 На закрытие при

Ни6««йьам

2.44а открытие при 1г1в.е^185м Ни>170м

Линеаризация произведена на предыдущем шаге моделирования по време-

где ^^ - уровень воды в верхнем бьефе, Кцв - уровень воды в никнем сйьефе, 4.;. - время на I -м шаге моделирования, О. - расход.

Для получения графиков переходных процессов использовался метод иммитационного математического моделирования с использованием программного комплекса, • разработанного Рахмановым Ж.М.. Этот комплекс основан на решении систем дифференциальных уравнений в частных производных гиперболического типа, описывающих неустановившееся движение воды в открытых руслах (уравнения Сен-Венана).

Иммиташонное математическое моделирование проводилось путем увеличения и уменьшения расходов воды е канале включением и отключением насосной станции. Графики переходных процессов, построены с помощью средств машинной графики ПЭВМ.

На рис.13 приведены характерные графики переходных процессов для верхнего бьефа АПС.

Анализ графических зависимостей и полученных результатов позволил установить, что моделируемая САР устойчива во всем диапазоне действующих возмущений, а колебания уровней воды в бьефах сооружения являются монотонно убывающими или возрастающими, т.е. переходные процессы проходят без перерегулирования.

• Монотонность и продолжительность переходные процессов исключают размывы и оползание откосов канала.

5. Апробация результатов разработок и исследований. Технико-экономические показатели. Рекомендации по проектированию.

Результаты теоретических и конструктивных разработок, лабораторных исследований, методики расчета использованы в проекте, выполненным институтом Кыргызгкпроводхоз "Реконструкция Араван-Акбуринс-кого канала", а также в качестве альтернативного варианта подпорного сооружения при проектировании автоматизированной системы водораспре-

20

деления на Большом Таласском канале.

. Методики расчета и опыт.проектирования АПС явились основой для разработки рекомендаций .по монтажу и эксплуатации средств автоматизации. Технико-экономическая оценка разработанных автоматизированных подпорных сооружений выполнена по общепринятой методике, позволила определить общий' экономический эффект,который составил 11,67 тыс.руб. в ценах 1984 года.

Заключение

1. Обзор и анализ работы каналов долинной зоны позволил еыявить три характерных режима - наполнения, нормальной эксплуатации и опорожнения канала. При этом, в режимах наполнения - опорожнения чаще всего не обеспечивается командование, что вызывает необходимость создания подпора.

2. Существующие подпорные сооружения на каналах не в полней мере отвечают техническим условиям и требованиям эксплуатации, что предопределяет их дальнейшее совершенствование.

3. Для каналов долинной зоны разработаны конструкции подпорных сооружений, армированных затворами типа "плавающее крыло" и затвором-автоматом командного уровня.

4. Для предложенных затворов-автоматов командного уровня даны теоретические основы и получены основные расчетные уравнения.

5.' Выполненные исследования пропускной способности, гидродинамического взаимодействия полотнищ затворов с потоком, проверка работоспособности в динамике, позволили разработать методик;; инженерного расчета затворов-автоматов командного • уровня к автоматизированных подпорных сооружений в целом.

6. Предложенные автоматизированные подпорные сооружения, средства гидравлической автоматизации и их методики расчета приняты в практику проектирования водохозяйственных объектов' Кыргызской Республики.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Бочкарев Я.В., Биленко В.А. Подпорное сооружение, оборудованное затвором типа "плавающее крыло", для магистральных и мелхо-зяйстзенных каналов с малыми уклонами // Механизация и автоматизация

21

оросительных систем,- Фрунзе, 1977,- С.. 69.-74.

2. Бочкарев Я.В., Биленко В.А., Рохман А.И. Автоматизация водо-распределения на межхозяйственных каналах способом непосредственного отбора расхода воды и средства для его реализации // Эксплуатация и автоматизация гидротехнических сооружений / ММиВХ СССР, Кырг. ин-т "Оргтехводстрой".- Фрунзе, 1982.- С. 10-12.

3. Бочкарев Я.В., Биленко В.А., Рохман А.И., Подпорно-катастрофическое сооружение,- Фрунзе: Киргиз.ИНТИ, 1984.' - Информ. листок N 4-84.

4. Кибальников C.B., Биленко В.А. Технология и средства автоматизации процесса первоначального залива на распределительной сети рисовой оросительной системы // Водозабор и водораспределение на оросительных системах, автоматизированные средства гидроавтоматики.-Фрунзе, 1684.- С. 77-81.

5. Биленко В.А., Лавров Н.Б. Исследование скоростной структуры потока е зоне влияния автоматизированного подпорного сооружения // Локальные системы автоматизации в мелиорации.-Фрунзе,1986.- С.85-81.

6. Биленко В.А. Исследование и расчет автоматизированных подпорных сооружений для ирригационных каналов равнинной зоны // Повышение эффективности использования водных ресурсоЕ в сельском хозяйстве: Тез.конф. 25-29.09.89.-Новочеркасск, 1989.- С. 191-192.

7. Бочкарев Я.В., Биленко В.А., Плеханов В.Е. Технологическое обоснование и схема автоматизации водораспределения непосредственным отбором с резервными.объемами вне канала // Гидравлическая автоматизация оросительных систем.- Фрунзе, Кирг.с.-х.ин-т, 1990. - С. 37-42.

8. Виленко В.А. Автоматизированные подпорные сооружения для ирригационных каналов долинной зоны // Гидравлическая автоматизация оросительных систем.- Фрунзе, Кирг.с.-х. ин-т, 1990. - С. 28-36.

9. A.C. 636321 СССР, МКИ Е 02 В 7/26. Гидротехнический затвор / Я.В.Бочкарев, В.А.Биленко - N 2426659/29-15; Заявл. 07.12.76; Опубл.. 05.12.78. Вюл. N 45.

10. A.C. 1186727 СССР, МКИ Е 02 В 7/26. Устройство для перекрытия устья реки, впадающей в море /Я.В.Бочкарев, В.А.Биленко. -N 3719062/29-15; Заявл. 03.02.84; Опубл. 23.10.85, Бюл. N 39.

11. A.C. 1331949 СССР, МКИ Е 02 В 7/26. Гидротехнический затвор /Я.В.Бочкарев, В.А.Билёкко. - N 4047550/29-15; Заявл. 01.04.86;

22

Опубл. 23.08.87. Бюл. N 31.

. 12. A.C. 1820365 СССР, МКИ 05 Д 9/00. Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях /Б.И.Мельников, А.И.Рохман, В.А.Биленко, - N 4923589/24; Заявл. 28.02.91; Опубл. 07.06.93. Бюл. N 21.

RESUME

V.A. ByJenko's thesis for a candidate's degree entitled: "Regulation of the commanding level for diversion canals in valley zones with the means of hydraulic automation."

V.A. Bylenko's work is devoted to the urgent problem of science, technical research practice:and improvement the means of regulation commanding level on the base of using hydraulic energy flow.

The work has complex systematic and completed feature. Automatized backwater structure with armoured hydraulic floating bulkhead automation and the value automatic constant flow offtake regulator of the commanding level has been offered and considered.

Carried out theoretical and experimental research per-mited to develop the method of engineering calculation, introduced in practice of the project for the lrregatlori systems in Kyrgvzstan.

В.А.Биленконун "Эреендуу зонадагы магистралднк каналдар-дын коыандалкк децгээлдерин гидроавтоматика каразсаттары менен яенгэ салуу" деген Адистиги темадагы кандидаттых диссёртациясы 06.01.02 - Мелиорация жана сугат дыйканчы-лыгы.

К Н С К А Ч А Ы А 3 Ы У Н У

В.А.Биленконун иши илим ¡хана практика учун актуалдуу болгон илимий техникалык проблемаларды чечууге арналган, башхача айткан-да кома^щалык дечгээлдерци суунун агымынын гидравликалых энергия-сын колдонуунун натнЯжасында женге салуунун каражаттарын еркунде-туу болуп эсептелет.

/1т комплекстуу, системалуу жана толугу менен бутквн.

"Калкыыа канат" деп аталган гидрааликалык затвор-автоматтар жана кокандалык децгээддин клаландык тед салмактуу затвор-авто -маттары менен жабдылган тирееч курулмалары сунуш кылынган жана каралган.

Аткарылган геориялын жана эхспериыенталдык изилдеелердун яардаыы менен Кыргыз Республикасынын суу чарбасынын обьектерин де долбоорлоонун практикасына киргизилген инженердик эсептеенун методикасы иштелип чыкхан.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидат технических наук, Биленко, Виктор Алексеевич, Бишкек

Президиум ВАК Мино^риауки Росрии {решение от $(/* 9'$- 200?г-решил выдать диплом КАВДИДАТА _______________________наук

Начальник отдела

62 11/80

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ К.И0 СКРЯБИНА

На правах рукописи УДК 626,8, 631:62-522,2

БИЛЕНКО ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ

РЕГУЛИРОВАНИЕ КОМАНДНЫХ УРОВНЕЙ В ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ ДОЛИННОЙ ЗОНЫ СРЕДСТВАМИ ГИДРОАВТОМАТИКИ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -академик АВХ KD,

член-корреспондент РАСХН и HAH KP, Лауреат Государственной премии, Заслуженный изобретатель Кыргызстана, доктор технических наук, профессор Я.В. БОЧКАРЕВ

Бишкек - 1995

СОДЕРЖАНИЕ

с.

ВВЕДЕНИЕ ........,........................................ 5

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ.........,..................10

1.1. Характеристика, условия работы и особенности оросительных каналов долинной зоны и сооружения на них. Технические условия и требования к средствам регулирования командного уровня на оросительных каналах

долинной зоны....................................10

1.2. Обзор и анализ существующих и предложенных сооружений и устройств регулирования командного уровня

в каналах....................................,„...18

1.3. Обоснование постановки, цели и задачи разработок

и исследований.....„.................................. .34

Глава 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИИ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОМАНДНОГО УРОВНЯ В КАНАЛАХ.....................37

2.1. Технологическое обоснование и схемы регулирования командного уровня в каналах........ ..«>.„....«,.,. 37

2.2. Обоснование и выбор компоновочных схем автоматизации подпорных сооружений (АПС) ..................40

2.3. Конструкции и обоснование параметров средств автоматизации подпорных сооружений.....................44

2.3.1. Гидравлический затвор-автомат типа "плавающее крыло".44

2.3.2. Клапанный уравновешенный затвор-автомат командного уровня ......................................53

Глава'3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ КЛАПАННЫХ

ЗАТВОРОВ-АВТОМАТОВ КОМАНДНОГО УРОВНЯ .............63

3.1. Состав исследований, экспериментальная установка,

аппаратура и точность исследований............... 63

3.2. Методика гидравлических исследований затворов-автоматов .........................70

3.2.1. Методика, исследования по выбору оптимальных параметров затворов-автоматов...................................70

3.2.2. Методика исследования гидродинамического взаимодействия затворов-автоматов с потоком .......72

3.2.3. Методика исследований пропускной способности затворов-автоматов командного уровня .............„79

3.3. Исследования по выбору оптимальных параметров затворов-автоматов ................................83

3.4. Исследования гидродинамического взаимодействия затворов-автоматов с потоком............................87

3.4.1. Исследование гидродинамического взаимодействия

затвора-автомата типа "плавающее крыло" с потоком..87 3.4.2. Исследование гидродинамического взаимодействия

клапанного уравновешенного затвора-автомата

командного уровня с потоком .............89

3.5. Исследование пропускной способности

затворов-автоматов командного уровня ......95

3.5.1. Исследование пропускной способности

затвора-автомата типа "плавающее крыло" .......... 95

3.5.2. Исследование пропускной способности клапанного уравновешенного затвора-автомата

командного уровня ...»...................,........98

З.б. Методика гидравлического расчета затворов-автоматов командного уровня .................».............. 101

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОМАНДНОГО УРОВНЯ НА СТРУКТУРУ ПОТОКА И ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ КОМАНДНОГО УРОВНЯ ВОДЫ В КАНАЛЕ .....................Л07

4.1. Состав и методика исследований...............о........ 107

4.2. Исследование скоростной структуры потока в зоне влияния подпорного сооружения ............................ 114

4.3. Исследование процесса регулирования и оценка показателей качестза переходных процессов ................... 121

4.4. Методика гидравлического расчета автоматизированного подпорного сооружения ............................... 127

4.4.1. Определение конструктивных и гидравлических параметров

АПС 127

4.4.2. Проверка работоспособности затворов-автоматов командного уровня .................................... 130

Глава 5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ .................... 134

5.1. Внедрение автоматизированного подпорного сооружения ..134

5.1.1. Описание объекта внедрения и выбор компоновочной схемы АПС .........

134

5.1.2. Расчет конструктивных параметров АПС................ 135

5.2. Рекомендации по монтажу и эксплуатации АПС .......... 146

5.3. Технико-экономические показатели .......о............ 149

5.3.1. Технико-экономический расчет по выбору наивыгоднейшего варианта .......................................149

5.3.2. Расчет абсолютной экономической эффективности ....... 151

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ...............................................154

СПИСОК -ЛИТЕРАТУРЫ .........

155

ПРИЛОЖЕНИЯ____............................................... 165

В В'Е Д Е Н И Е

Актуальность. Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий и автоматизированных систем управления процессами водораспре-деления на гидромелиоративных системах особенно актуально в связи с развитием и внедрением рыночных отношений, решением продовольственной программы и является одним из главных направлений прогресса в мелиорации.

Повышение водообеспеченности и продуктивности орошаемых земель возможно на базе внедрения совершенных технологий управления процессом водозабора, водораспределения и водоподачи на гидромелиоративных системах, использующих возобновляемую гидравлическую

энергию потока.

В общей проблеме комплексной автоматизации оросительных систем важное место занимает автоматизация водораспределения на магистральных каналах, в которых сосредоточен основной объем воды.

Из известных схем автоматизации водораспределения: регулирование по верхнему бьефу, по нижнему бьефу, смешанное регулирование, регулирование при непосредственном отборе расходов и др., каждая из которых реализуется различными средствами автоматизации с учетом конструктивных особенностей и режимов работы автоматизируемых сооружений, наиболее просто реализовать схему автоматизации водораспределения по непосредственному отбору расходов. Она наиболее экономична: отсутствуют перегораживающие сооружения, не требуется завышения дамб каналов для создания резервов и т.п. Эту схему можно применять практически на всех каналах. По этой схеме канал устраивают сквозным, без перегораживающих сооружений или с подпорными'автоматизированными сооружениями, обеспечивающими командование при пропуске минимальных расходов воды.

Цели и задачи исследований. В настоящее время имеются технические решения средств гидравлической автоматизации подпорных сооружений. Но производство не имеет научно обоснованных рекомендаций по их проектированию, выбору оптимальных параметров и т.д. Учитывая это, целью настоящей работы являлись гидравлические исследования и совершенствования средств гидравлической автоматизации подпорных сооружений.

При этом возникла необходимость в решении ряда задач:

- обобщить и проанализировать характеристики, выяснить особенности подпорных сооружений, классифицировать их по выполняемым функциям, режимам работы и др. На этой основе сформулировать технологические и технические требования к средствам автоматизации;

- дать технологическое обоснование и разработать компоновочные схемы автоматизированных подпорных сооружений(АПС),'

-дать гидравлическое обоснование и получить зависимости между гидравлическими и конструктивными параметрами АПС и средств их гидравлической автоматизации. При этом необходимо изучить:

1) гидродинамическое взаимодействие затворов-автоматов с потоком;

2) явление истечения из-под указанных затворов-автоматов (ЗА) и получить формулы расхода истечения, являющиеся функциональными зависимостями, связывающими гидравлические и конструктивные параметры;

3) динамику регулирования с определением быстродействия и устойчивости работы;

г выполнить комплексные исследования, позволяющие обосновать формы и размеры АПС, включающие:.

I) исследование пропускной способности АПС;

2) исследование кинематической и скоростной структуры потока в зоне влияния АПС,

- разработать методику расчета АПС;

- выполнить исследования процесса регулирования и определить показатели качества регулирования;

- выполнить производственное внедрение АПС, разработать практические рекомендации производству по проектированию и определить технико-экономические показатели.

Методика исследований основана на применении физического и математического моделирования, модельных экспериментов -и использовании ЭВМ. В работе использован аналитический метод исследования, позволяющий установить количественные связи между параметрами предлагаемых АПС,средств гидравлической автоматизации. В основу методики экспериментальных исследований АПС и средств гидравлической автоматизации заложен метод проведения активного эксперимента по изучению взаимовлияния различных элементов АПС.

Исследование переходного процесса, оценка влияния значений параметров регулирующих устройств, технологических особенностей и эксплуатационных режимов выполнялось методом математического моделирования на ЭВМ. Исследования качества регулирования проводились в соответствии с методикой однофакторного эксперимента.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технологическое обоснование и схемы автоматизации подпорных сооружений предлагаемыми средствами гидроавтоматики;

- конструкции принципиально новых средств гидравлической автоматизации подпорных сооружений - затвора-автомата типа "плавающее крыло" и клапанного затвора-автомата предельного уровня;

- теоретическое и экспериментальное обоснование предложенных средств гидроавтоматики;

- методика инженерного расчета АПС и средств его гидравлической автоматизации.

Научная новизна. На основании обзора и анализа существующих систем стабилизации командных уровней, их конструктивных особенностей и технологических характеристик сделан вывод о необходимости усовершенствования конструкций АПС и средств для их гидравлической автоматизации, сформулированы технические условия и требования к АПС и средствам гидравлической автоматизации.

По результатам анализа работы магистральных каналов, подпорных и перегораживающих сооружений на них, как объектов автоматизации, выполнено технологическое обоснование и разработаны компоновочные схемы подпорных сооружений, автоматизированных предложенными клапанными затворами-автоматами.

Разработаны конструкции принципиально новых клапанных затворов-автоматов-предельного уровня.

Получены теоретические зависимости и экспериментально выявлены количественные связи между конструктивными и гидравлическими параметрами клапанных затворов-автоматов предельного уровня.

Разработана методика инженерного расчета автоматизированных подпорных сооружений и средств гидравлической автоматизации.

Практическая ценность. Предлагаемые средства автоматизации, доведенные до конкретных инженерных расчетов, позволяют автоматизировать подпорные сооружения на каналах долинной зоны, практически не нарушая структуру потока в канале, сократив удельную материалоемкость затворов, уменьшив тем самым, капитальные затраты на строительство.

Реализация работы. Результаты исследований приняты в практику проектирования проектным институтом " Кыргызгипроводхоз", используются в учебном процессе на факультете Природообустройст-ва Кыргызского ордена "Знак Почета" сельскохозяйственного института им. К.И. Скрябина, вошли в учебную литературу.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях: гидромелиоративного факультета Кыргыз ского СХИ (г.Фрунзе, 1977...1986, 1990)

и Джамбулского гидромелиоративно-строительного института (г.Джамбул, 1988), а также на Всесоюзной конфренции "Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве" (г.Новочеркасск, 1989).

Публикации. Содержание работы освещено в 8 работах и 4 технических решениях, признанных на уровне изобретений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка использованной литературы; включает ^55 страниц машинописного текста, £ рисунков, у таблиц, список использованной литературы состоит из III наименований, в том числе б иностранных.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Характеристика, условия работы и особенности

■ оросительных каналов долинной зоны и сооружения на них. Технические условия и требования к средствам регулирования командного уровня на оросительных каналах долинной зоны

Эффективность распределения воды на оросительных системах главным образом определяется техническим совершенством водорегули-рования на межхозяйственной сети, в которой сосредоточен основной объем воды. Поэтому в работе намечены к рассмотрению магистральные и межхозяйственные каналы.

В Кыргызской Республике имеется 25839 км оросительной сети /13,41,75/, в том числе протяженность магистральных и межхозяйственных каналов составляет 5771 км, из них 768 км в бетонной облицовке.

Магистральные и межхозяйственные каналы по пропускной способности и протяженности можно подразделить на следующие группы, представленные в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Классификация магистральных и межхозяйственных каналов по пропускной способности и протяженности

Группы !

!Пропускная {

{способность, м3/с I

¡Протяженность,Шроцент от общей ? км |протяженности, %

I

до 2,0 2,0...5,0

2775,8 1702,4

48,1 29,5

П

Продолжение табл. 1.1

Группы

!Пропускная

{Протяженность, '{Процент от общей } км (протяженности, %

способность, м3/с }

км

Ш

5,0...10,0 10,0...25,0 свыше 25,0

611,7 352,2 328,9

10,6 6,1 5,7

1У

У

Все рассматриваемые каналы также условно можно разделить на две группы: каналы равнинной (долинной зоны) и предгорной зоны. Предметом нашего рассмотрения являются каналы первой группы,, общая протяженность которых превышает 500 км.

Данные каналы проходят с минимально допустимыми уклонами, исходя из условия незаиляемости, а иногда и с нарушением этого условия для соблюдения командования над большей территорией.

Эти каналы могут пересекаться в одном или на различных уровнях с каналами предгорной зоны, подпитывая друг друга и составляя единую оросительную систему. На рис. 1.1. показана линейная схема Сокулукского участка магистрального канала ЗШК, как наиболее характерного для магистральных каналов долинной зоны.

Учитывая большое количество и вместе с тем общность каналов долинной зоны, рассмотрим особенности и технические характеристики их на примере типичных каналов орошаемой зоны Кыргызстана. Техническая характеристика составлена по данным /41,75,93,94/ и сведена в таблицу 1.2. В основу характеристики положены: тип, протяженность, уклоны, поперечные сечения, расход и скорости воды, наполнения каналов и количественные характеристики по сооружениям водораспределения.

В результате анализа, приведенного выше материала, можно отметить следующие особенности, которые необходимо учитывать при

12

Линейная схема Сокулукского участка ЗБЧК

Ус/го£нь/е о5о$Н1те/м/я-- ёодоЗыпусх -н{-6- - $шер о лерееора&ибя/я-

~~7~/~~ щам еоор^мемелг

~ - л од/гормде ааар^мете ;ТГ~ - опросное мщмгеше ^ _ ¡¡аесеин махал и/пё/м,

- /№>/¿7.

Рис. 1.1.

^ Таблица 1.2

Техническая характеристика некоторых межхозяйетвенных каналов и сооружений воцораспределения

оросительных систем долинйой зоны Кыргызской Республики

Наименование канала:

! !

Источник, ^подпитка

Длина, ¿м

Стро-! итель!

I bhco-!^kjioh ! та, ! дна ! м ! I !

Î !

3 ! 4 !

5

l

Гидравлические элементы

j Сооружения-водо распределения, шт. |

Зало-Шири-! Расходам'/е! Наполнение ! Скорость , ! Пере ! Под- ! Сброс ! Водо жение на ! ! м , ! м/с !готэа!поБ-!нме

отко-!по

!

4-

м/с

! гора!пор-

!жива!ные

сов !дну,.!мак- !мини-!мак- !мини-^мак-!мини-!ющие!> ! м 1си- !маль-!си- !маль-!си- !маль-! i ' !маль-!ный !маль-!ное■, !мальЧ-"ная !

•!ный 1

!

!

!ная

!

I" ' -I

ные !мер-!ные

г -г ■ !

! I I

i-j-i

Водовыпуски

!с не!с обе Всего!обес!спе-!пе-г !чен-!чен-!ным !ным !коман команГдова^-

!дова¡нием .Жнием! j-1

б !- 7 ! 8 ! 9- ! 10 ! II ! 12 ! 13 ! 14 ! 15 1 16 ! 17 I 18 I 19 I 20

I. ЗБЧК " 146,8 i 4 8 7 7 117 10 107

I.I Головное от- р деление 0...238 р . Чу, . Красная 23,8 4,1 0,00010 2,0 18,0 ' 61,0 24,4 3,33 2,00 0,74 0,56 нет нет I нет 10 нет 10

1.2 Нооруекое от- р. Чу, деление 238...440 р.Наорус 20,2 4,0 0,00013 2,0 16*0 56,0 22,4 3,14 1,88 0,75 0,55 нет ■ нет I нет 13 нет 13

1.3 Аламудунское отделение 440...639 р. ЧУ, 19,9 р. Аламудун 4,0 0,00013 2,0 16,0 .51,0 20,4 2,98 1,80 0,78 .0,55 I I 2 I 24 I 23

1.4 Сокулукское отделение 639...837 ; р. Чу, р. Сокулук 19,8 3,75 0,00017 2,0' 16,0 52,0 20,8 2,80 1,67 0,86. 0,65 1 з- I 2 . 16 3 13

1.5 Ак-Суйское отделение^.-' 837...1109 Р- Чу, р. Ак-Суу 27,2 3,50 0,00016 2,0 14,0 42,0 16,8 2,74 1,61 0,81 0,61 нет нет I I • 28 нет . 28'

1,6 Кара-Балтин-ское отделение 1109...i486 р. Чу 35,7 2,8 0,00012 1,5 13