Введение к работе
Актуальность темы. Основное требование современного сельскохозяйственного производства - получение высоких и устойчивых урожаев хорошего качества при минимальных затратах. !1а ороси- . тельных системах России широко применяются современные дождевальные агрегаты "Кубань" и ДДА-І00МА. В Саратовской области эксплуатируется 88 дождевальных агрегатов "Кубань" и около 400 дождевальных агрегатов ДДА-І00МА. Практика их эксплуатации показала, что при поливах наблюдаются большие сбросы воды из каналов и временных орооителей. Величина этих сбросов достигает 30...40% от объема воды, забираемой в точке водовыде-ла.
Непроизводительные сброса обуславливают повышенный забор воды в оросительную сеть, делают невозможным осуществление эффективного эксплуатационного режима орошения, увеличивают энергозатраты на создание условной единицы продукции, ухудшают эколого-мелиоративное состояние орошаемых земель. По данным эксплуатационных организаций Саратовской области на таких участках урожайность сельскохозяйственных культур снижается на 15...20%. а грунтовые воды поднимаются-быстрее на 0,2... 0,3 м/год по сравнению с участками с закрытой оросительной сетью.
Во многом проблема может быть решена за счет совершенствования технологии водораспределения и создания саморегулирующихся каналов путем внедрения средств автоматизации. Однако последние, как правило, не охватывают-весь технологический процесс полива, а обеспечивают автоматизацию отдельных гидротехнических сооружений. Одной из причин такого положения является то, что многие вопросы не решены не только в практическом, но и в теоретическом плане. Так проектировщики мелиоративных систем не имеют пока простого и надежного инженерного 'метода по расчету неустановившегося движения воды в открытых каналах.
Знание динамики переходных процессов в каналах необходимо для:
- выбора схемы регулирования водораспределения, исследования надежности и устойчивости ее работы;
обеспечения взаимосвязанной работы автоматических регуляторов гидравлического действия;
определения режима работы сооружений;
увязки режима работы насосных станций подкачки с режимом работы вс.ей сети*.
Таким образом, учет неустановившегося движения воды в открытых каналах имеет важное значение^как при проектировании, так и при эксплуатации водохозяйственных объектов и систем.
Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в научном обосновании эффективного для мелиоративных условий и конструктивных особенностей оросительных систем Саратовского Заполжья способа регулирования водораспределения, создании простой математической модели переходных процессов в саморегулирующихся каналах, позволяющей назначать оптимальные параметры каналов и разрабатывать конструкции автоматизированных регулирующих сооружений для снижения непроизводитель- ' ных сбросов воды в 2...3 раза.
Для достижения указанной цели были решены следующие
задачи: »
проведен анализ существующих способов регулирования;
проведен анализ методов расчета неустановившегося движения воды в открытых руслах;
составлена математическая модель- нестационарной работы открытого мелиоративного канала с выбранным типом авторегулятора;
разработан комплекс алгоритмов и программ для ЭВМ, позволяющий осуществить выбор и назначение рациональных параметров системы;
проведены вычислительные эксперименты для определения работоспособности предлагаемого метода расчета;
-проведены натурные исследования для проверки работоспособности моделирующей системы.
Методика исследований. Экспериментальные исследования проводились на оросительной сети АО "Березовское" Энгельс-ского района Саратовской области, входящей в состав Приволжской оросительной системы (Южный массив), и на экспериментальных образцах регуляторов уровня в лаборатории гидравлики
Саратовского государственного агроинженерного университета. Все измерения были выполнены по современным методикам, а их результаты обработаны методами математической статистики.
Методы математического моделирования неустановившегося движения воды ъ открытом канале, нестационарной работы авто- регулятора были использованы для разработки алгоритмов расчета переходных процессов и конструктивных особенностей регулирующих устройств.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
в соответствии с мелиоративными условиями орошаемых земель и конструкцией оросительных систем Саратовского Заволжья установлена целесообразность применения на каналах-оросителях под дождевальный агрегат типа "Кубань" способа регулирования водораспределения по нижнему бьефу;
разработаны математическая модель неустановившегося движения воды в канале и приближенный метод определения параметров потока, характеризующих начальную стадию волнообразования в покоящемся бьефе;
разработаны математические модели нестационарной работы гидравлических авторегуляторов сегментного.типа прямого
и непрямого действия, позволяющие оптимизировать конструктивные параметры регуляторов и регулирующих сооружений;
- за счет экономии поливной воды и сохранения мелиоратив
ного состояния земель доказана эффективность применения само
регулирующихся каналов на оросительных системах Саратовского
Заволжья.
- Практическая ценность. Применение разработанной методики расчета мелиоративных саморегулирующихся каналов при проектировании и эксплуатации позволяет снизить непроизводительные сбросы воды в 2...3 раза, повышает эксплуатационнуа надежность оросительной системы, не допуская ухудшения мелиоративного состояния земель.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при строительстве и эксплуатации Приволжской оросительной сие-, темы (Гкный массив) различными подразделениями треста Энгельс-водстрой (1985...92 гг.). Результаты натурных экспериментов использованы в Технических рекомендациях В/О Союзводпроект (1989 г.).
- б -
На защиту выносятся:
применимость способа регулирования по нижнему бьефу исходя из природных условий Саратовского Заволжья и конструктивных особенностей оросителЬной сети под дождевальные агрегаты типа "Кубань";
математическая модель переходных процессов в канале оросителе и приближенный метод определения параметров начального состояния потока;
математическая модель нестационарной работы авторегулятора;
достоверность результатов расчетов по разработанным моделям.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции "Экономия водных ресурсов в агропромышленном комплексе" (г.ІЗолгоград, 1989 г.); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного агроинженерного университета (г.Саратов, 1988-1997 гг.), Саратовского государственного технического университета (г.Саратов, 1991 г.); заседании семинара лаборатории конструкции, эксплуатации оросительных систем и с/х водоснабжения ГУ ВолжНИИГиМ (г.Энгельс,1997 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.-
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти- глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий обьем работы 240 страниц, в том числе 45 страниц иллюстраций, 40 страниц приложений, 2 таблиц . Список литературы из 95 наименований, из них 6 иностранных.
