Введение к работе
Работа посвящена вопросам совершенствования методов расчетов внутрисистемных регулирующих емкостей на основе разработанной имитационной математической модели технологического процесса "водозабор-водопотребление" оросительных систем с машинным водоподъемом.
Актуальность исследуемой проблемы. Дефицит водных ресурсов на территории речных бассейнов степной зоны Ставропольского края и введение хозрасчетных отношений между участниками сельскохозяйственного производства предъявляют высокие требования к рациональному использованию водных и других ресурсов на сущесп. > ющих оросительных системах (ОС).
Проблеме рационального использования водных, земельных и других природных и материальных ресурсов посвящено большое число работ, в которых рассматриваются вопросы оптимизации мелиоративных режимов орошаемых земель, обоснования проектной мощности оросительных систем, автоматизации водораспределения, расчетов регулирующих емкостей и др.
Вместе с тем, вопросам согласования процессов "водозабор-водопотребление" на ОС степной зоны в этих работах уделено недостаточное внимание. Дело в том, что в условиях значительной вариации естественного увлажнения земель степной зоны одной из основных проблем рационального и эффективного использования водных и других ресурсов при проектировании и эксплуатации оросительных систем является согласование режима источника орошения, требований почв и с.-х. растений к водному и другим режимам, работы насосных станций, техники полива и оросительной системы в целом. Иными словами, на оросительных системах необходимо согласование условий природной среды, имеющих стохастический характер, с антропогенной деятельностью, имеющей иной характер. Одним из наиболее актуальных вопросов при этом является обоснование необходимых объемов регулирующих внутрисистемных емкостей, позволяющих на основе согласования расходов технологического процесса "водозабор-водопотребление'" повысить эффективность использования водных и других ресурсов и обеспечить охрану природной среды.
Как показывает анализ существующих расчетных методик по управлению технологическими процессами на водных объектах (А.Ш. Резниковский, Д.Я. Раткович, Г.Х. Исмайылов, П.И. Коваленко, С.Н. Ковалёв, А.А Искендеров, Е.П. Галямин, Г.Г. Сванидзе и др.) наилучшим способом для решения поставленной задачи является применение имитационного математического моделирования технологических процессов на объектах управления.
Цель работы и задачи исследований. Основной целью работы является разработка методики расчета регулирующих емкостей существующих и проек-
тируемых ОС, обеспечивающих сокращение технологических потерь воды при оперативном управлении водораспределением.
Для реализации поставленной цели рассмотрен следующий комплекс задач:
изучение причин технологических потерь воды при транспортировании воды от головного водозабора до орошаемого поля;
экспериментальные исследования по определению параметров технологического процесса;
разработка имитационной математической модели управления водозабором и водораспределением в пределах магистрального канала на межхозяйственной части ОС;
обоснование объемов регулирующих емкостей на основе имитационного моделирования процессов на ОС при использовании критериальных оценок принятия решений.
Объекты исследований Исследования выполнены на Лево-Егорлыхской и Труновской ОС, включающих отдельные и взаимосвязанные бьефы магистрального канала ОС с гидротехническими сооружениями и насосными станциями, выносные регулирующие емкости, дождевальную технику.
Методы и состав исследований. Решение поставленных задач проводилось на основе положений системного анализа, аппарата математической статистики и моделирования процессов водозабора и водораспределения на ЭВМ.
Задачей экспериментальных исследований являлось получение достоверных параметров модели, соответствующих реальному объекту.
Научная новизна работы. Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
разработана имитационная математическая модель технологического процесса "водозабор-водопотребление" ОС, на основе которой предложена методика расчетов регулирующих емкостей. Структура имитационного моделирования основана на согласовании во времени и пространстве графиков текущего водопотребления с дискретным графиком головного водозабора.
Расчет емкостей проводится на основе многофакторного эксперимента с учетом:
динамики текущего водопотребления;
организационно-технических условий проведения поливов;
динамики переходных процессов неустановившегося движения воды в магистральном канале;
эксплуатационных требований на изменение уровенно-расходных режимов в бьефов и на сооружениях магистрального канала.
Практическая ценность работы. Методика расчета емкостей формализована на основе более совершенной балансовой схемы управления расходами на
2.
ОС - локальной саморегулирующейся подсистемы (бьеф магистрального канала - водовьщел - регулирующая емкость - орошаемое поле), что позволяет использовать емкость в качестве гидравлического "демпфера" и обеспечивает:
более гибкую схему организации водопользования "по требованию" и поддержание условий благоприятного мелиоративного режима орошаемых земель;
повышение водообеспеченности орошаемых земель при снижении головной водоподачи;
сокращение потерь воды на сброс на концевых участках внутрихозяйственной сети;
улучшение условий эксплуатации магистрального канала и сооружений за счет стабилизации уровенно-расходных режимов.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы "Методика расчета графика водоподачи головных водозаборов при проектировании автоматизированных оросительных систем" вошли в методические рекомендации "Временное руководство по проектированию и эксплуатации автоматизированных оросительных систем": Новочеркасск, НПО "ЮгМелиорация", 1989 год.
Результаты многолетних исследований на оросительных системах использованы управлением Право-Егорлыкского канала и Манычского водного тракта, что позволило сократить и использовать на орошение сбросы воды, составляющие 30...40% от существующих объемов.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе одно авторское свидетельство на изобретение. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технических конференциях МГУП с 1976 по 1982 и с 1986 по 1996 годы; на научно-технической конференции в НИМИ, Новочеркасск, 1988 год; на научно-технических совещаниях в рамках хоздоговорной работы по созданию АСУ ТП ЛЕОС, Новочеркасск, НПО "ЮгМелиорация", 1987-1988 годы; на технических совещаниях управления Право-Егорлыкского канала, с. Донское, 1990-1991 годы; участие в выставке - ярмарке "Наука на службе мелиорации" (ВДНХ СССР), Москва, 1989 год.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы, из 137 наименований и приложений.
Общий объем диссертации 243 с, в том числе машинописного текста 141с, таблиц 16, рисунков 30, приложение 39 с.
