Введение к работе
Актуальность работы.' Земляные каналы, смоченная поверхность которых не покрыта каким-либо защитным слоем, находят широкое применение .в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Так, орошаемое земледелие реализуется с помощью разветвленной сети подводящих каналов различных рангов: от магистральных, подающих воду к целым регионам, до оросителей, направляющих ее к отдельным полям. Излишки воды "и возвратные воды собираются сетью сбросных каналов, которая по своей сложности нисколько не уступает сети подводящих каналов. При проведении осушительных мелиорации переувлажненных земель дренажные воды поступают в ^еки по осушительным каналам.
Обязательным атрибутом проектирования каналов, как и любого
другогогстроительного объекта, является экономическое обоснование,
которое базируется на возможности осуществления мыслимого перебора
различных вариантов и выбора из них оптимального. Проблема поиска
оптимального решения при создании земляных каналов остается
актуальной. Ей посвящается данная работа, причем в ней не ставится
задача одновременно рассмотреть экономическую сторону вопроса.
Речь идет только о технических аспектах проблемы: реализация идеи
перебора возможных вариантов и выбора, из них оптимального с
технической точки зрения. Предполагается, что технически
.оптимальное решение не обязательно должно совпадать с оптимальным
экономическим, так как на последнее существенное влияние оказывает
технология строительства. Известно, например, что каналы
гидравлически наивыгоднейшего поперечного сечения чаще всего
оказываются экономически невыгодными из-за сложностей, связанных с
производством строительных работ. Следовательно, проектировщику должна быть предоставлена широкая возможность экономической оценки любого варианта из большого количества технических решений, которое, естественно, должно включите, в себя и оптимальнее с технической точки зрения.
Цель работы. Предложить методику гидравлического расчета земляного канала трапецеидального поперечного сеч№ня, позволяющую найти оптимальное техническое решение, при котором '.-улет обеспечен пропуск расчетного расхода, волн в условиях равномерного' режпмэ
4 '
течения и минимальный объем земляных работ по его устройству. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
найден параметр оптимизации, в качестве которого принят уклон дна канала; » .
проанализирована зависимость объема земляных работ от уклона дна канала в широком диапазоне изменения параметров трапецеидального поперечною сечения канала, уклонов местности, по которой проходит его трасса, и пропускаемых расходов воды;
рассмотрены условия существования оптимального технического решения в канале, в, котором не допускаются деформации размыва.
Научная новизна работы. Для земляного канала доказано существование оптимального значения уклона дна, которому' соответствует минимальный объем земляных работ. Впервые разработана методика определения оптимального уклона дна канала, в которой гидравлический расчет канала на пропуск расчетного расхода воды при равномерном режиме течения, сочетается с определением объемов земляных работ в широком диапазоне . изменения уклонов местности, по которой преходит трасса канала, параметров трапецеидального поперечного сечения канала и пропускаемых расходов воды. Исследовано влияние на оптимальное техническое решение ограничения скорости течения воды в канале величиной неразмываидей для частиц несвязного зернистого материала, слагающих русло канала.'.
Практическая ценность. Предлагаемая методика расчета земляных каналов предоставляет проектировщику большие возможности экономической оценки различных технических решений, в том числе оптимального с технической точки зрения с учетом необходимости пропуска расчетного расхода воды, местных условий, технологии производства строительных работ, ограничений скорости течения величиной неразыывающей для грунтов, в которых проходит канал.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на конференции "20 лет Вологодскому политехническому институту", январь 199.5 года, Вологда; на Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России", апрель 1995 года, Санкт-Петербург; на семинарах кафедры "Инженерных мелиорации, гидрологии »и охраны окружающей среды" Санкт-Петербургского государственного технического университета в 1995 и 1996 годах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатные работы и одна сдана в печать.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и восьми приложений. Содержит У.-І страниц машинописного текста, ДО рисунков, таблиц и приложений на страницах, список использованной литературы включает 70 наименований. Общее количество І.Ч7 страниц.