Єрошкін Юрій Миколайович. Удосконалення методів гідравлічного розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем

brief description

Єрошкін Юрій Миколайович. Удосконалення методів гідравлічного розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем : Дис... канд. наук: 05.23.16 - 2008.

Єрошкін Ю. М. Удосконалення методів гідравлічних розрахунків пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.16 гідравліка та інженерна гідрологія. Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, 2008.
На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропонована методика розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів на каналах, яка дозволяє будувати витратні характеристики споруд як на стадії проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд.
Використовуючи методи математичного та статистичного моделювання, в роботі запропоновані імовірнісні характеристики для прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку в каналах зрошувальних систем, які базуються на теорії викидів випадкових функцій.
За результатами лабораторних досліджень уточнені аналітичні залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при вільному витіканні з-під вертикального щита, які враховують вплив недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з різною відносною висотою отвору та різним його розташуванням в споруді. Отримані залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку для умов затопленого витікання з-під щита.

У дисертаційній роботі запропоновано нове вирішення наукової задачі, що полягає в удосконаленні методів розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів врахуванням впливу просторових умов, недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з-під щита та застосуванням теорії викидів випадкових функцій до прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку, яке сприяє розв’язанню проблеми оперативного водообліку і водорегулювання за допомогою існуючих гідротехнічних споруд та раціональному використанню водних і енергетичних ресурсів.
Основні висновки дисертаційної роботи полягають в наступному:

Зміна глибин (рівнів) води в каналах зрошувальних систем між гідротехнічними спорудами відбувається за законами повільнозмінного неусталеного руху і упродовж доби може бути представлена залежностями теорії викидів випадкових функцій.
Для визначення глибини води на порозі шлюзів-регуляторів при повністю піднятих затворах можна використовувати удосконалений графік функціїeh=f(eн;eп)(рис. 4) або залежності (6), (12).
Для визначення пропускної здатності шлюзів-регуляторів при витіканні з-під щита можна використовувати формули (8), (9), які базуються на рівняннях кількості руху і враховують усі геометричні та гідравлічні параметри споруд та каналів, на яких влаштовані ці споруди.
При вільному витіканні з-під щита коефіцієнт вертикального стиснення потокусє функцією віда/Нта додаткового відношення віддалі від щитового отвору до входу в спорудуLщдо висоти підняття затворіва(13). У практичних розрахунках для знаходженнясможна використовувати залежності (14) (17). Значення коефіцієнтівс, що обчислені за цими формулами, є більшими від теоретичних даних М. Є. Жуковського і А. Д. Альтшуля. В діапазоні відношеньа/Н<0,3 розбіжність досягає 22 %. Це можна пояснити тим, що залежності М. Є. Жуковського не враховують вплив на коефіцієнтснедосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з гідравлічно малих отворів (а/Н0,10,15).
У діапазоні відносних відкриттів щитіва/Н>0,3 значення коефіцієнтаспри затопленому витіканні з-під щита є більшими ніж значенняспри вільному витіканні. Особливо суттєва різниця має місце приа/H0,50 і може становити понад 30 %. Для практичних розрахунків значення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при затопленому витікання дляа/Н<0,3 можна знаходити за формулами (14) (17), а дляа/Н0,3 приймати згідно табл. 2.
Для оперативного водорегулювання, раціонального використання води, обліку води без додаткових споруд на зрошувальних системах доцільно мати напірно-витратні характеристики існуючих шлюзів-регуляторів. Витратну характеристику шлюзу можна представити у вигляді функціїQ=f(a, H, hн), розв’язки якої за залежностями (8) (10) можна звести у тарувальні таблиці (див. табл. 3). Серія таких таблиць буде являти собою напірно-витратну характеристику для конкретної споруди.
Зменшення затрат електроенергіїDЕза рахунок використання зарезервованих в б’єфах каналу об’ємів води протягом часуDtможна оцінити за формулою (20). Якщо витратаDQзнаходиться у межах похибок водообліку, тобтоDQ=(0,050,1)Qc, тоDЕбуде становити 510 % від затрат електроенергії за поливний сезон.
В існуючій методиці гідравлічних розрахунків щитових отворів, працюючих у просторових умовах, явище збільшення коефіцієнта вертикального стиснення потокуeсза щитом при затопленому витіканні не враховується. В дисертації доведено, що при збільшенні коефіцієнта вертикального стисненняeсв 1,2 разів загальна довжина кріплення русла за шлюзом зменшується в 1,4 рази.
Виробництву рекомендується методика визначення витрати шлюзів-регуляторів, яку можна використати для побудови напірно-витратних характеристик як на етапі проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд. Використовуючи аналітичні залежності (1) (5), що дозволяють призначати інтервали часу для вимірювання напорів перед спорудою, можна визначати середні витрати за одиницю часу з відповідною ймовірністю та похибкою в умовах неусталеного руху в каналах.