Способ и техническое обеспечение измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука

Варичев, Михаил Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Способ и техническое обеспечение измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Способ и техническое обеспечение измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука"

1)8-4

На правах рукописи

Варичев Михаил Александрович

СПОСОБ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

06.0].02. - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2008

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (ФГНУ «РосНИИПМ»)

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Бочкарсв Вячеслав Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Колганов Александр Васильевич

кандидат технических наук, доцент Казаченко Тамара Витальевна

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Кубанский государственный

аграрный университет» (ФГОУ ВПО КубГАУ), г. Краснодар

Защита диссертации состоится «28» ноября 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Пушкинская, 111 (ауд. 339).

Тел. 8(86352) 2-27-14, факс. 8(86352) 4-51-64

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГОУ ВПО «Новочеркасской государственной мелиоративной академии», с авторефератом на сайте http://ngma-meh.boom.ru/aspirant.htm.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «27» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Сенчуков Г.А.

г о с , ,,

"Б'ЙБ Л И С) Г Ь К А ? о он_,

"ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время существующая практика водопользования остро ставит проблему учета воды на оросительных каналах. Из необходимых по ЮФО 13 тыс. шт. постов водоучёта в настоящее время функционирует порядка 3,5 тыс. шт. и далеко не все из них оборудованы современными средствами измерения расхода воды и соответствующим программным обеспечением. За частую для этих целей используются устаревшие расходомеры, соответствующие уровню развития науки и техники для 70-80 гг. прошлого века.

Применение в практике водоучёта зарубежных аналогов весьма проблематично по причине их высокой стоимости, необходимости привлечения специализированного персонала и создания сервисных центров.

В связи с этим возрастает роль разработок приборов нового поколения и способов измерений расходов воды с применением современных технологий, позволяющих осуществить полную автоматизацию процессов.

Цель работы - разработать способ и техническое обеспечение для измерения расхода воды открытых оросительных каналах с использованием ультразвука по методу «скорость-площадь».

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

-проанализировать литературные источники по существу проблемы и определить достоинства и недостатки способов и приборного обеспечения средств для измерения расходов воды в открытых каналах;

- разработать способ измерения расхода воды при помощи расходомера, действующего по методу «скорость-площадь»;

- разработать техническое обеспечение для измерения расхода воды в открытых потоках с помощью ультразвука и провести сравнительную оценку точности существующих расходомеров в сравнении с предлагаемым;

- дать экономическое обоснование нового способа измерения расхода воды и технического обеспечения для его реализации в открытых каналах различной пропускной способности.

Научная новизна работы:

- способ измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем с помощью ультразвука;

- усовершенствованная технология измерений по методу «скорость-площадь» на основе использования современных технических средств;

- техническое и программное обеспечение автоматизации измерительного процесса с использованием ПК;

Основные положения, выносимые на защиту:

-способ измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука по методу «скорость-площадь»;

-конструктивные решения расходомера, работающего по методу «скорость-площадь»;

- программное обеспечение автоматизации измерительного процесса, реализующее предлагаемый способ;

-показатели эксплуатационной и экономической эффективности применения способа и технического обеспечения измерения расхода воды с помощью ультразвука в натурных условиях.

Практическая ценность работы. Разработанный способ и техническое обеспечение для измерения расхода воды позволяет существенно повысить точность измерения расхода воды в открытых каналах гидромелиоративных систем, резко уменьшить временные и денежные затраты на проведение работ.

Личный вклад автора: проведение патентного поиска существующих способов и средств измерения расхода воды с использованием ультразвука; разработка способа измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука; разработка, создание и отладка приборного обеспечения, работающего по предложенной автором технологии.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на аспирантских конференциях и конференциях молодых ученых, проводимых в ФГНУ «РосНИИПМ» в 2005-2008 гг.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 научных работ, в том числе одна в перечне журналов и изданий, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 127 страницах, содержит 35 рисунков, 18 таблиц и состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и приложений. Список литературы включает 147 источников, в том числе 16 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, характеризуются основные положения диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе рассматриваются мелиоративные системы как объект применения средств водоучёта, описываются проблемы рационального использования водных ресурсов на базе совершенствования методов водоучёта, состояния водных ресурсов и прогнозная оценка потребности в них. Дается анализ технического и технологического обеспечения орошаемого земледелия, а также требований, предъявляемых к средствам измерения расхода воды с учетом новых условий водопользования.

Приводятся сведения о современном состоянии водоучёта и водоизмере-ния на мелиоративных системах, на основании которых делается вывод о том, что у водопользователей практически полностью отсутствуют приборы по измерению и контролю за расходом водьг, что ограничивает автоматизацию управления оросительной системой, исключает возможность рационального использования водных ресурсов и обусловливает непроизводительные сбросы.

Кратко описываются существующие методы и средства измерения расхода и скорости воды в открытых каналах оросительных систем отечественного и зарубежного производства.

Во второй главе описывается методика измерения расхода воды в открытых каналах по методу «скорость-площадь», выявлены ее недостатки и

предложен новый способ обработки результатов измерения скоростей потока воды. Произведён сравнительный анализ существующей и предлагаемой методики обработки результатов измерений по этому методу.

Подробно описываются методы измерения скорости потока жидкости, в частности «Способ определения перепада уровней и расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом по методу «уклон-площадь» (А.с. №2327114, 2006 г.), а также- с использованием ультразвука: «время-импульсный» и по эффекту Доплера, - которые в настоящее время применяются в основном для измерения расхода жидкостей и газов, проходящих в трубах.

Предложенный нами ранее способ определения расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом оказался достаточно громоздким, с большим количеством ограничений и дополнительных устройств.

Ультразвуковой расходомер, работа которого основана на измерении времени переноса ультразвукового импульса, устроен следующим образом (рисунок 1, а). Пара или несколько пар приёмопередатчиков встроены в стенку трубы один выше другого по течению. Время прохождения акустических волн от первого датчика до второго (по потоку) Г, меньше чем время, требуемое тем же волнам, чтобы пройти от второго датчика к первому (против потока) 7г. Чем больше эта разница, тем выше скорость потока.

Скорость потока V вычисляется по формуле

(1)

27;Г2созе

где V- скорость потока, м/с;

Ь - расстояние между приемопередатчиками, м;

ДТ-разница во времени прохождения волн по и против потока, с;

Т\, Т2 - время прохождения волн по и против потока соответственно, с;

0 - угол между осью потока и линией, соединяющей приемопередатчики.

а)

Приемопередатчик

Излучат» Лржыинк

б)

Мелкие частицы и пузырьки воэдухи

Рисунок 1 - К описанию работы а - «время-импульсного» расходомера; б- до-

плеровского расходомера

Доплеровские расходомеры работают следующим образом (рисунок 1, б). Излучатель передает ультразвуковой сигнал в среду под некоторым углом б к вектору скорости потока, отраженный от взвешенных частиц или пузырьков воздуха, сигнал попадает на приемник. Частота принимаемого сигнала отличается от излучаемой согласно эффекту Доплера. Смещение частоты линейно зависит от скорости частиц в потоке, и таким образом, может использоваться для получения сигнала пропорционального скорости потока.

Скорости потока по эффекту Доплера определяется по формуле:

2/сове'

(2)

где V- скорость потока, м/с;

с - скорость звука в среде, м/с;

Д/- доплеровское смещение частоты излучателя, Гц;

/- частота излучателя, Гц;

0 - угол между направлениями потока и приёмопередатчика, в градусах. Сущность метода «скорость-площадь» заключается в определении объёма водного тела (рисунок 2), численно равного расходу воды через поперечное сечение потока. Это тело ограничено сзади поперечным сечением потока, сверху

- эпюрой поверхностных скоростей течения, и снизу - криволинейной поверхностью, определяемой зависимостью и=/(х,у).

Рисунок 2 - Модель расхода: ОБЕ- живое сечение; OMDNB - эпюра поверхностных скоростей; CDE- эпюра скоростей на вертикали; MNK- изотаха

Из сказанного видно, что определение расхода воды методом «скорость-площадь» сводится к определению интеграла

i=S.v=/i(.v)

Q= | J ucosadxdy = jWœ, (3)

,v=0 г-0 û)

где Q — расход через поперечное сечение канала, м3/с; В- ширина канала по верху, м; h(x) - глубина канала на вертикали х, м;

и — скорость потока проходящего через элементарную площадку, м/с; а - угол вектора местной скорости к нормали; со - область водного сечения канала. Однако такой способ неприменим ввиду того, что не известен вид функции распределения скоростей потока по сечению u=f(x,y).

Если рассечь модель расхода вертикальными плоскостями, перпендикулярными плоскости живого сечения, то площади сечений будут представлять собой эпюры распределения скоростей на вертикалях и равняться расходам на вертикалях - элементарным расходам q=uh.

Интеграл (3), таким образом, будет представлять

Q=\qdx, (4)

где Q - расход через поперечное сечение канала, м3/с;

В - ширина канала по верху, м;

q - элементарный расход на вертикалях, м2/с. ^

Если рассечь модель расхода вертикальными плоскостями, параллельными плоскости живого сечения, то линии пересечения будут представлять собой линии равных скоростей, то есть изотахи.

Расход в таком случае будет определяться по формуле

б= (5)

где 0 - расход через поперечное сечение канала, м3/с; «шах - максимальная скорость, м/с; со,, - площадь, ограниченная изотахой со скоростью и, м2; Способы вычисления расхода воды - аналитический (основной), графический и по изотахам - основываются на приближенных решениях формул (3), (4) и (5), соответственно.

Наиболее употребителен аналитический способ, который в практике принят как основной и регламентируется методикой выполнения измерений МВИ 05-90 (Гидромелиоративные каналы с фиксированным руслом. Методика выполнения измерений расхода воды методом «скорость-площадь»).

Графический способ, как и способ вычисления расхода по изотахам, даёт более точные результаты, так как построение эшор скоростей на вертикалях, средних скоростей и расходов, а также линий изотах позволяет точнее отобразить распределение этих элементов в русле. Это связано, прежде всего, с тем, что оператор, выполняющий построения эпюр, проводит гладкие кривые, придавая им естественные очертания, близкие к действительным, опираясь на здравый смысл и опыт.

На рисунке 3 представлена расчётная модель к аналитическому методу определения расхода воды, которая, в отличие от теоретической модели расхода (рисунок 2), упрощена следующим образом. Для каждой вертикали определена средняя скорость Кср, и каждая эпюра скорости представляет собой прямоугольник с основанием Уср и высотой И (глубина потока на вертикали), площадь

между вертикалями представляет собой трапецию с основаниями, равными глубинам соответствующих вертикалей, и высотой, равной расстоянию между вертикалями. Таким образом, сложное водное тело заменяется рядом правильных геометрических фигур, объём которых может быть подсчитан точно.

Рисунок 3 - Схема к вычислению расхода воды аналитическим методом (расчётная модель расхода):/о,/\, ■■■/„- площади прибрежных отсеков, у2)... -средняя скорость на соответствующей вертикали

В аналитическом способе вычисление расхода воды по результатам измерения линейно-угловых параметров сечения канала, глубины, местных скоростей потока производится по приближенной формуле:

¿-коэффициент скорости для прибрежных отсеков; V— средняя скорость потока на вертикалях, м/с; /- площади отсеков потока между вертикалями, м2.

В результате чего значение расхода, как правило, оказывается заниженным, что обусловливает необходимость разработки новых, более точных методов обработки с применением современных математических приемов и использованием вычислительной техники.

Нами предлагается использовать для аналитического представления функции и=/(х,у) бикубическую сплайн-интерполяцию

где и^-/(х,у) — функция распределения скоростей потока по сечению на некотором произвольном участке, м/с;

з з

«и = А*,У) = £!>/.;.*./' (* " Х,У ■ СУ - У!)' .

(7)

*-0 1-0

х, у - координаты точки, для которой вычисляется скорость, м; хь У] — координаты левой нижней точки участка сечения, м; с - матрица коэффициентов сплайна.

Сплайны в настоящее время являются одним из передовых методов построения и анализа криволинейных поверхностей. При этом поверхность модели расхода воды приобретает естественные криволинейные очертания, более точно соответствует модели расхода, по сравнению с аналитическим методом. Интерполяция сплайнами имеет некоторое сходство с графическим методом, но при этом математически строго обоснована, в отличие от интуитивного построения эпюр. Объём вычислений в предлагаемом методе многократно превышает расчеты при использовании аналитического метода, и ручная обработка результатов не представляется возможной, но с учётом современного уровня развития вычислительной техники эти расчеты не представляют сложности и оказываются при этом на несколько порядков более точными.

Суть предлагаемой автором методики вычисления расхода с использованием бикубической сплайн-интерполяции состоит в том, что для аппроксимации функции распределения скоростей по поперечному сечению потока используется нелинейное уравнение, образующее криволинейную поверхность, после чего объём водного тела (численно равный расходу) вычисляется по формуле, являющейся точным аналитическим решением двойного интеграла в общем виде. Кроме того, площадь сечения канала разбивается на большее (по сравнению с аналитическим методом) количество участков, на каждом из них задается отдельное бикубическое уравнение, коэффициенты которого находятся с учётом значений скоростей, измеренных на всей площади сечения.

При рассмотрении поперечного сечения канала с отмеченными на нём, согласно методике МВИ 05-90, вертикалями и точками, в которых измеряется скорость (рисунок 4) видно, что в общем случае образованная точками сетка является нерегулярной. Сплайн-интерполяция для нерегулярной сетки является нетривиальной задачей, поэтому чтобы избежать излишнего усложнения, воспользуемся заменой глубин и координат вертикалей их относительными значе-

ниями (долями). Таким образом, нерегулярная сетка (рисунок 4) преобразуется в регулярную (рисунок 5).

I 2 I /+1

I I

—От—

-----6-----6

I .. , / I I .

■</„"—о—---0—— ov

—-Л-----rS—-

Рисунок 4 - Поперечное сечение канала с точками измерения скоростей

0 12i /+1 и-1 п п+1

1 I I I I I I I

I I I I I I I I

" (ОТО)"*" ÖTo) " $ ~ (2~0) 1~0) ~ $ ~(Г+Т,0)" $ ~(й-!,0)~ f ~ faö)~ ♦ 1ф-----ф-----ф-----ф-----о-----О-----ф-----Ф

I (0,1) | (1,1) | (2,1) | (U) | 0+1,1) | («-1,1) 1 (и,1) | ji-----6-----ф-----ф-----ф-----6-----ф-----ф

тл ф Фibi 1>б6-+--m-"-ö---m--■'фф

Рисунок 5 - Регулярная сетка точек

Сплайн-интерполяция для регулярной прямоугольной сетки имеет достаточно проработанную теорию и относительно проста. На полученной регулярной сетке построим сплайн, то есть найдем все коэффициенты Сум многочлена (7). Алгоритм нахождения этих коэффициентов известен из теории сплайнов, имеет достаточно громоздкое описание, но не сложен в реализации. Эти коэффициенты, формула (7), а также границы всех участков, на которые разбивается сечение канала, полностью определяют криволинейную поверхность модели расхода. Для нахождения расхода, проходящего через поперечное сечение канала, необходимо суммировать расходы через все участки, которые определяются как двойной интеграл от функции (7).

Рассмотрим вы вод формулы для нахождения расхода воды на примере некоторого произвольного участка (рисунок 5), имеющего по горизонтали порядковый номер г, по вертикалиу.

Преобразование координат на примере выбранного участка изображено на рисунке 6 и происходит по формулам

ФО = = т-у-г,

б М*)

где й,-(х) - глубина потока на соответствующей вертикали; В - ширина канала по верху.

(8)

;+1 frti

----Ю. | .

■ 1J

-----:——---о'

I *

/+1

jfti

"9......."9

! M !

.......о

I I

!_!

Рисунок 6 - Преобразование координат Глубину на участке между вертикалями представим прямой, соединяющей глубины на соседних вертикалях, таким образом

хм ~ Х1 — Х1

На выбранном участке функция распределения скоростей имеет вид

з з *»0 1-0

x-xt В

Y г \ г~у' 1

у 1 fyw J

(10)

где uijxy) - функция распределения скоростей потока по сечению на некотором произвольном участке, м/с;

/, j -номера участка по горизонтали и вертикали соответственно; х, у - координаты точки, для которой вычисляется скорость, м; Xi,У]- координаты левой верхней точки участка, м;

А/ (х) - глубина на выбранном участке, м; с - матрица коэффициентов сплайна. Расход воды Цф проходящий через выбранный участок, определяется как двойной интеграл от функции (10) с пределами интегрирования по горизонтали от*; до х(+ь по вертикали отуу(х) цоу¡+\{х)\

х-х, В

У-У1

После несложных преобразований д^ можно привести к виду

з з 0 1=0

ij.fi .1

'■Пх-х,)к -{х-У +А)'-

-ск

йусЬс. (11)

(12)

_В1-{хм-х, )-(/ + 1) I (х-АИ + Р)' где коэффициенты У, А, Р введены для краткости записи:

г = Уи-У,,]+1 ~Ум.}+Ум.1*\ А = хм' <Лу+. ~ Ух<' (Учи* ~У<^ АИ = ИМ-И, Р = хмИ,-х,км.

Окончательно, после всех упрощений и преобразований по формулам интегрирования, выражение (11) для вычисления расхода воды дц, проходящего через выбранный участок сечения, принимает вид

(13)

^•(¿ + 1)-(/ + 1) к + 2 где дц - расход воды, проходящей через участок у; с - матрица коэффициентов сплайна;

{/, {/+1 - верхняя и нижняя границы участка сечения ij в долях глубин; хь х,+| - левая и правая координаты вертикалей участка сечения у; В - ширина канала по верху;

А,-, - глубины потока на вертикалях, ограничивающих участок Полный расход £> через всё сечение канала находится как сумма всех расходов ди:

(и)

1=0 7=0

где п - количество вертикалей, на которых измеряется скорость; т - количество точек измерения скоростей на вертикали; Цц-расход через участок iJ, вычисляемый по формуле (13).

Анализ погрешностей, возникающих при измерении расхода воды с использованием гидрометрической вертушки, показал, что суммарная погрешность определения расхода воды только при прямых измерениях скоростей и глубин с помощью гидрометрической вертушки и рейки может достигать 9 %. Кроме того, для вычисления расхода по измеренным данным используется один из самых простых методов, что приводит к ещё большему снижению точности.

В третьей главе описывается устройство и принцип действия предлагаемого расходомера, приводится расчет частоты излучателя для измерения заданного диапазона скоростей при допустимой погрешности, приводится подробное описание алгоритма определения параметров сплайн-интерполяции, используемой в предлагаемой методике, описывается разработанная программа для вычисления расхода воды в открытом канале по предлагаемой методике.

Анализ особенностей двух способов измерения скорости потока с помощью ультразвука показал, что наиболее рациональным для этой цели является способ, основанный на эффекте Доплера.

Для определения расхода воды в открытом оросительном канале нами предлагается следующий принцип. Согласно методу «скорость-площадь», измерение скорости потока производится в нескольких точках с последующим интегрированием. При этом для измерения скоростей используется перемещаемая на тросах с помощью управляемых электродвигателей поперек потока площадка с ультразвуковыми датчиками, расположенными на некотором небольшом расстоянии под поверхностью воды (рисунок 7). Вторичный блок устройства вычисляет скорость по измеренному смещению частоты излучателя, вызванному эффектом Доплера.

Рисунок 7 - Участок канала с установленным расходомером: 1 - вторичный блок; 2 - крепление тросов; 3 - тросы; 4 - кабель связи; 5 - шаговые двигатели; 6 - ультразвуковые датчики; 7 - мелкие частицы

Для измерения скорости на различных глубинах датчики меняют свое положение так, чтобы приемник получал отражение от частиц, движущихся на той или иной глубине (рисунок 7). Таким образом, вторичный блок устройства, управляя с помощью электродвигателей положением датчиков, получает информацию о скорости потока в различных точках.

Перед замером скоростей прибор, согласно заложенной в него программе, строит профиль дна канала, то есть проводит несколько замеров глубин эхо-методом на разных вертикалях и определяет площадь сечения канала, занятую водой. Кроме того, по определенному алгоритму, аналогичному методике МВИ 05-90, определяется необходимое количество и координаты вертикалей и глубин точек, в которых будет измеряться скорость.

Предлагаемый способ позволяет полностью автоматизировать процесс проведения измерений скоростей потока и вычисления расхода в открытых каналах.

Техническая реализация предложенной методики предполагает обработку достаточно больших объёмов информации, использование трудоёмких вычислительных операций, которые могут быть реализованы лишь с использованием современных компьютерных средств. Поэтому неотъемлемой частью дальнейших исследований явилась разработка программных средств, реализующих предложенный метод.

Разработанная автором программа для ПК в полном объеме реализует предлагаемую методику, а также, что следует особенно подчеркнуть, даёт возможность конечным пользователям повысить точность измерения расхода воды, применяя в качестве измерителей скорости уже используемые для этих целей гидрометрические вертушки, значительно увеличивая её достоинство.

В четвертой главе приводится методика полевых и лабораторных испытаний работы способа и технического обеспечения и полученные при этом результаты, описан технологический регламент измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем с помощью разработанного расходомера, произведена сравнительная оценка точности результатов двух методик.

Лабораторные испытания предлагаемой методики проводились с помощью гидрометрической вертушки ГР-55 в экспериментальном гидравлическом лотке с прямоугольным поперечным сечением шириной 0,25 м. Сравнение результатов измерения расхода воды по методу «скорость-площадь» (по действующей и предлагаемой методикам) с расходом, определённым по водосливу, показало значительное повышение точности - предлагаемый способ даёт погрешность около 1 %, погрешность основного способа превышает 10 %. Аналогичные результаты были получены и для других условий измерений, проведённых в оросительных каналах различной глубины и пропускной способности. При этом погрешность предлагаемой методики не превышала 5 %, в то время как погрешность применяемого аналитического метода доходила до 15 %.

При сравнении предлагаемой методики с графическим способом оказалось, что новая методика даёт равновеликие результаты - разница составляет 0,1 %, в то время как погрешность по основному способу измерения относительно графического составила 3,7 %. При этом вычисления по предлагаемой методике с использованием специализированной программы для ПК требуют гораздо меньших трудозатрат, так как не производится никаких дополнительных графических построений и измерений, все необходимые вычисления производятся автоматически. Таким образом, практическое применение предлагаемой методики обработки результатов измерений по методу «скорость-

площадь» подтвердило теоретические предположения и показало превосходство над существующей.

Полевые исследования методики вычисления расхода воды для открытых каналов оросительных систем проводились на Азовской оросительной системе. Для этого на облицованном канале АС-Р-3 был выбран опытный участок, на котором при различных уровнях наполнения канала проводились измерения расхода с помощью вертушки BF-99 и ультразвукового расходомера согласно действующей МВИ 05-90 и предлагаемой методике. Полученные в результате всех вычислений значения расхода наносятся на график (рисунок 8), строится градуировочная кривая, определяется выражение для определения расхода по измеренному уровню воды на гидротехническом сооружении.

1,4 -

1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,40,2 -0,0 -

0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 h, м

Рисунок 8 - Градуировочные кривые зависимости расхода от уровня на гидротехническом сооружении, полученные с помощью: 1) разработанного прибора и 2) при использовании вертушки по действующей методике

На рисунке 8 видно, что построенная по результатам МВИ 05-90 зависимость даёт заниженные значения расхода. Таким образом, использование такой зависимости при управлении оросительной системой в некоторых случаях неизбежно приведёт к непроизводительным сбросам.

Погрешность градуировочной зависимости, построенной с помощью вертушки и действующей методики, превышает 5 % при уровне на гидротехническом сооружении менее 0,4 м, что составляет более половины рабочего диапазона градуируемого гидротехнического сооружения.

В пятой главе произведён расчёт показателей экономической эффективности, складывающейся главным образом за счёт экономии оросительной воды (172 м3/га), соответственной экономии расходов на её подачу (22 руб./га), использования её для орошения дополнительной площади (10316 руб./га), сокращения затрат времени на градуировку (1,5 часа против 12,5 часов по существующей методике) гидротехнического сооружения и повышения урожайности возделываемых культур вследствие оптимизации водного режима.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведённый научно-аналитический обзор имеющихся источников информации по теме исследований показал острую нехватку средств измерения расхода воды на сохранившихся постах водоучета, а также отсутствие современного приборного и программного обеспечения доступного отечественным водохозяйственным организациям и хозяйствам водопользователям.

2. Предложен способ измерения расхода воды в открытых оросительных каналах, позволяющий избежать высокую погрешность (до 15 %) стандартного способа вычисления расхода воды по методу «скорость-площадь». Полученный результат достигается за счёт использования сплайн-интерполяции для аналитического представления функции распределения скоростей потока по поперечному сечению (погрешность измерения 1-1,5%). С учётом использования ЭВМ сплайн-интерполяция обеспечивает более высокую точность определения расхода при минимальных затратах времени.

3. Способ измерения расхода воды реализуется предложенной конструкцией расходомера, отличительной особенностью которого, по сравнению с существующими аналогами, является применение вертикального зондирования потока от 0,1 м до 4,0 м и использование эффекта Доплера для измерения скоростей в диапазоне от 0,05 м/с до 15 м/с.

4. Разработанная конструкция расходомера состоит из вычислительного блока, блоков усилителя и управления электродвигателями, а также площадки с

датчиками и позволяет автоматизировать процесс измерения расхода в открытых оросительных каналах.

5. Созданный на основе использования ультразвука способ измерения расхода воды позволяет полностью автоматизировать процесс проведения измерений скорости потока воды и вычисления её расхода с погрешностью, не превышающей 5 %.

6. Разработана программа для ПК, реализующая предлагаемую методику и позволяющая повысить точность вычисления расхода воды по методу «скорость-площадь» при использовании гидрометрической вертушки.

7. Использование в условиях производства предлагаемого способа позволяет за счёт более высокой точности и автоматизации измерений экономить трудозатраты на проведение измерений в б раз, повысить точность измерений расхода воды по методу «скорость-площадь» на 10%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Разработанное техническое и программное обеспечение может быть использовано для организации водоучёта специалистами эксплуатационных водохозяйственных и сельскохозяйственных организаций.

2. Техническое обеспечение в виде комплекта мобильного оборудования может быть изготовлено силами производственных организаций при консультационной поддержке автора.

3. Разработанный способ измерения расхода воды с использованием ультразвука следует применять при градуировке гидротехнических сооружений мелиоративного назначения.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Варичев, М.А. Устройство для определения расхода воды в открытых каналах с помощью ультразвука / М.А. Варичев // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - № 6. - С. 20.

2. Варичев, М.А. Обеспечение рационального использования водных ресурсов / М.А. Варичев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. / ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2007. - Вып. 38. - С. 128-131.

3. Варичев, М.А. Перспективы применения ультразвука для определения расхода воды в открытых каналах оросительных сетей / М.А. Варичев // Вопросы мелиорации. - 2007. - № 5-6. - С. 52-59.

4. Варичев, М.А. Техническое обоснование и результаты исследований ультразвукового расходомера РВУ-1 / М.А. Варичев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. / ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2007. - Вып. 38. - С. 131-134.

5. Ивахненко, А.Е. Совершенствование способа определения расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом по методу «уклон-площадь» / А.Е. Ивахненко, В.Т. Клишин, М.А. Варичев // Совершенствование технологий и техники орошения в современных условиях землепользования: сб. науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск, 2005. - С. 172176 (доля автора 20 %).

6. Экологоэнергетические основы мелиорации и рационального использования природных сенокосов и пастбищ / Е.И. Кисиль [и др.] // Пути повышения эффективности использования орошаемых земель: сб. науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск, 2005. - С. 227-232 (доля автора 15 %).

7. Биоэнергетические принципы конструирования полевых севооборотов на мелиорированных каштановых почвах Ростовской области / Е.В. Соколова [и др.] // Пути повышения эффективности использования орошаемых земель: сб.

науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск, 2005. - С. 232-236 (доля автора 10 %).

8. О состоянии приборного обеспечения и возможности совершенствования водоучета на оросительных системах / В.Н. Щедрин [и др.] // Вопросы мелиорации. -2008.-№ 1-2. - С. 14-23 (доля автора 15 %).

9. A.c. № 2327114, МКИ G01 F100.Способ определения перепада уровней и расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом по методу уклон-площадь / Ивахненко A.C., Клишин В.Т., Варичев М.А., Смирнов С.Н. // Бюл. №17 от 20.06.2008 (доля автора 25 %).

Подписано в печать «24» октября 2008 г. Тираж 100 экз. Заказ №305. Типография НГМА, ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Варичев, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СИСТЕМ И СРЕДСТВ ВОДОУЧЕТА, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМАХ.

1.1 Мелиоративные системы как объект применения средств водоучета и водоизмерения.

1.2 Народно-хозяйственные проблемы орошения и рационального использования водных ресурсов на базе совершенствования методов водоучета

1.2.1 Современное состояние водных ресурсов и их динамика.

1.2.2 Прогнозная оценка потребности в водных ресурсах, предотвращении и ликвидации последствий вредного воздействия вод.

1.2.3 Эффективность орошения.

1.2.4 Техническое и технологическое обеспечение орошаемого земледелия, рациональное использование водных ресурсов, пути их совершенствования.

1.3 Проблемы автоматизации отрасли.

1.3.1 Анализ современного состояния водоучета и водоизмерения на мелиоративных системах.

1.4 Анализ существующих методов и средств измерения расхода и скорости воды в открытых каналах оросительных систем.

1.4.1 Методы прямого и косвенного измерения расходов и объемов воды для открытых русел.

1.4.2 Методы измерения скорости воды в открытых каналах мелиоративных систем.

1.5 Технические требования, предъявляемые к средствам измерения расхода воды с учетом новых условий водопользования.

1.5.1 Конструктивные типы гидрометрических сооружений и особенности их эксплуатации.

2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РАЗРАБОТКИ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКА.

2.1 Теоретическое обоснование метода измерения расхода воды с помощью ультразвука.

2.1.1 Ультразвук. Особенности применения.

2.1.2 Ультразвуковые способы измерения скорости потока.

2.2 Сравнительный анализ существующей и предлагаемой методики обработки результатов измерений по методу «скорость-площадь».

2.2.1 Модель расхода.

2.2.2 Существующая методика обработки результатов измерений. Аналитический метод.

2.2.3 Предлагаемая методика.

2.2.4 О точности измерения расходов воды гидрометрической вертушкой.

2.2.5 О точности предлагаемой методики обработки результатов.

3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИБОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ КАНАЛАХ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКА.

3.1 Предлагаемая конструкция расходомера.

3.2 Элементы конструкции расходомера.

3.3 Расчет частоты излучателя для измерения заданного диапазона скоростей при допустимой погрешности.

3.4 Техническая реализация предложенной методики.

3.4.1 Определение параметров сплайна одной переменной.

3.4.2 Определение параметров сплайна двух переменных.

3.5 Программное обеспечение вычисления расхода воды в открытых каналах с использованием сплайн-интерполяции.

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПРИБОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ НА РЕАЛЬНО СУЩЕСТВУЮЩИХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ.

4.1 Методика проведения полевых исследований.

4.2 Технологический регламент измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем с помощью разработанного расходомера.

4.3 Исследование предлагаемой методики.

4.4 Результаты испытаний.

5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

5.1 Расчет экономического эффекта от сокращения затрат на проведение градуировки.

5.2 Расчет экономического эффекта от экономии оросительной воды и электроэнергии.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Способ и техническое обеспечение измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука"

Актуальность темы. В настоящее время существующая практика водопользования остро ставит проблему учета воды на оросительных каналах. Из необходимых по ЮФО 13 тыс. шт. постов водоучёта в настоящее время функционирует порядка 3,5 тыс. шт. и далеко не все из них оборудованы современными средствами измерения расхода воды и соответствующим программным обеспечением. Зачастую для этих целей используются устаревшие расходомеры, соответствующие уровню развития науки и техники для 70-80 гг. прошлого века.

Цель работы — разработать способ и техническое обеспечение для измерения расхода воды открытых оросительных каналах с использованием ультразвука по методу «скорость-площадь».

Для достижения намеченной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать литературные источники по существу проблемы и определить достоинства и недостатки способов и приборного обеспечения средств для измерения расходов воды в открытых каналах;

Научная новизна работы:

- способ измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем с помощью ультразвука;

- техническое и программное обеспечение автоматизации измерительного процесса с использованием ПК.

Основные положения, выносимые на защиту:

- способ измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука по методу «скорость-площадь»;

-конструктивные решения расходомера, работающего по методу «скорость-площадь»;

-программное обеспечение автоматизации измерительного процесса, реализующее предлагаемый способ;

- показатели эксплуатационной и экономической эффективности применения способа и технического обеспечения измерения расхода воды с помощью ультразвука в натурных условиях.

Личный вклад автора: разработка способа измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем с помощью ультразвука; разработка и создание приборного обеспечения, работающего по предложенной автором технологии; разработка и отладка программного обеспечения.

Внедрение расходомера, работающего по авторскому способу, осуществлено в Аксайской оросительной системе Ростовской области па облицованном участке канала АС-Р-3.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 научных работ, в том числе одна в перечне журналов и изданий, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 127 страницах, содержит 35 рисунков, 19 таблиц и состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и приложений. Список литературы включает 147 источников, в том числе 16 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Варичев, Михаил Александрович

ВЫВОДЫ

2. Предложен способ измерсиия расхода воды в открытых оросительных каналах, позволяющий избежать высокую погрешность (до 15 %) стандартного способа вычисления расхода воды по методу «скорость-площадь». Полученный результат достигается за счёт использования сплайн-интерполяции для аналитического представления функции распределения скоростей потока по поперечному сечению (погрешность измерения 1-1,5%). С учётом использования ЭВМ сплайн-интерполяция обеспечивает более высокую точность определения расхода при минимальных затратах времени.

4. Разработанная конструкция расходомера состоит из вычислительного блока, блоков усилителя и управления электродвигателями, а также площадки с датчиками и позволяет автоматизировать процесс измерения расхода в открытых оросительных каналах.

7. Использование в условиях производства предлагаемого способа позволяет за счёт более высокой точности и автоматизации измерений экономить трудозатраты на проведение измерений в 6 раз, повысить точность измерений расхода воды по методу «скорость-площадь» на 10%.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Варичев, Михаил Александрович, Новочеркасск

1. A.c. №2327114, МКИ G01 Fl00. Способ определения перепада уровней и расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом по методу уклон-плохцадь / Ивахненко A.C., Клишин В.Т., Варичев М.А., Смирнов С.Н. // Бюл. №17 от 20.06.2008.

2. Айдаров, И.П., Голованов, А.И. Мелиоративный режим и пути его улучшения / И.П. Айдаров, А.И. Голованов // Гидротехника и мелиорация. 1986. — № 8.

3. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых земель. / И.П. Айдаров и др.. М., 1990. .

4. Айдаров, И.П: Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель. / И.П. Айдаров /- М., 1985.

5. Александрии, Н.И. Режим Орошения сельскохозяйственных культур в условиях Ростовской области / Н.И. Александрии // Режим орошения сельскохозяйственных культур. М., 1965

6. Алексеев, В.И., Данильченко, Н.В. Расчет режимов орошения сельскохозяйственных культур методом дефицита испаряемости / В.И. Алексеев, Н.В. Данильченко // Гидротехника и мелиорация. 1960 - № 8.

7. Алпатьев, С.М. Расчет и корректировка режимов орошения с.-х. культур / С.М. Алпатьев // Водное хозяйство. М., — 1965. - Вып. I.

8. Алтунин, B.C., Белавцева, Т.М. Приборы и устройства в гидромелиорации: Справочник./B.C. Алтунин, Т.М. Белавцева, / —М.: Агропромиздат, 1989. 303 с.

9. Аналитический доклад о существующих типовых гидрометрических сооружениях и приборном обеспечении учета воды / ГУ «ЮжНИИГиМ»; В .Я. Бочкарев, 2000. 92 с.

10. Атлас типовых проектов гидрометрических сооружений. Ч. 1. — JL: Гидрометеоиздат, 1952. -44 с.

11. Балакай, Г.Т. Соя на орошаемых землях / Г.Т. Балакай / М.,1999. -200с.

12. Балдаева, М.С. Водный налог как инструмент стимулирования рационального использования водных ресурсов / М.С. Балдаева // Проблемы экономики. 2006. - № 6.

13. Балдаева, М.С. Налогообложение субъектов водопользования в Российской Федерации / М.С. Балдаева / : дис. .

14. Баранов, В.Ф., Лебединский, А.И. Агроиспытание сортов сои в условиях орошения /В.Ф. Баранов, А.И. Лебединский // Бюлл. Научн.-техн. информации по масличным культурам — Краснодар, 1977. Вып. 4. — С. 24-25

15. Барышников, Н.Б. К определению максимальных расходов воды на реках с поймой: / Н.Б. Барышников/ Труды ЛГМИ, 1969 - Вып. 36. - С. 100-107.

16. Белавцева, Т.М., Маслов, А.Б. Система технологических и • коммерческих средств водоучета. Технология системного водоучета: Отчет о НИР, разд. 1 и 2. / Т.М. Белавцева, А.Б. Маслов / М.: П/О Совинтервод, 1993.— 101 с.

17. Точные измерения расхода жидкостей. / Б.В. Бирюков и др. М.: Машиностроение, 1977. - 144 с.

18. Болотин, А.Г. Экологически безопасные нагрузки в орошаемых агроландшафтах Нижнего Поволжья / А.Г. Болотин // Повышение продуктивности и охрана аридных ландшафтов. М., - 1999.

19. Бочкарев, Я.В. Эксплуатационная гидрометрия и автоматизация оросительных систем / Я.В. Бочкарев /-М.: Агропромиздат, 1987 175 с.

20. Большая Советская Энциклопедия изд. 3 гл. ред. A.M. Прохоров. — том 26. - М.: Советская Энциклопедия. — 1977. — Ультразвук. — С. 609612.

21. Быков, В.Д., Васильев, A.B. Гидрометрия / В.Д. Быков, A.B. Васильев/ — 4-е изд., перераб. и доп. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 448 с.

22. Вагер, Б.Г., Серков, H.K. Сплайны при решении прикладных задач метеорологии и гидрологии / Б.Г. Вагер, Н.К. Серков / Л. : Гидрометеоиздат, 1987. - 160 с.

23. Варичев, М.А. Обеспечение рационального использования водных ресурсов / М.А. Варичев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н.Щедрина -Новочеркасск: ООО «Геликон», 2007. Вып. 38. - С. 128-131.

24. Варичев, М.А. Перспективы применения ультразвука для определения расхода воды в открытых каналах оросительных сетей / М.А. Варичев // Вопросы мелиорации. 2007 - № 5-6. - С.52-59.

25. Варичев, М.А. Устройство для определения расхода воды в открытых каналах с помощью ультразвука / М.А. Варичев // Мелиорация и водное хозяйство. 2006. - № 6. - С.20.

26. Василенко, В.А. Сплайн функция: теория, алгоритмы, программы / В.А. Василенко/ Новосибирск: Наука, 1983. -215 с.

27. Васильев, A.A., Шмидт, C.B. Вводно-технические изыскания / A.A. Васильев, C.B. Шмидт/ JI: Гидрометеоиздат, 1987. - 347 с.

28. Водно-экологические аспекты мелиоративной деятельности / С.Я. Безднина и др. // Вопросы мелиорации. 2004. - № 1-2. - С. 71-78.

29. Водный кодекс Российской Федерации. Официальный текст. — М.: Издательская группа НОРМА -ИНФРА. М, 2001. с. 82.

30. Водопотреблепие культурных растений и климат // Режим орошения сельскохозяйственных культур М. 1965.

31. Волков, Е.А. Численные методы: Учеб. пособие для вузов./ Е.А. Волков2.е изд., испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 248 с.

32. Эффективность агромелиоративных приемов в зоне орошения Ростовской области // Информационный листок Ростовского межотраслевого центра научно-технической информации и пропаганды. / В.А. Галкина и др. Ростов н/Д, 1989.

33. Гидрологические приборы и гидрометрические сооружения. / Под ред. Г.С. Клейна и И.Г. Шумкова. JL: Гидрометеоиздат, 1982. — 175 с.

34. Гидрологические приборы и гидрометрические сооружения. Ч. I, II. -Д.: Гидрометеоиздат, 1978. 304 с.

35. Гириллович, H.A. Гидрометрия / H.A. Гнриллович / JI.-M.: ОНТИ НКТП, 1937.-328 с.

36. Глушков, В.Г. Вопросы теории и методы гидрологических исследовании / В.Г. Глушков /-М.: АН СССР, 1961.-416 с.

37. ГОСТ 15126-80 Средства измерения скорости течения воды. Вертушки гидрометрические речные. Общие технические требования. Введ. 198101-01. М.: Изд-во стандартов. - 1986. - 5 с.

38. ГОСТ Р 51657.1-2000 Водоучет на гидромелиоративных системах. Методы измерения расхода и объема воды. Термины и определения-Введ. 2000.26.10. -М.: Изд-во стандартов, 2000. -12 с.

39. ГОСТ Р 51657.2-2000. Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Методы измерения расхода и объема воды. Классификация; Введ. 01.07.2001. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 3 с.

40. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году»

41. Григоров, М.С. Жаринов, Е.М. Сохранение ландшафтов Волгоградской области / М.С. Григоров, Е.М. Жаринов // Повышение продуктивности и охрана аридных ландшафтов М.; 1999.

42. Доклад МПР России «О совершенствовании управления использованием и охраной водного фонда России»

43. Доклад о современном состоянии методов системного анализа для разрешения конфликтов в управлении водными ресурсами / Nandalal K.D.W., Simonovich S.P. Paris: UNESCO, 2003. - 127 pp. (IHP-VI, Technical Documents in Hydrology, PC >CP series.)

44. Железняков, Г.В., Данилевич, Б.Б. Точность гидрологических измерений и расчетов / Г.В. Железняков, Б.Б. Данилевич / JT.: Гидрометеоиздат, 1966. — 240 с.

45. Завьялов Ю.С. Методы сплайн-функции / Ю.С. Завьялов / М., 1980.

46. Игнатов, М.И., Певный, А.Б. Натуральные сплайны многих переменных / М.И. Игнатов, А.Б. Певный / Л.:Наука, 1991. 125 с.

47. Ильинская, И.Н. Возделывание люцерны на орошении / И.Н. Ильинская /— Ростов н/Д; Ростовское книжное издательство. 1986. 64с.

48. Интервью с руководителем Федерального агентства водных ресурсов Р. Хамитовым. / Новости Прайм-Тасс от 31.01.2005 г.

49. Исаева, С.Д. Принципы исследования экологической устойчивости геосистем для повышения надежности сельскохозяйственного производства на мелиорируемых землях / С.Д. Исаева // Современныепроблемы мелиорации и пути их развития Т. 2. - М., 1999.

50. Карасев, И.Ф. Оптимально сокращенные измерения расходов воды на реках и каналах / И.Ф. Карасев // Метрология и гидрология 1999 - № 10, С.89-96.

51. Карасев, И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов / И.Ф. Карасев/ Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 310 с.

52. Карасев, И.Ф. Гидрометрия / И.Ф. Карасев, A.B. Васильев, Е.С. Субботина / Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 375 с.

53. Каталог водомерных сооружений / Минводхоз СССР.- М.: Союзводпроетст, 1989.

54. Ландшафтное земледелие. Ч. I. Концепция формирования высокопродуктивных экологически устойчивых агроландшафтов и совершенствования систем земледелия на ландшафтной основе / А.Н. Каштанов и др. -Курск, 1993.

55. Кизяев, Б.М. Водопользование и водоучет на водохозяйственных и мелиоративных системах агропромышленного комплекса страны / Б.М. Кизяев, А.Е. Погодаев, Е.Г. Филлипов /- М. 2004. 132 с.

56. Ковалев, Н.Г. Теоретические основы создания адаптивных ландшафтно-мелпоративных систем земледелия и их типовые модели (проекты) для различных природно-административиых условий гумидной зоны / Н.Г. Ковалев / Тверь: ВНИИМЗ, 2000. - 119 с.

57. Коваленко, П.И. Автоматизация мелиоративных систем / П.И. Коваленко, / М.: Колос, 1983. - 304 с.

58. Ковда, В.А. Водный и солевой баланс местности и орошаемых почв / В.А. Ковда / — Почвы аридной зоны как объект орошения М., 1968.

59. Принципы организации орошаемого земледелия на черноземах / В.А. Ковда и др. // Почвоведение. 1986. - № 3.

60. Ковда, В.А. Проблемы использования и мелиорации степных земель / В.А. Ковда // Степные просторы. 1980. - № 8.

61. Организация водоучета на мелиоративных системах в условиях платного водопользования / A.B. Колганов и др. // М ВХ, 2001 - № 2

62. Костяков, А.Н. Основы мелиораций / А.Н. Костяков / М.: Сельхозгиз, 1960.-538 с.

63. Красильников. В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах / В.А. Красильников / — 3 изд., — М., 1960

64. Кружилин, И.П. Ландшафтно охранные требования к орошению змель в засушливой зоне / И.П. Кружилин // Орошаемое земледелие в агроландшафтах степей Волгоград, 1999.

65. Кружилин, И.П. Комплексная мелиорация земель аридной зоны / И.П. Кружилин, В.Ф. Мамин, О.Г. Чамурлиев // Повышение продуктивности и охрана аридных ландшафтов М., — 1999

66. Кружилин, И.П., Сахнова, В.И. Эффективность орошения различных сортов сои в Ростовской области / И.П. Кружилин, В.И. Сахнова // науч. тр. НИМИ, Новочеркасск, 1973 . Т XII. - Вып. 4. - С.97-104

67. Лачков, В.И. О необходимости учета влияния температуры на результаты измерений водосчетчиков / В.И. Лачков // Труды 16-й Международной научно-практической конференции «Коммерческий учет энергоносителей» СПб, Борей-Арт, 2002. - С. - 202-207.

68. Лобачев, П.В., Шевелев, Ф.Н. Измерение расхода жидкостей и газов в системах водоснабжения и канализации / П.В. Лобачев, Ф.Н. Шевелев/ — М.: Стройиздат, 1985.

69. Лучшева, A.A. Практическая гидрометрия / A.A. Лучшева / — Л.: Гидрометеонздат, 1983.-423 с.

70. Маковский, Э.Э., Волчкова, В.В. Автоматизация гидротехнических сооружений / Э.Э. Маковский, В.В. Волчкова/ Фрунзе: Илим, 1984. -142 с.

71. Маслов, Б.С. Осушительно-увлажнительные системы / Б.С. Маслов, B.C. Станкевич, В.Я. Черненок, /- М.: Колос, 1981.-280 с.

72. МВИ 05-90 Гидромелиоративные каналы с фиксированным руслом. Методика выполнения измерений расхода воды методом «скорость-площадь». Взамен ВТР-М-1-80. Срок введения 1.01.1990. -42 с.

73. Мелиорация и водное хозяйство: /Справочник. Т.З: Осушение. М.: Агропромиздат, 1985. - 448 с.

74. Мелиорация и водное хозяйство: /Справочник. Т.5: Водное хозяйство. — М.: Агропромиздат, 1988.-448 с.

75. Мелиорация и водное хозяйство: /Справочник. Т.6: Орошение. — М.: Агропромиздат, 1988. 464 с.

76. Оценка погрешностей при физических измерениях; Методическая разработка. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004, 21с.

77. МИ 2406-97 Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков. Взамен МИ 2122-90; Дата введения 15. 05. 1997. — 33 с.

78. Минаев, И.В., Войтович, A.M. Экологические принципы создания мелиоративных систем / И.В. Минаев, A.M. Войтович // Проблемы Полесья 1991. № 14.

79. Минашина, Н.Г. Мелиоративные режимы на орошаемых землях зоны черноземов и каштановых почв / Н.Г. Минашина // Вопросы мелиорации, гидрогеологии, инженерной геологии и мелиорации, почвоведения — М. 1984.

80. Минашина, Н.Г. Мелиорация земель и экология сельскохозяйственных угодий / Н.Г. Минашина // Вестник сельскохозяйственной науки 1988. № 6.

81. МСХ ФЦП "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы"

82. На пути к интегрированному управлению водосбором: сочетание гидрологии, экологии и политики / Falkenmark М. // Water Resources

83. Development. 2004. Vol. 20, no. 3.

84. Научно-обоснованные рекомендации по проектированию систем водоучета для условий платного водопользования. Новочеркасск: НПО «Югмелиорация», 1991

85. Научные основы разработки современных технологий полива дождеванием и оптимизации основных параметров дождевальных машин. // Новочеркасск, HTM А. 2001. 95с.

86. Национальная программа «Вода России XXI век»

87. Новицкий, П.В., Зограф, H.A. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, H.A. Зограф / JL: Эпергоатомиздат, 1985. -248 с.

88. Нормативно-техническая документация и средства измерения, рекомендуемые к применению при организации водоучета на гидромелиоративных системах. -М.: Союзводпроскт, 1990.

89. Носенко, В.Ф. Обоснование экологически безопасных технологий орошения Воронежских черноземов / В.Ф. Носенко, Е.И. Балабан, В.Г. Ландес // Мелиорация и водное хозяйство — 1992. — № 9-12.

90. Ольгаренко, Г.В. Нормирование орошения люцерны с учетом вероятностного характера гидрометеорологической и воднобалансовой информации / Г.В. Ольгаренко/— Новочеркасск, 1998

91. Основные направления развития водохозяйственного комплекса России до 2010 года. Утверждены распоряжением Правительства РФ от 31 мая 2004 г. N 742-р

92. Пикуш, H.B. Методы и приборы гидрометрии / Н.В. Пикуш / JL: Гидрометеоиздат, 1967. -208 с.

93. Приборы и средства автоматизации: Каталог. Ч. 1, 2. Приборы для измерения и регулирования давления, разрежения, расхода и количества жидкостей и газов, уровня жидкостей и сыпучих материалов. — М.: Информприбор, 1987.

94. Природно-ресурсный комплекс российской Федерации: аналитический доклад / Под ре,д. О. В. Комаровой. М.:НИА- Природа, 2001. - 267 с.

95. Проблемы и перспективы мелиорации на Нижнем Дону / В.Н. Щедрин,

96. B.О. Шишкин, A.A. Бурдун и др.; ГУ «ЮжНИИГиМ». Новочеркасск: ЮРГТУ (НИИ), 2000. - 76 с.

97. Проектирование водомерных сооружений и выбор средств измерения расхода и стока воды на гидромелиоративных системах: Пособие к СНиП 2.06.03-85 / Союзводпроект, Водавтоматика. М., 1989.

98. Пути повышения эффективности использования орошаемых земель: Сб. науч. тр. ФГНУ «РосНИИПМ» под ред. В.Н.Щедрипа, Новочеркасск, 2005. 297 с.

99. Рекомендации к ландшафтному обоснованию природоохранных систем земледелия М., 1990.

100. Артиков, А.Э. Роль водосберегающей технологии при выращивании озимой пшеницы и влияния ее на урожай зерна / А.Э. Артиков // Вопросы мелиорации. 2004. - № 3-4. - С. 42-46

101. Рябинков, А.И., Кузовков, В.М. Влияние температуры рабочей среды на показания ультразвукового расходомера /А.И. Рябинков, В.М. Кузовков // Энергосбережение. 2003. - № 6, с. 52-53.

102. Сенчуков, Г.А. Ландшафтно-экологические и организационно-хозяйственные аспекты обоснования водных мелиораций земель / Г.А. Сенчуков / -Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 2001. -276 с.

103. Сенчуков, Г.А., Морозова, Т.И. Основные положения мелиоративной экологии / Г.А. Сенчуков, Т.И. Морозова // Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем — Новочеркасск 1996

104. Скуратов, Н.С. Докучаева, JI.M. Шалашова, О.Ю. Использование и охрана орошаемых черноземов / Н.С. Скуратов, JI.M. Докучаева, О.Ю. Шалашова // ГУ ЦНТИ Мелиоводинформ М. 2001 - 246 с.

105. СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения.

106. Современные методы и приборы, предназначенные для измерения гидравлических и гидрологических элементов: Симпозиум, Болгария. — Варна, 1974.-540 с.

107. Состояние и использование земельного фонда Ростовской области / В.М. Любанов и др. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 1997. - 232 с.

108. Состояние мелиорации сельскохозяйственных земель в Российской Федерации и пути выхода из кризиса / A.B. Колганов и др.; под руководством A.B. Колганова, В.Н. Щедрина. М.: ГУЦНТИ «Мелиоводформ», 2000. - 151 с.

109. Справочник по гидравлическим расчетам — Под ред. П.Г. Киселева. -М.: Энергия, 1972.-312 с.

110. Средства и методы водоучета в мелиорации и водном хозяйстве. М.: Мелиоводинформ, 1994.-210 с.

111. Субботин A.C. Гидрометрические сооружения / A.C. Субботин / — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. —256 с.

112. Федоров, Н.И. Гидрометрия рек и каналов. Методы измерения расходов воды. / Н.И. Федоров / М. Информационный центр, 1977.-42 с.

113. Филиппов, А.Ю. Будет ли преодолен «диафрагменный» барьер / А.Ю. Филиппов // Энергосбережение. 2002. - № 4. - С 28-29

114. Филиппов, Е.Г. Гидравлика гидрометрических сооружений для открытых потоков / Е.Г. Филиппов /- Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 228 с.

115. Филиппов, Е.Г. Технические требования к пунктам водоучета в сб. Принципы рационального водообеспечения агропромышленного комплекса; РАСХН, ВНИИГиМ, ВНИИОЗ. / Е.Г. Филиппов / -М., 1997

116. Филиппов, Е.Г. Требования к системам водоучета / Е.Г. Филиппов / РАСХН, ВНИИГиМ. М., 1999

117. Филончиков, A.B. Технология водоучета на мелиоративных системах/ A.B. Филончиков / Кострома: Изд-во КГСХА, 1997. - 156 с.

118. Хамадов, И.Б., Бутырин, М.В. Эксплуатационная гидрометрия в ирригации / И.Б. Хамадов, М.В. Бутырин / М.: Колос, 1975. - 208 с.

119. Хансуваров, К.И., Цейтлин, В.Т. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара / К.И. Хаисуваров, В.Т. Цейтлин / М.: Изд-во стандартов, 1989. - 287 с.

120. Шалашова, О.Ю. Влияние органоминеральных компостов на плодородие орошаемых обыкновенных черноземов / О.Ю. Шалашова, / Автореф. дисс. к.с.-х. наук Новочеркасск, 1999, 24с.

121. Шумаков, Б.Б. Комплексная мелиорация земель в ландшафтном земледелии / Б.Б. Шумаков // Ландшафтный подход в мелиорации и вопросы землеустройства: Материалы семинара — совещания, 2-3 июля 1993 г. Тверь, 1993.

122. Шумаков, Б.Б. Научные основы ресурсосбережения и охраны природы в мелиорации и водном хозяйстве: Избр. Статьи и доклады. / Б.Б. Шумаков / М., 1998.

123. Шумаков, Б.Б. Новые подходы к определению водопотребления ирежимов орошения сельскохозяйственных культур / Б.Б. Шумаков // Мелиорация и водное хозяйство. — 1994. № 2.

124. Щедрин, В.Н., Ольгаренко, В.И. Системные принципы водоучета и управления водораспределением на оросительной сети / В.Н. Щедрин, В.И. Ольгаренко / — Новочеркасск, 1994. 235 с.

125. Щедрин, В.Н. Орошение сегодня: проблемы и перспективы / В.Н. Щедрин -М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2004. 255 с.

126. Экологическая оптимизация агроландшафта. М., 1987.

127. Bahlmann A. Separieren Belueften - Verregnen : Erfahrungen mit der Guellebehandlung im Versuchsbetrieb. DLG-Mitteilungen / Deutsche Landwirtschafts gesellschaft- 1986. - 101. - 2. - P. 72-75.

128. C. de Boor, A Practical Guide to Splines, Springer, NewYork, 1978.

129. Hydrometry Principles and Practices R.W. Herschy (Ed.); Second edition; John Wiley and Sons, New York, 376 pp

130. ISO 4359-99 Liquid flow measurement in open channels Rectangular, trapezoidal and U-shaped flumes.

131. ISO 9213-92 Measurement of total discharge in open channels — Electromagnetic method using full-channel-width coil

132. Jesse Yoder, Ph.D. Flowmeters and Their Apps An Overview. Sensors Magazine Online. October, 2003.

133. John Flood, Krohne America, Inc. Ultrasonic Flowmeter Basics. Sensors Magazine Online. October, 1997.

134. Streamflow measurement: Reginald W. Herschy, Second Edition, 1995, E. and F.N. Spon, an imprint of Chapman and Hall, London, 524 pp.

135. Thorne M. Зависимость урожайности кукурузы и сои от влажности почвы (США). Moisture management. // Crop Soil Magazine. 1979. - 32. -3.-P. 10-12.

136. W. Whiteley, A matrix for splines, in: P.Nevai, A.Pinkus (Eds.), Progressive Approximation Theory, Academic Press, Boston, 1991, pp.821-828.

Информация о работе

Варичев, Михаил Александрович
кандидата технических наук
Новочеркасск, 2008
ВАК 06.01.02

Диссертация

Способ и техническое обеспечение измерения расхода воды в открытых оросительных каналах с использованием ультразвука - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы