Введение к работе
Актуальность работы. В условиях неустойчивого естественного водного режима, характерного для Республики Беларусь, обеспечение населения продуктами сельского хозяйства и экспортных поставок, промышленности сырьем невозможно без регулирования водного режима большинства сельскохозяйственных угодий.
Выведение из сельскохозяйственного использования более 250 тыс.га земель в результате аварии на Чернобыльской АЭС, ежегодное отчуждение на дорожное, гражданское и промышленное строительство более J тыс.га требует освоения новых земель, которое может быть осуществлено только с помощью мелиоративных мероприятий. Кроме того, из-за физического и морального старения ранее построенных мелиоративных систем требуется их реконструкция на более совершенные в соответствии с современными требованиями.
Важное значение для модернизации мелиоративных систем имеет использование высококачественных изделий из полимерных материалов, перспективы широкого применения которых основываются на имеющейся в Республике достаточной промышленной базе и наличии квалифицированных кадров.
Новые возможности, предоставляемые полимерными материала- -ми, следовало использовать для увеличения эффективности дренажей, связанной-- с повышением его водоприемной и водоотводящей способности, увеличением долговечности и надежности при снижении материальных и трудовых затрат, стоимость строительства.
Научное обеспечение внедрения новых конструкций потребовало установления новых расчетных зависимостей и нормативных положений, проведения большого объема лабораторных и длительных полевых экспериментов для обоснования параметров мелиоративной сети и совершенствования технологии ее строительства.
Разработке указанных проблем и посвящена диссертационная работа, выполненная автором в лаборатории вертикального дренажа и новых материалов Белорусского НИИ мелиорации и водного хозяйства в течение 19б5-1993гг. при выполнении государственных научно-технических программ: 0.52.153 "д" "Изучить работу дренажа из новых строительных материалов и разработать реко-
- 4 -мендации по его применению" (196б-1970гг.); 0.52.178 "б" "Изучить эффективность действия, долговечность осушительных и осу-шительно-увлажнительных систем с использованием полимерных и других новых материалов: разработать рекомендации по их применению" (1971-1979гг.); 0.J2.02.09 "Создать и освоить производство в опытно-промышленных условиях новых конструкций труб, соединительных детален из полимерных материалов" (1976--1980гг.); 0.34.02.02 "Разработать и внедрить способы осушения тяжелых почв на базе закрытого горизонтального дренажа с применением фильтрующих элементов, новых материалов и химмелио-рантов" (1981-1990ГГ.); 3.1.4 программы "Мелиорация" "Разработать способы повышения эффективности закрытого горизонтального дренажа за счет использования новых конструкций фильтрующих элементов, агромелиоративных приемов, а также за счет увеличения водопроницаемости дренажной засыпки (1991-1993гг.); хоздоговоров с Минводхоэом БССР, программ научно-технического сотрудничества с ГДР.
Цель работы заключается в научном обосновании направления технического прогресса в мелиоративном строительстве, базирующегося на конструкциях из полимерных материалов, обеспечивающих экономию ресурсов, повышение надежности мелиоративных систем и производительности труда при сокращении сроков строительства -
В задачи исследований входило:
установление наиболее перспективных областей использования полимерных материалов в мелиорации, определение стратегии и алгоритма выбора из множества пластических масс оптимального сочетания "полимер - изделие"
разработка новых более эффективных конструкций дренажа, дренажных труб и других'элементов мелиоративных систем и оборудования для их изготовления;
разработка методов расчета, лабораторных и полевых испытаний мелиоративных конструкций;
испытание эффективности действия и долговечности дренажных элементов из полимерных материалов;
исследование особенностей технологии строительства закрытой мелиоративной сети с применением новых материалов и машин, ее влияния на работу систем, разработка предложений по их совервенствоаанию
- ь -
Научная новизна работы заключается в создании с помощью полимерных материалов водорегулирующей конструкции нового поколения - дренажа XXI века, - приближенного к физически возможному максимуму по главнейшим показателям: водоприемной и водоотводящей способностям.
При этом впервые разработаны методы расчета дренажа из новых материалов, включающие определение несовершенства водоприемной способности дрен, гидравлических характеристик дрен новой конструкции, деформации продольных щелей в трубах и др.
Разработаны новые методы и устройства для лабораторных и полевых испытаний мелиоративных конструкций.
Получены новые экспериментальные данные о водоприемной способности дрен разных конструкций, об эффективности и долговечности дренажа из полимерных материалов, об особенностях технологии строительства разными дреноукладчиками и ее влиянии на работу дрен и пр.
Разработаны новые конструкции дренажных элементов из полимерных материалов, поглотительных колодцев, устройств для изготовления и испытания пластмассовых труб, фильтрующих элементов, креплений откосов каналов с использованием синтетических материалов, которые защищены авторскими свидетельствами на изобретения.
Практическая и экономическая значимость полученных результатов исследований заключается а улучшении обоснованности проектных решений, повышении долговечности и качества мелиоративных систем, снижении трудоемкости их строительства. Это достигается применением:
новых формул расчета несовершенства и пропускной способности дренажных труб по характеру вскрытия водоприемной поверхности;
новых формул расчета спиральнонавитых дренажных труб и трубопроводов из кераиических труб с пластмассовыми элементами;
новых экспериментально обоснованных рекомендаций по конструированию дрен с водоприемной способностью тождественной идеальной дрене и пропускной способностью, близкой к пропускной способности гладкостенных труб;
комплекта пластмассовых соединительных деталей для монтажа дренажных систем из кераиических и пластмассовых труб;
предложений по совершенствованию технологии строи-
тельства дренажа траншейным и бестраншейным способом.
Изложенные в диссертации методы расчетов, конструкции, методы испытаний, способы и технологии использования пластмассовых элементов мелиоративных систем реализованы в ряде инструкций, рекомендаций, указаний, технических условий; в "Руководстве по проектированию и изысканиям объектов мелиоративного и водохозяйственного строительства в Белорусской ССР (РПИ-82), Мн. 198Ьг., и широко используются проектными и строительными организациями Беларуси и других стран СНГ.
Основные положения, выпоенные на защиту:
перспективные области использования полимерного сырья для производства: пластмассовых труб, соединительных деталей, защитно-фильтрующих и противофильтрационных материалов и других конструктивных эленентов; стратегия и алгоритм поиска в множестве пластических масс оптимального сочетания "полимер -изделие" для мелиоративных устройств;
результаты исследований влияния, на осушительное действие дрен диаметра, формы и расположения водоприемных отверстий, защитно-фильтрующих материалов, технологии строительства, фильтрующих засыпок в различных грунтовых условиях;
новые конструкции дренажных труб из полимерных материалов, отличающиеся.высокой водоприемной и пропускной способностью, технологичностью при строительстве;
формулы для определения фильтрационных сопротивлений по характеру вскрытия водоприемной поверхности дрен с продольно-щелевой перфорацией и для дрен из стыкующихся труб с установленными между ними муфтами оригинальной конструкции;
метод расчета площади отверстий в пластмассовых трубах после деформации от внутренних остаточных напряжений;
методика определения продольной проводимости фильтрационных материалов на основе схемы осесимметричной фильтрации к центральному стоку;
конструкция и метод расчета водомерного устройства для определения расхода воды в дрене или коллекторе и зависимости для расчета параметров устройства;
рекомендации по совершенствованию технологии и качества строит"ельства траншейного и бестраншейного дренажа.
Основные результаты диссертационной работы получены лично автором, а отдельные экспериментальные данные - вместе с сотрудниками лаборатории вертикального дренажа и новых материалов.
Апробация результатов работы. Результаты научных исследований, начиная с 1965г., докладывались на ряде республиканских конференций и совещаний в БелНИИМиВХ и Белорусском политехническом институте (Минск: 1968, 1974, 1976гг.), Белорусской сельскохозяйственной академии (г.Горки: 1967, 1979, 1981, 1983, 1987, 1989, 1992, 1993, 1994гг.), на Всесоюзных совещаниях "Полимерные материалы и научно-технический прогресс в мелиорации и водном хозяйстве" (Рига, Елгава: 1980, 1982, 1986гг.), на семинаре "Дренажные мероприятия как составная часть мелиоративного строительства (Киев: 1979г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Полимермаш-91" (Киев: 1991г.), на II Международном Конгрессе по переувлажненным землям (ЧССР, г.Тшебонь: 1985г.).
Разработки автора демонстрировались на ВДНХ БССР (1974,
-
1979, 1988гг.), на ВДНХ СССР (1971, 1972, 1974, 1977,
-
1981, 1991гг.), на Международных выставках "Химия" (1965, 1970гг.), по результатам которых получены почетные грамоты, дипломы, три бронзовых и одна серебряная медаль ВДНХ СССР.
Результаты исследований отражены в 83 публикациях, включающих 10 авторских свидетельств на изобретения, 1 патент РФ, 8 нормативно-технических документов.
Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и предложений, списка литературы (253 наименования) и 3 приложения, содержит 334 страницы, в том числе 75 рисунков, 77 таблиц и приложения на 22 страницах.
