Введение к работе
Актуальность исследований. В госу -дарственной программе охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов СССР на 1991 - 1995 и на период до 2005 г. огновноП задачей является разработка и реализация последовательных мер по применению водных я земельных ресурсов в народной хозяйстве.
Водохозяйственные ор-анкзацик ориентированы на разработку Еодосберегапщих технологий орошения. Наиболее бережному использовании водити ресурсов способствуют закрытые оросительные системы, позволяющие практически исключить потери воды на фильтрацию и испарение, а также повысить коэффициент земельного использования сельскохозяйственных угодий до 0,97 - 0,98.
Б настоящее время на балансе эксплуатационных водохозяйственных организаций РСФСР до 90,3 тыс. км закрытых оросительных трубопроводов, 28,7 тыс. к» родопроводной сети и II,б тыс. км трубопроводов разборной сети.
На 1995 год планируется рост выписка трубопроводов для строительства оросительных систем до 155,5 тыс. км, водопроводной сети до 48,9 тыс. км и разборной сети для полива до 50 тыс. км. При этом на период с 1990 по 1995 г.г. намечается увеличение трубопроводов оросительных сетей из стальных тру5 в 1,5 раза..
Однако в эксплуатационное практике напорннх трубопроводов отмечается еще юс недостаточная надежность. Так в РС0С? в про-шедпеР. пятилетке было установлено горядка 20 тыс. км стальних труб, а приелось заменить около IB тыс. kv ( что составляет примерно 06 * ) ввиду выхода из строя отдельные участков закрытых сетеГ.. 'Следовательно, для замены разрушенных трубопроводов hs еледующус гятклетку ежегодно потребуется около 40-50 тысяч
тонн металлических труб.
Анализ причин разрушения напорных тру5отроводов, выполненный научными, проектными и эксплуатационными организациями, Ассоциацией водного хозяйства СССР выявил следующие факты:
40-50 % выходов из строя объясняется недостаточны?,! учетом воздействий внешних и внутренних нагрузок и сшибок при расчетах на стадии проектирования;
S5-40 ^уменьшение толщины стенок трубы по причине коррозии;
12 ^-вследствие механических повреждении поверхностей труб при их транспортировке и разгрузке;
в % вызваны стихийными бедствиями.
Исследования причин разрушения трубопроводов закрытых оросительных сетей для Сенеро-Кавкааского экономического района показали, что при их проектировании недостаточное знішание уделяется прочности трубопроводов и не учитываются переходные процессы, происходящие в период эксплуатации. Так, например, при отключении насоенкх агрегатор, прекращении подоотбера на отдельные участке^: оросительной сети, при различных режимах орспения, при техно-логических переключениях гидрооадрижек на сети и т.д.
Исследования волновых процессов, прочности трубопроводов напорных оросительных систем с целью г.отпения их эксплуатационной надежности и поорящена настоящая диссертация.
Исследования выполнялись н соответствии с отраслееоЯ программой 0.04 " Сооружения келиоратирных систем" го заказам водохоэяй-стрсннух организации РС'.'СР и ССР.
црльо работы ягля.ется разработка рекомендаций го поршению эксплуатационное надежности сресительньх систем из различных материалов, за счет обоснорания реальных геличкн дарлений в ню: при различней вариантах арагиГнігх -нтуаггиЯ, подбора оптимальных параметров сети.
Б процессе исследований решались следующие задачи:
анализ причин возникновения и распространения волновых нестационарных процессов в напорных оросительных сетях;
разработка способов по определении экстремальных давлений в произвольных узлах систем при различных рэкдаах эксплуатации;
исследование прочности трубопроводов систем и арматури установ ленно? на ней;
изложение методики определения вода давлении в сложных оросительннх сетях;
анализ схем тугикоріог и кольцевых оросительннх сетеР и получение для них матричт'х уравнений волн давлений;
проведение лабораторных и натурних исследсанмй с целью сопоставления с результатами математической модели;
обоснование экономической эффективности предлагаемо" ма-тематиче^коП модели переходных процессов и путей повьшения эксплуатационной надежности капопньос трубопроводов;
составление программы на ЭВЙ для определения давлений в узлах оросительной сети при гидравлических ударах.
Методика исследований. Для изучения и обоснования волновых процессов в закрытых оросительннх сетях использована теория градов и теория матриц. Лабораторные и натурные исследования моделирова. ч :-с использованием критериев подобия для натуры и модели.
Автор защищает:
полученные зависимости по Моонованив математической мо-дели волновых процессов в напорных оросительннх сетях различной конфигурации и сложности;
математическую недель по определению волн давления в сложной опзгительной сети;
расчетные уравнения для определения величин давлений в узлах оросительных сетей;
разработанный способ расчета по определении эксплуатационной надежности напорных систем.
Научную новизну работы составляет теоретически обоснованная методика расчета на прочность сложных закрытых оросительных сетей, позволяющая уже на стадия проектирования принимать обоснованные икженерно-мелиоратиЕные реаения при проектировании напорных систем поэыпенной надежности. В качестве основы метода расчета предложена математическая модель переходных процессов с использованием теории двудольных ориентированных графов и волновых матриц рассеяния.
Практическая ценность. Предлагаемая в диссертации методика расчета сложных закрытых оросительных сетей может быть использована при выполнении расчетов надежности работы на стадии проектирования новых и реконструкции сущестгу-ицих мелиоративных систем.
Реализация работы. Проектные организации ( Южгипроводхоз и Севкавгкпроводхоз ) применяют разработанную методику для расчета и проекткрорания сложных оросительных сетей, подверженных гидравлически!! ударам. Основные положения и результаты работы докладывались к обсуждались на научной конференции по проблемам гидравлического удара в г. Тбилиси ( 1976 г.' на республиканском семинаре по гидродинамике водных потоков и гидротехнике института гидромеханики АН УССР в г. Киеве (1Р6~- г. на Региональной конференции по гидротехнике в г. Новочеркасске ( IS69 г.), на 5 Межрегиональной научно-технической конференции "Мягкие и гибкие оболочки в народном хозяйстве", г. Краснодар ( 1900 г. ), на научно-технической конференции "Скологическке аспекты мелиорации Северного Кавказа" в г. Новочеркасске ( 1?90г
и на Всесоюзной научно-технической конференции " Современные проблемы планирования и управления хозяйственными системами'' з г. Новочеркасске ( I99D р.).
Элементы разработанной методики внедрены в учгбный план гри выполнении дипломных работ студентами гидромелиоративного факультета, а также в научно-исследовательской работе со студентами. Изданы два методических указания для выполнения дипломних работ студентами специальности 31.10 '^Гидpoм9лиopaшя,,.
Публикации. По теме диссертации опубликовано II работ. Часть материала изложена в рекомендациях, опубликованных в 1989 году и разосланных в проектные, строительные и эксплуатационные водохозяйственные организации Северного Кавказа и Татарской "ССР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 229 наименований, из них 10 зарубежных авторов.
Объем работы 138 страниц машинописного текста. Иллястрирова-ка 52 рисунками 22 таблицами и приложение^. Данная работа выполнена в Новочеркасском инженерно-мелиоративном институте на кафедрах сопротивления материалов и сельскохозяйственных мелиорации.
