CC BY
23
ГИДРАВЛИКА. ГЕОТЕ ХНИКА. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 621.644.07
DOI: 10.22227/1997-0935.2022.4.487-500
Гидравлический эксперимент на безнапорном трубопроводе
из полимерного материала
Лейс Саид Абдуламир1,2, Владимир Александрович Орлов1, Назира Тентимишовна Джумагулова1
1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
(НИУМГСУ); г. Москва, Россия 2 Университет Кербелы; г. Кербела; Ирак
ном трубопроводе из полимерного материала // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 4. С. 487-500. Р01: 10.22227/19970935.2022.4.487-500
Автор, ответственный за переписку: Лейс Саид Абдуламир, [email protected].
Hydraulic experiment in non-pressure pipeline made of polymer material Layth Saeed Abdulameer1,2, Vladimir A. Orlov1, Nazira T. Dzhumagulova1
АННОТАЦИЯ
Введение. Для решения проблемы дефицита воды на орошение в г. Кербела (Ирак) впервые использованы очищенные сточные воды (СВ) с городских очистных сооружений. Транспортирование воды от очистных сооружений до орошаемых земель осуществляется по трубопроводу в безнапорном режиме. С помощью имитационной модели Water Card подобраны оптимальные диаметры труб для расхода 1200 и 2200 мм. Производительность действующей станции очистки составляет 1,16 м3/с или 100 000 м3/сут, после ввода новых очистных сооружений расход увеличится до 4,63 м3/с или 400 000 м3/сут. Цель исследования — экспериментальное подтверждение выбора оптимального диаметра труб и определение гидравлических характеристик потока в них.
Материалы и методы. С использованием теории гидродинамического подобия произведен расчет результатов гидравлических параметров, полученных экспериментальным путем, для пластиковых труб диаметрами 1200 мм при расходе потока воды 1,16 м3/с и 2200 мм при расходе 4,63 м3/с. ^ ®
Результаты. Экспериментальные исследования и пересчет экспериментальных данных с подобной модели на на- (Я о турный объект (в качестве натурного объекта используются результаты, полученные с применением имитационной з j модели Water Card) по методу Фруда с коэффициентами подобия позволили получить значения средних скоростей к потока, коэффициенты гидравлического трения Л, коэффициенты Шези С, числа Рейнольдса и другие характеристи- 3 _ ки потока при наполнении трубопровода от 0,1 до 0,8 для труб диаметрами 1200 и 2200 мм. S п
Выводы. Лабораторные исследования по установлению гидравлических характеристик полиэтиленового трубопро- с О вода диаметром 100 мм в качестве модели и обоснование гидравлического подобия модели и натуры в виде пласт- • . массовых труб диаметрами 1200 и 2200 мм дают возможность запроектировать самотечную систему магистральных О со трубопроводов для транспортировки очищенных СВ в г. Кербела (Ирак). t Q
l —
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: скорость потока, диаметр труб, коэффициент гидравлического трения, полиэтиленовая тру- _ 9
ба, безнапорное движение потока, уклон трубы, гидравлическое подобие ° -
n 0 a 9
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: АбдуламирЛ.С., Орлов В.А., Джумагулова Н.Т. Гидравлический эксперимент на безнапор- — w
о ^
СО
со
n NJ a 0 — 6
h§
c О
1 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); Moscow, U i
Russian Federation — )
2 University of Kerbala; Kerbala; Iraq < ^
u i
ABSTRACT 3 1
® 7
Introduction. To solve the problem of water shortage for irrigation in the city of Kerbala (Iraq), for the first time, a decision j, с
was made to use treated wastewater from urban wastewater treatment plants. Transportation of water from treatment . DO
facilities to irrigated lands is carried out through a pipeline in a non-pressure mode. Using the Water Card simulation model, s П
the optimal pipe diameters for two flows, 1200 and 2,200 mm, were selected. The capacity of the existing treatment plant s у
is 1.16 m3/s or 100,000 m3/day, and after the introduction of new treatment facilities, the flow rate will increase to 4.63 m3/s e £
or 400,000 m3/ day. The aim of the work was to experimentally confirm the choice of the optimal diameter of the pipes , ,
and determine the hydraulic characteristics of the flow in it. In this regard, in laboratory conditions, experimental studies 22
of the hydraulic characteristics of the flow in a polyethylene pipe with a diameter of 100 mm in the range of slopes (0.005- О О
0.03), with fluid flow in non-pressure, were carried out. Using the theory of hydrodynamic similarity, the results of experimental 0 0 data were recalculated for pipe diameters of 1200 and 2,200 mm. As field data, when modeling hydrodynamic similarity,
© Лейс Саид Абдуламир, В.А. Орлов, Н.Т. Джумагулова, 2022 487
Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
the results obtained in the simulation model are taken into account. In world practice, there is experience in the reuse of treated wastewater, but water is supplied to the place of consumption in most cases through open channels. For the first time, pipes of large diameters are used in this work, which requires a more detailed study of the hydraulic parameters of the flow in it.
Materials and methods. Using the theory of hydrodynamic similarity, the results of experimentally obtained hydraulic parameters were calculated for plastic pipes with a diameter of 1200 mm at a water flow rate of 1.16 m3/s and 2,200 mm at a flow rate of 4.63 m3/s.
Results. Conducting experimental studies and recalculating experimental data from a similar model to a full-scale object (the results obtained using the Water Card simulation model are used as a full-scale object) using the Froude method with similarity coefficients made it possible to obtain the following values of average flow rates, hydraulic friction coefficients A, Chezy coefficients C, Reynolds numbers and other flow characteristics when filling the pipeline from 0.1 to 0.8 for pipes with diameters of 1200 and 2,200 mm.
Conclusions. Conducting laboratory studies to determine the hydraulic characteristics of a polyethylene pipeline with a diameter of 100 mm as a model and substantiate the hydraulic similarity of the model and nature, in the form of plastic pipes with diameters of 1,200 and 2,200 mm, respectively, will allow designing a gravity system of main pipelines for transporting treated wastewater in the city of Karbala (Iraq). Further, the data of the simulation model are used as field data.
KEYWORDS: flow rate, pipe diameter, coefficient of hydraulic friction, polyethylene pipe, non-pressure flow, slope pipe, hydraulic similarity
FOR CITATION: Abdulameer L.S., Orlov V.A., Dzhumagulova N.T. Hydraulic experiment in non-pressure pipeline made of polymer material. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2022; 17(4):487-500. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.4.487-500 (rus.).
Corresponding author: Layth Saeed Abdulameer, [email protected].
N N N N О О N N
К (V U 3 > (Л
с и U N
il Л ?
<D <D
О ё
(Л
w
E О
CL °
^ с
ю °
s 1
о EE
CO ^
<л
(Л
■8 r
El
О И
ВВЕДЕНИЕ
На мелиоративных объектах применяются трубы большого диаметра, двухслойные полиэтиленовые гофрированные трубы «КОРСИС». На протяжении всей истории цивилизации инженеры-гидротехники строили системы подачи воды для орошения и использования людьми [1]. Гидравлический расчет этих систем включает подробные характеристики потока [2-6]. Необходимо знать их гидравлические возможности и, в первую очередь, пропускную способность, которая зависит от диаметра трубопровода и его уклона. В последнее время для подачи воды потребителям широкое распространение получили пластиковые трубы, особенно полиэтиленовые, благодаря своим преимуществам в отношении коррозионной, биологической и химической стойкости по сравнению с традиционными металлическими трубами [7-12].
В публикации [9] отмечается, что полиэтиленовые двухслойные гофрированные трубы «КОРСИС» диаметром от 200 до 500 мм используются на мелиоративных объектах в качестве проводящих коллекторов и каналов. Определены условия, исключающие возможность заиления труб. Для предотвращения заиления изучены соответствующие транспортирующие скорости потока воды в трубах, которые зависят от уклона коллектора, внутренней шероховатости труб, степени их наполнения, а также от крупности частиц, попадающих в трубы. Одним из условий эффективного движения потока является соблюдение определенного уклона при укладке труб. В работе установлено, что при уклонах больше 0,001 и степени наполнения h/d больше 0,3 все трубопроводы обеспечивают незаиливающие скорости потока.
Результаты исследования сравнивались с полученными результатами для полиэтиленовых двухслойных гофрированных труб «КОРСИС».
С помощью методов гидродинамического моделирования рассчитывается гидравлическая структура потока. Применение гидродинамического моделирования к результатам экспериментальных данных в пересчете на натурные объекты позволяет обосновать пропускную способность трубопроводов, обеспечение незаиливающих скоростей и т.д.
Обоснование условий, предоставляющих подобие кинематических и динамических свойств турбулентных течений, имеет принципиальное значение для гидравлики и инженерной гидрологии [13]. Данное обоснование применимо к гидравлическому моделированию [14-16], инженерным расчетам систем водоснабжения и водоотведения, а также гидротехнических и дорожно-строительных водопропускных труб [17-24].
В Ираке впервые в муниципальных службах внедряются методы повторного использования труб большого диаметра из пластика, который служит наиболее часто используемым материалом.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Теория гидравлических расчетов самотечных трубопроводов
В основе гидравлических расчетов безнапорных (самотечных) трубопроводов лежит условие соблюдения установившегося равномерного движения воды в трубах по двум ключевым формулам: непрерывности потока (1) и Шези (2):
Q = «V V=с4ш,
(1) (2)
где Q — измеренный расход воды, м3/с; ю — площадь живого сечения потока, м2; V — средняя скорость потока, м/с; С — коэффициент Шези (в зависимости от гидравлического радиуса и коэффициента шеро-
ховатости смачиваемого трубопровода, м0,5/с); Я — гидравлический радиус, равный: • при полном наполнении труб:
Л = ';
4
(3)
R =®,
X
(4)
Xi = 3,14rp1/180;
(5)
Х2 = 3,14rP2/180.
(6)
• при различной степени наполнения трубы (безнапорный режим):
где С — внутренний диаметр трубопровода; I — гидравлический уклон; ю — площадь живого сечения потока; х — величина смоченного периметра трубы,
Н
изменяющаяся в диапазоне от — = 0,1 до 0,8.
й
Смоченные периметры %1 и х2, м, определяются по формулам:
На рис. 1 представлен в виде эскиза экспериментальный участок с трубками Пито и пьезометрами, на рис. 2 приведена схема для определения параметра а при различных наполнениях.
Центральные углы Р1 и Р2 (рис. 2) определяются при Н1п < r Р1 = 2а1 и Н1п > r Р1 = 360 - 2а1 и аналогично при Н2п < r р2 = 2а2 и Н2п > r Р2 = 360 - 2а2.
Косинусы половины центральных углов а1 и а2 рассчитываются по формуле cos а1 = аJ/r и cos а2 = а^/r.
Промежуточный параметр а (рис. 2) устанавливается по формулам:
• для точки 1 при Н1 п < r а1 = r - Н1 п - s и при Н1п > r а1 = Н1п - r - s (где r — радиус трубы, м);
• для точки 2 при Н2п < r а2 = r - Н2п - s, при
Н2п > r а2 = Н2п - r - s-
Гидравлические радиусы R1 и R2 рассчитываются по формулам:
R1 = ®1/Х1;
(7)
Рис. 1. Эскиз опытного гидравлического стенда Fig. 1. Sketch of an experimental hydraulic stand
< П
to i н
О Г
0 сл
t CO
1 —
y 1 _
u -
r i
n °
— 3
0 —
01
о n
CO CO
n NJ a 0
— 6
r 6 t (
g о
• )
mi
® 7
. DO
■ т
s □
s у
с о
<D Ж
О О
о о
10 10
10 10
N N N N О О
N N * *
¡г (u
U 3 > 1Л С И 2
U N
il Л ^
<D <D
О ё
(2):
= ®2/X2. (8)
Коэффициент Шези определяется по формуле
С = v/JRi;
коэффициент Дарси — по формуле:
1 = 8g/C2,
(9)
где X — коэффициент гидравлического трения; g — ускорение свободного падения, м/с2.
Рис. 2. Схема для определения параметра а при различных наполнениях
Fig. 2. Scheme for determining the parameter a for various fillings
Число Рейнольдса Re определяется по формуле: 4vR
Re =
(10)
где V — значение кинематической вязкости жидкости, при температуре 20 °С, V = 1,03 10-6, м2.
Методика проведения экспериментов
Эксперименты проводились в лаборатории кафедры водоснабжения и водоотведения НИУ МГСУ схема установки показана на рис. 3.
от
ОТ
Е О
CL ° ^ с
ю °
S 1
о ЕЕ
а> ^
£
от °
■8 г
El
О (Я
Рис. 3. Общий вид гидравлического стенда со стороны накопительной емкости
Fig. 3. General view of the hydraulic stand from the side storage capacity
Исследования выполнены с помощью трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД) ГОСТ 18599-83 110С 200 номинальным диаметром 100 мм.
Методика проведения экспериментов по определению гидравлических элементов потока состоит в следующем.
1. Эксперимент осуществляется при различных уклонах трубопровода, устанавливаемых с помощью механического домкрата. При этом другие трубопроводы отключаются с помощью шаровых стальных 81.37.0 вентилей фирмы «Балломакс» типа КШТ Ду 100 Ру 16, расположенных вблизи промежуточной емкости.
2. Накопительная емкость заполняется водой до установленного уровня. Включаются насосные установки, которые подают воду от накопительной емкости в промежуточную. Через верхнюю часть промежуточной емкости (успокоительную зону) вода поступает на испытуемый трубопровод с заранее определенным предварительным наполнением. Оно регистрируется визуально по расположению зеркала воды относительно поперечного сечения торцов трубопроводов с отводом избытка воды через воронку на переливном трубопроводе (рис. 4).
Рис. 4. Узел стабилизации зеркала воды перед входом в трубопроводы и отвода излишков в переливной трубопровод
Fig. 4. Unit for stabilizing the water surface before entering the pipelines and draining excess into the overflow pipeline
3. В двух точках исследуемого участка размещены пьезометры и трубки Пито. После относительной стабилизации уровней поднятия воды производится замер показаний. Одновременно объемным методом производится замер объема воды в мерный карман с фиксацией времени наполнения посредством секундомера.
4. Для сравнения расчетных величин скоростей потока, определенных через величины скоростных напоров, проведена серия экспериментов с использованием поплавков в виде круглой поролоновой пробки диаметром 2 см и толщиной 0,3 см. Поплавок
V
вводился в трубопровод через технологическое отверстие в точке 1 (рис. 1) и задерживался на выходе из трубы при ее изливе. По времени течения поплавка /, замеренного секундомером, и известном значении пути движения потока воды средняя скорость подсчитывалась по формуле V =
По результатам экспериментов и проведенных замеров установлены расчетные значения коэффициентов Шези С, коэффициента гидравлического трения и другие характеристики.
В период экспериментов определялись значения минимально допустимых уклонов в зависимости от диаметра трубопровода. Как известно, система параметров «диаметр С - наполнение к/С - расход 0> -скорость V - уклон /» тесно связана. Работа сети в безнапорном режиме осуществляется при неполном заполнении труб. Это предусматривает создание определенного резерва пропускной способности сети
в условиях неравномерного потока очищенных сточных вод (СВ).
Минимально допустимые диаметры и уклоны, обеспечивающие в трубах самоочищающие скорости, необходимо подбирать, исходя из опыта эксплуатации водоотводящих сетей1. В табл. 1. представлены значения минимальных уклонов и диаметров труб в зависимости от заданной пропускной способности трубопровода.
Расчетные скорости движения СВ следует принимать в зависимости от степени наполнения труб. При наибольшем расчетном наполнении труб в сети бытовой и дождевой канализации наименьшие скорости Vmm необходимо принимать1 по табл. 2.
1 СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85.
Табл. 1. Рекомендуемые значения минимальных уклонов и диаметров труб в зависимости от заданной пропускной способности трубопровода
Table 1. Recommended values of minimum slopes and pipe diameters depending on the given pipeline throughput
Расход, л/с Discharge, l/s Скорость, м/с Velocity, m/s Наполнение h/d Filling h/d Минимальный уклон Minimum slope Минимальный диаметр, мм Minimum diameter, mm
5 0,84 0,3 0,0040 200
10 1,08 0,4 0,0050 200
20 0,98 0,6 0,0050 250
50 1,08 0,7 0,0025 315
100 1,26 0,6 0,0025 400
200 1,46 0,75 0,0025 500
500 1,17 0,75 0,0017 630
500 1,17 0,75 0,0014 800
1000 1,17 0,8 0,0013 1000
1000 1,17 0,8 0,0011 1200
< П
to i н
О Г s 2
o w
n S
y _
u -
r ! n °
— 3 o —
oi
о n
Табл. 2. Минимальные скорости при наибольшем расчетном наполнении труб в сети бытовой и дождевой канализации
Table 2. Minimum velocity at the highest calculated filling of pipes in the domestic and rain sewer network
Внутренний диаметр трубы, мм Pipe inner diameter, mm Скорость, м/с, при наполнении h/d Velocity, m/s, when filling h/d
0,6 0,7 0,75 0,8
150-250 0,7 - - -
300-400 - 0,8 - -
450-500 - - 0,9 -
600-800 - - 1 -
900-1000 - - 1,15 -
1000-1200 - - - 1,15
1200-1500 - - - 1,3
Свыше 1500 Over 1,500 - - - 1,5
E M c 41
— 3 a 0
— 6 a
> 6 о о
о
c о
• )
mi
® 7
. DO ■
s □
s у с о <D Ж
ОО
О о 10 10 10 10
сч N сч N о о
N N
К (V U 3 > (Л
с и to N
ïi <D dj
о %
В отношении теории гидравлического подобия стоит отметить следующее. Для точного гидравлического моделирования требуется поддерживать геометрическое, кинематическое и динамическое сходство между моделью и натурой. В данном случае вместо натуры учитываются гидравлические характеристики потока, полученные с помощью имитационной модели, но в масштабе. Полного динамического подобия часто достичь невозможно, поэтому в гидравлическом эксперименте только фокусируется наиболее релевантное соотношение сил. Возможно осуществлять подобие с использованием числа Фруда, которое представляет собой отношение между силой инерции и силой тяжести по уравнению (11):
Сн ^
(13)
V2
F - —. r gl
(11)
В нашем случае гидравлическое подобие достигнуто с помощью числа Фруда, где оно в модели и в натуре должно быть одинаковым, а масштабный коэффициент для длины Ьг определяется уравнением (12) с помощью длин модели Ьм и натуры Ьн.
L- Lh Lr = L. •
(12)
Чтобы найти гидравлическое подобие между числами Фруда и Шези, можно написать формулу Шези для модельного и натурного потоков с гидравлическим радиусом R на базе уравнения (13) [25]:
Табл. 3. Расчетные значения гидравлических параметров полиэтиленовых труб 100 мм Table 3. Design values of hydraulic parameters of polyethylene pipes 100 mm
где Ум — скорость в модели, м/с; ¥н — скорость в натуре, м/с; См — коэффициент Шези модели; Сн — коэффициент Шези натуры; /м — гидравлический уклон в модели; /н — гидравлический уклон в натуре; Ям — гидравлический радиус в модели; Ян — гидравлический радиус в натуре.
Это выражение является более общим для требования подобия по Фруду. Отсюда видно, что при изменении гидравлического радиуса от Ян до Ям соотношение скоростей для модели и натурального потока в этом случае будет более сложным, чем этого требует динамическое подобие по Фруду, так как здесь учитывается роль гидравлического сопротивления и, возможно, в общем случае неравномерности уклонов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты экспериментальных исследований
Сущность методики состоит в следующем:
• снятие показаний давлений с пьезометров и трубок Пито в двух точках потока, расположенных на определенном расстоянии, и установление величин наполнения и скоростных напоров V2/2g в этих живых сечениях с последующим расчетом скоростей воды в каждом сечении, подсчетом средней скорости потока и потерь напора на экспериментальном участ-
Номер Number Наполнение h/d Filling h/d Живое сечение ю, м2 Living section ю, m2 Смоченный периметр х, м Wetted perimeter х, m Гидравлический радиус R, м Hydraulic radius R, m Re ■ 103 Коэффициент Шези С, м0,5/с Chezy coefficient C, m0,5/s Коэффициент гидравлического трения 1 Hydraulic friction coefficient 1
1 0,1 0,00041 0,065079 0,0063 5,82291 42,5 0,043405
2 0,15 0,00074 0,07957 0,0093 11,41281 46,5 0,036259
3 0,2 0,00112 0,092562 0,0121 18,46718 50,5 0,030742
4 0,25 0,00153 0,104082 0,0147 25,60368 52,5 0,028444
5 0,3 0,00198 0,115789 0,0171 33,46951 54,5 0,026395
6 0,35 0,00245 0,126943 0,0193 41,37320 56,3 0,024734
7 0,4 0,00293 0,136916 0,0214 49,94718 58 0,023306
8 0,45 0,00343 0,14721 0,0233 57,72970 59,3 0,022295
9 0,5 0,00393 0,1572 0,025 65,63106 60,5 0,021419
10 0,55 0,00443 0,165299 0,0268 73,52046 61,5 0,020728
11 0,6 0,00492 0,176978 0,0278 79,54578 62,5 0,02007
12 0,65 0,0054 0,1875 0,0288 83,96178 63.3 0,019566
13 0,7 0,00587 0,198311 0,0296 87,90337 64 0,019141
14 0,75 0,00631 0,20894 0,0302 92,41786 65 0,018556
15 0,8 0,00674 0,221711 0,0304 95,98135 66 0,017998
от "
от Е —
е §
CL ° ^ с ю °
S 1
о ЕЕ
СП ^
~Z. £ £
от °
Si
О И
ке по формуле Дарси - Вейсбаха /' = в ши-
роком диапазоне уклонов трубопроводов (0,0050,03);
• замер расхода протекаемой воды объемным методом с последующим расчетом средних значений гидравлических элементов потока (живого сечения, смоченного периметра, гидравлического радиуса) для трубопровода соответствующего диаметра и определения величин коэффициентов С и X.
По данной методике рассчитаны гидравлические характеристики полиэтиленовых труб ПНД ГОСТ 18599-83 110 С 200 диаметром 100 мм. Основной гидравлической характеристикой потока является гидравлический радиус. Для удобства проведения гидравлического расчета при различных значениях наполнения к/С в трубах в интервале от 0,1 до 0,8 подсчитаны значения соответствующих гидравлических параметров, которые представлены в табл. 3.
Как видно из табл. 3, с увеличением наполнения трубы увеличиваются значения всех гидравлических параметров, кроме коэффициента гидравлического трения. Результаты расчета числа Рейнольдса показали, что наименьшее его значение 5,82291 наблюдается при наполнении к/С = 0,1 и наибольшее 95,981135 при наполнении к/С = 0,8, что подтверждает турбулентный режим течения воды.
Эти результаты аналогичны данным, приведенным в работе [26], где в качестве труб были использованы двухслойные гофрированные трубы «КОР-СИС ». Для каждого выбранного диаметра трубопровода рассчитываются значения пропускной способности (расхода СВ) д, л/с, и скорости потока V, м/с, для различных значений наполнения к/С и уклона трубопровода / с учетом величин проходных диаметров для труб «КОРСИС». Участки с пропускной способностью д < 5 л/с и д > 1000 л/с не рассчитываются.
Результаты также показали, что коэффициент Шези увеличивается с увеличением наполнения трубы, тогда как коэффициент гидравлического трения уменьшается из-за обратной зависимости (9) между двумя коэффициентами. Также уменьшается трение между жидкостью и трубой по мере увеличения в ней наполнения, о чем можно судить по величине гидравлического радиуса.
Для исследуемой полиэтиленовой трубы получены значения скоростей V, м/с, и расходы Q, м3/с, при уклонах 0,005-0,03 и различных значениях наполнения к/С (табл. \).
Как следует из табл. \, максимальный расход 0,013\53 м3/с и скорость 1,996 м/с наблюдаются при уклоне 0,03 и наполнении полиэтиленовой трубы к/С = 0,8, а минимальный расход 0,00009 м3/с и скорость 0,238 м/с при наполнении к/С = 0,1. Использование табл. \ позволяет выбрать соответствующие гидравлические параметры для обеспечения наиболее эффективной транспортирующей способности трубопровода.
На рис. 5 показана взаимосвязь между скоростью, расходом и наполнением трубы в интервале к/С = 0,1 до к/С = 0,8, полученными в результате стендовых испытаний полиэтиленовой трубы. Так, например, при уклоне I = 0,01 и наполнении к/С = 0,6 скорость 1,0\2 м/с (расход 0,00512 м3/с) превышает минимально рекомендуемую1 величину для трубы диаметром 100 мм.
i = 0,005 i = 0,02
i = 0,01 i = 0,025
i= 0,015 i = 0,03
i = 0,005 i = 0,02
h/d
i = 0,01 i = 0,025
i = 0,015 i = 0,03
h/d b
Рис. 5. Иллюстрация взаимосвязи между скоростью (a) и расходом (b) при изменении наполнения в трубе в интервале от 0,1 до 0,8
Fig. 5. Illustration of the relationship between velocity (a) and flow rate (b) when the filling in the pipe varies from 0.1 to 0.8
Необходимо отметить, что увеличение уклона приводит к увеличению скорости и расхода потока воды в трубе. В ходе эксперимента при температуре воды 18-20 °С определены значения скоростных напоров, а также расходов воды и средних скоростей. Как следует из рис. 5, при уклоне / = 0,005 и наполнении к/С = 0,6 скорость составляет 0,7368 м/с и расход 0,003625 м3/с, а при уклоне 0,03 скорость и расход соответственно равны 1,80\ м/с и 0,008878 м3/с. Сравнивая эти параметры с минимально допустимыми во избежание отложений, устанавливаем, что они соответствуют требованиям1.
< п
to i н
о Г S
0 сл
t СО
1 — y 1
J со
u -
r !
n °
— 3
o —
oi
о n
CO CO
n 3 — 6
• )
mi
® 7
. DO
■ т
s □
s у
с о
<D X
, ,
О О
10 10
10 10
a
Вестник МГСУ • ISSN 1997-0935 (Print) ISSN 2304-6600 (Online) • Том 17. Выпуск 4, 2022 Vestnik MGSU • Monthly Journal on Construction and Architecture • Volume 17. Issue 4, 2022
Табл. 4. Расчетные величины гидравлических параметров трубы диаметром 100 мм
Table 4. Calculated values of hydraulic parameters of a pipe with a diameter of 100 mm
/ = 0,005 / = 0,01 /=0,015 / = 0,02 / = 0,025 Уклон / = 0,03
Наполнение h/d Filling h/d Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge O, m3/s Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge О, m3/s Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge О, m3/s Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge О, m3/s Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge О, m3/s Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход О, м3/с Discharge О, m3/s
0Д 0,238 0,00009 0,337 0,00013 0,413 0,000169 0,4767 0,000195 0,532 0,000218 0,5842 0,000239
0,15 0,316 0,00023 0,4434 0,00032 0,5465 0,000465 0,6278 0,000537 0,705 0,000601 0,773 0,000658
0,2 0,393 0,00044 0,557 0,00062 0,6801 0,000762 0,7856 0,000879 0,878 0,000983 0,9618 0,001077
0,25 0,4485 0,00071 0,633 0,00101 0,7762 0,001244 0,8963 0,001436 1,002 0,001607 1,0984 0,001761
0,3 0,504 0,00099 0,709 0,00140 0,8723 0,001727 1,007 0,001993 1,126 0,00223 1,235 0,002444
0,35 0,552 0,00137 0,7775 0,00194 0,955 0,002385 1,1035 0,002587 1,2334 0,003079 1,3523 0,003375
0,4 0,601 0,00175 0,846 0,00248 1,038 0,003043 1,2 0,003516 1,3408 0,003928 1,4696 0,004306
0,45 0,638 0,00220 0,9015 0,00312 1,1044 0,003822 1,276 0,0044 1,4299 0,004937 1,5631 0,005408
0,5 0,676 0,00265 0,957 0,00376 1,1708 0,004601 1,352 0,005313 1,519 0,005946 1,6566 0,006511
0,55 0,7064 0,00314 0,9995 0,00444 1,2236 0,005441 1,4125 0,006281 1,583 0,007026 1,7303 0,007694
0,6 0,7368 0,00362 1,042 0,00512 1,2765 0,006281 1,473 0,00725 1,647 0,008107 1,804 0,008878
0,65 0,7507 0,00405 1,072 0,00579 1,3122 0,007098 1,515 0,008194 1,6935 0,009161 1,855 0,010034
0,7 0,7647 0,00448 1,102 0,00646 1,3348 0,007917 1,557 0,009139 1,74 0,010215 1,906 0,011189
0,75 0,788 0,00498 1,1262 0,00710 1,378 0,008705 1,592 0,010058 1,7795 0,011237 1,951 0,012321
0,8 0,813 0,00548 1,1505 0,00775 1,408 0,00949 1,627 0,01096 1,819 0,01226 1,996 0,013453
Эти результаты аналогичны результатам, полученным в работе [9]. Авторы рассматривают вопросы, связанные с применением в мелиоративной отрасли полиэтиленовых двухслойных гофрированных труб «КОРСИС» большого диаметра в качестве сбросных и проводящих коллекторов вместо некоторых проводящих каналов. Приводятся данные гидравлических характеристик исследованных труб «КОРСИС» диаметром 200, 315, 400 и 500 мм. Установлено, что при уклонах больше 0,001 и степени наполнения h/d больше 0,3 все трубопроводы обеспечивают незаиляющие скорости потока. Ограничением исследования является определение скоростей на уклонах 0,001-0,006.
Результаты гидравлического подобия
Моделирование выполняется из условия соблюдения равенства для модели (труба диаметром 100 мм) и натуры, которое учитывает результаты имитационной модели (пластмассовые трубы диаметрами 1200 и 2200 мм) по критерию Фруда. Критерий Фруда характеризует соотношение между силами инерции и силами тяжести. Эти условия обуславливают следующие масштабы для определяемых параметров: масштабные коэффициенты трубы Фруда 1200 мм (Lr = 12) и трубы 2200 мм (Lr = 22), т. е. эти масштабы применяются для расчета гидравлического радиуса.
Различие в типе материала между натурой и моделью, а также значительные расхождения в диаметрах натуры и модели приводят к необходимости поиска гидравлического подобия, т. е. использования уравнения (13).
В табл. 5 показаны результаты гидравлического подобия между моделью (диаметр полиэтиленовой трубы 100 мм) и натурой (пластмассовая труба диаметром 1200 мм для расхода 1,16 м3/с).
Представленные данные показывают, что пропускная способность трубопроводов в безнапорном режиме зависит как от величины уклона в трубопроводе, так и в большей степени от наполнения трубы. Как видно, скорость и расход рассчитаны для пластмассовой трубы диаметром 1200 мм и ее наполнением h/d в диапазоне 0,1-0,8.
Так, при уклоне i = 0,0009 и наполнении h/d = 0,8 величины скорости и расхода составят соответственно 1,194681 и 1,157646 м3/с, а при уклоне 0,001 соответственно 1,258893 и 1,16033 м3/с. Сравнивая эти параметры с минимально допустимыми во избежание отложений, можно отметить, что они удовлетворяют требованиям1. Для наглядности по данным табл. 5 построены графики изменения коэффициентов гидравлического трения и чисел Рейнольдса в диапазоне наполнения трубы 0,1-0,8 (рис. 6).
Из графика следует, что с увеличением наполнения в трубе значение коэффициента гидравличе-
Табл. 5. Гидравлическое подобие для пластиковой трубы диаметром 1200 мм Table 5. Hydraulic similitude for 1,200 mm plastic pipe
Номер Number Наполнение h/d Filling h/d Гидравлический радиус R, м Hydraulic radius R, m Живое сечение ю, м2 Living section ю, m2 Коэффициент Шези С, м0,5/с Chezy coefficient C, m0,5/s Уклон i Slope i Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход Q, м3/с Discharge Q, m3/s Уклон i Slope i Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход Q, м3/с Discharge Q, m3/s
1 0,1 0,0756 0,033833 42,37279 0,0009 0,349734 0,011833 0,001 0,368532 0,012469
2 0,15 0,1116 0,073243 46,30479 0,0009 0,464353 0,034011 0,001 0,489311 0,035839
3 0,2 0,1452 0,123636 50,48707 0,0009 0,577502 0,0714 0,001 0,608542 0,075238
4 0,25 0,1764 0,182196 52,2738 0,0009 0,659058 0,120078 0,001 0,694481 0,126532
5 0,3 0,2052 0,246308 54,46441 0,0009 0,740614 0,182419 0,001 0,780421 0,192224
6 0,35 0,2316 0,313559 56,14884 0,0009 0,811148 0,254343 0,001 0,854746 0,268013
7 0,4 0,2568 0,385321 58,05611 0,0009 0,883153 0,340297 0,001 0,930621 0,358588
8 0,45 0,2796 0,456618 59,06403 0,0009 0,937523 0,42809 0,001 0,987913 0,451099
9 0,5 0,3 0,525539 60,4167 0,0009 0,993363 0,522051 0,001 1,046755 0,55011
10 0,55 0,3216 0,603794 60,97666 0,0009 1,038035 0,626759 0,001 1,093827 0,660447
11 0,6 0,3336 0,649616 62,44642 0,0009 1,082707 0,703344 0,001 1,1409 0,741147
12 0,65 0,3456 0,697114 62,51014 0,0009 1,103133 0,769009 0,001 1,162424 0,810342
13 0,7 0,3552 0,736319 62,80953 0,0009 1,123705 0,827405 0,001 1,184102 0,871877
14 0,75 0,3624 0,766427 64,07713 0,0009 1,157944 0,887479 0,001 1,220181 0,935179
15 0,8 0,3648 0,969 65,89221 0,0009 1,194681 1,157646 0,001 1,258893 1,16033
< П
tT
iH
о
(Л
с
0 «
t CO
1 z y 1
J со
U -
r I
n °
» 3
о »
oî
о n
со со
м со о
»66
о о
0)
о
c n
• )
[M
® 7
. DO ■ т
s У с о
(D Ж , ,
2 2 О О 10 10 10 10
0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 ^ 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
h/d a
сч N
N N
О О
N N
К <D U 3 > 1Л С И 2
U N
il Л 5
<D <D
О ё
<л w
E о
CL ° ^ с
ю о
s 1
о EE
fee
a> ^
<л
(Л
■8 El
О И
4 с*
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
h/d b
Рис. 6. Иллюстрация зависимости между коэффициентами гидравлического трения (a) и числом Рейнольдса (b) от наполнения для пластмассовой трубы диаметром 1200 мм
Fig. 6. Illustration of the relationship between hydraulic friction coefficients (a) and Reynolds number (b) on filling for a plastic pipe with a diameter of 1200 mm
ского трения уменьшается, а значение числа Рейнольдса увеличивается.
В табл. 6 приведены аналогичные данные по гидравлическому подобию, но между моделью (диаметр полиэтиленовой трубы 100 мм) и натурой (2200 мм) при расходе 4,63 м3/с.
Из табл. 6 видно, что при уклоне трубы 0,0005 и наполнении к/й = 0,8 скорость и расход воды составляют соответственно 1,205871 м/с и 3,928728 м3/с, а при уклоне 0,0008 — соответственно 1,525323 м/с и 4,630134 м3/с. Сравнивая эти па-
раметры с минимально допустимыми значениями, видно, что они удовлетворяют требованиям1.
Несмотря на использование гидравлического подобия во многих публикациях [17-20], не учитывалась существенная разница между диаметрами модели и натуры, как в нашей работе, где разница составила 12 раз для диаметра 1200 мм и в 22 для диаметра 2200 мм (уравнение (13)). Таким образом, настоящая работа указывает на пробел в недавних исследованиях.
Табл. 6. Гидравлическое подобие для пластмассовой трубы диаметром 2200 мм Table 6. Hydraulic similarity for a plastic pipe with a diameter of2,200 mm
Номер Number Наполнение h/d Filling h/d Гидравлический радиус R, м Hydraulic radius R, m Живое сечение ю, м2 Living section ю, m2 Коэффициент Шези С, м0,5/с Chezy coefficient C, m0,5/s Уклон i Slope i Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход Q, м3/с discharge Q, m3/s Уклон i Slope i Скорость V, м/с Velocity V, m/s Расход Q, м3/с Discharge Q, m3/s
1 0,1 0,1386 0,1972 42,40535 0,0005 0,35301 0,069614 0,0008 0,446528 0,088055
2 0,15 0,2046 0,356 46,34038 0,0005 0,468703 0,166858 0,0008 0,592869 0,211061
3 0,2 0,2662 0,539 50,52587 0,0005 0,582912 0,314189 0,0008 0,737333 0,397423
4 0,25 0,3234 0,741 52,31398 0,0005 0,665231 0,492936 0,0008 0,841461 0,623522
5 0,3 0,3762 0,958 54,50627 0,0005 0,747551 0,716154 0,0008 0,945588 0,905873
6 0,35 0,4246 1,184 56,19198 0,0005 0,818746 0,969396 0,0008 1,035644 1,226202
7 0,4 0,4708 1,415 58,10072 0,0005 0,891425 1,261366 0,0008 1,127576 1,59552
8 0,45 0,5126 1,657 59,10942 0,0005 0,946305 1,568027 0,0008 1,196994 1,983419
9 0,5 0,55 1,899 60,46313 0,0005 1,002668 1,904066 0,0008 1,268288 2,40848
10 0,55 0,5896 2,14 61,02352 0,0005 1,047758 2,242202 0,0008 1,325324 2,836193
11 0,6 0,6116 2,38 62,49441 0,0005 1,092848 2,600979 0,0008 1,382359 3,290015
12 0,65 0,6336 2,613 62,55818 0,0005 1,113465 2,909485 0,0008 1,408438 3,680249
13 0,7 0,6512 2,839 62,8578 0,0005 1,134231 3,220081 0,0008 1,434704 4,073126
14 0,75 0,6644 3,056 64,12638 0,0005 1,16879 3,571822 0,0008 1,478419 4,518049
15 0,8 0,6688 3,258 65,94285 0,0005 1,205871 3,928728 0,0008 1,525323 4, 63013
< П
tT
iH
О Г s 2
О м
n S
У
J со
U -
r I
n о
§ 3
о » 0?
n
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
Проведение лабораторных исследований по определению гидравлических характеристик полиэтиленового трубопровода диаметром 100 мм в качестве модели и обоснование гидравлического подобия модели и натуры в виде пластмассовых труб диаметрами 1200 и 2200 мм позволило запроектировать самотечную систему магистральных трубопроводов
для транспортировки очищенных сточных вод в г. Кер-бела (Ирак).
Полученные результаты коррелируются с требованиями СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85» и дают возможность рассматривать представленные практические и теоретические наработки в качестве базы для проектирования иных объектов технического водоснабжения на территории Ирака и других арабских стран.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Erkin Tas, Necati Agiralioglu. Comparison of friction losses in long polyethylene pipe systems using different formulas // International Symposium on Urban Water and Wastewater Management. 2018. Pp. 602-609. URL: https://www.researchgate.net/ publication/344071269
2. SirajAbduro, Golla Sreenivasu. Assessments of urban water supply situation of Adama Town, Ethiopia // Journal of Civil Engineering Research. 2020. Vol. 10. Issue 1. Pp. 20-28. DOI: 10.5923/j.jce.20201001.03
3. Rezagama A., Handayani D.S., Zaman B.,
Putra R.R.S. Design optimization of water distribution
suburban area in Mranggen, Semarang, Indonesia // IOP
Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 448. DOI: 10.1088/1755-1315/448/1/012066
4. Utsev Joseph Terlumuna, Ekwule Oloche Robert. Evaluation of municipal water distribution network using watercard and watergems // Journal of Engineering and Sciences. 2019. Vol. 5. No. 2. Pp.147-156.
5. Shinde Parmanand Bhaskar, More Ashok B., Ankush K. Rout, Gadhe Mayuri Rajendra. Feasibility analysis of water distribution system for Yavatmal City using WaterGems software // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017. Vol. 6. Issue 7. D0I:10.15680/ IJIRSET.2017.0607132
со со
§ 3 « 0
§ 66 r 6 о о
о
о
c n
• )
тм
® 7
. DO
■ T
s □
s У
с о
<D *
2 2
О О
2 2
2 2
сч N сч N
0 о
N N
¡É ai
U 3 > (Л С И
ta N
Sí
1 ?
<D dj
o %
<л
(Л
E О
DL ° ^ с
ю о
S 1
о ЕЕ
feo
a> ^
w
(Л
El
о и
6. Arunjyoti Sonowal, Senapati S.C., Sirisha Adamala. A mathematical model for the selection of an economical pipe size in pressurized irrigation systems // African Journal of Agricultural Research. 2016. Vol. 11. Issue 8. Pp. 683-692. DOI: 10.5897/AJAR2015.10648
7. ШтепаБ.Г. Технико-экономические проблемы применения полимерных трубопроводов в мелиорации и в водном хозяйстве // Полимерные трубы. 2011. Т. 34. № 4. С. 35-37.
8. Митрахович А.И., Макоед В.М., Серге-еня А.П., Лавушев С.М. Из опыта применения на осушительных системах коллекторов из труб большого диаметра // Мелиорация. 2019. Т. 88. № 2. С. 13-17.
9. Митрахович А.И., Макоед В.М., Лавушев С.М., Сергееня А.П. Условия применения двухслойных гофрированных полиэтиленовых труб «кор-сис» на мелиоративных объектах // Мелиорация. 2020. Т. 91. № 1. С. 15-23.
10. George Rubeiz C. Case studies on the use of HDPE pipe for municipal and industrial projects in North America // Pipeline Division Specialty Congress. 2004. DOI: 10.1061/40745(146)22
11. Hajibabaei M., Nazif S., Tavanaei Sereshgi F. Life cycle assessment of pipes and piping process in drinking water distribution networks to reduce environmental impact // Sustainable Cities and Society. 2018. Pp. 538-549. DOI: 10.1016/j.scs.2018.09.014
12. Diogoa A.F., Vilelaa F.A. Head losses and friction factors of steady turbulent flows in plastic pipes // Urban Water Journal. 2014. Vol. 11. Issue 5. Pp. 414425. DOI: 10.1080/1573062X.2013.768682
13. Боровков В.С., Волынов М.А., Писарев Д.В. Локальное подобие течения и распределение скоростей в турбулентных потоках // Magazine of civil engineering. 2012. № 6. С. 12-19.
14. Valentin Heller. Scale effects in physical hydraulic engineering models // Journal of Hydraulic Research. 2011. Vol. 49. Issue 3. Pp. 293-306. DOI: 10.1080/00221686.2011.578914
15. Jung Hwan Kima, Soon Ho Kwona, Kwang Seok Yoonb, Du Han Leeb, Gunhui Chunga. Hydraulic experiment for friction loss coefficient in non-circular pipe // 12th International Conference on Hydroinformatics. 2016. Vol. 154. Pp. 773-778. DOI: 10.1016/j. proeng.2016.07.582
16. Maurizio Leopardi. On roughness similarity of hydraulic models // Journal of Hydraulic Research. 2004. Vol. 42. Issue 3. Pp. 239-245. DOI: 10.1080/00221686. 2004.9728389
17. ИвановскийЮ.К., МоргуновК.П., РябовГ.Г. Лабораторные исследования автодорожного водопропускного сооружения // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2018. Т. 10. № 2. С. 318-330. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-318-330
18. Моргунов К.П., Ивановский Ю.К., Баранов А.Ю. Экспериментальное определение коэффициента шероховатости металлических спиральнови-тых гофрированных труб // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2020. Т. 12. № 2. С. 325-335. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-323-335
19. Xin-Guo Yu, Ki-Yong Choi. Systematic and exact scaling analysis of the single-phase natural circulation flow: The hydraulic similarity // Progress in Nuclear Energy. 2016. Vol. 89. Pp. 78-87. DOI: 10.1016/j. pnucene.2016.02.001
20. Аношкин Ю.И., ДобровА.А., Легчанов М.А., Субарев М.А., Хробостов А.Е. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления вставок из упруго-пористого проволочного материала в канале круглого сечения // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2019. Т. 124. № 1. С. 92-99.
21. Алтунин В.И., Черных О.Н. О гидравлическом режиме дорожных водопропускных труб из гофрированного металла // Дороги и мосты. 2015. Т. 1. № 33. С. 234-247.
22. Алтунин В.И., Черных О.Н., Федотов М.В. Водопропускные трубы в транспортном строительстве: гидравлическая работа труб из металлических гофрированных структур. М. : МАДИ, 2012.
23. Черных О.Н., Алтунин В.И., Бурлаченко А.В. Повышение эффективности гидравлической работы дорожных водопропускных труб // Природо-обустройство. 2016. № 2. С. 42-47.
24. Ханов Н.В., Бурлаченко А.В. Гидравлические аспекты обеспечения надежной и безопасной работы трубчатых водопропускных сооружений из гофрированного металла // Природообустройство. 2016. Т. 5. С. 32-39.
25. Боровков В.С., Брянская Ю.В., Байков В.Н. Уточнение условий подобия равномерных широких открытых потоков при гидравлическом моделировании недеформируемых каналов // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2009. Т. 253. С. 22-27.
26. Воронов Ю., Пугачев Е., Перевозникова Е. Гидравлические основы расчета водоотводящих самотечных трубопроводов из пластмассовых труб // Полимерные трубы. 2006. Т. 12. № 3. С. 38-41.
Поступила в редакцию 7 марта 2022 г. Принята в доработанном виде 20 апреля 2022 г. Одобрена для публикации 20 апреля 2022 г.
Об авторах: Лейс Саид Абдуламир — аспирант кафедры гидравлики и гидротехники; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; преподаватель кафедры нефтяной инженерии; Университет Кербелы; г. Кербела, Ирак; РИНЦ ГО: 1063894; [email protected];
Владимир Александрович Орлов — доктор технических наук, профессор кафедры водоснабжения и во-доотведения; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 507689; [email protected];
Джумагулова Назира Тентимишовна — доктор технических наук, доцент кафедры гидравлики и гидротехники; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; [email protected].
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Erkin Tas, Necati Agiralioglu. Comparison of friction losses in long polyethylene pipe systems using different formulas. International Symposium on Urban Water and Wastewater Management. 2018; 602-609. URL: https://www.researchgate.net/publica-tion/344071269
2. Siraj Abduro, Golla Sreenivasu. Assessments of urban water supply situation of Adama Town, Ethiopia. Journal of Civil Engineering Research. 2020; 10(1):20-28. DOI: 10.5923/j.jce.20201001.03
3. Rezagama A., Handayani D.S., Zaman B., Pu-tra R.R.S. Design optimization of water distribution suburban area in Mranggen, Semarang, Indonesia. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020; 448. D0I:10.1088/1755-1315/448/1/012066
4. Utsev Joseph Terlumuna, Ekwule Oloche Robert. Evaluation of municipal water distribution network using watercard and watergems. Journal of Engineering and Sciences. 2019; 5(2):147-156.
5. Shinde Parmanand Bhaskar, More Ashok B., Ankush K. Rout, Gadhe Mayuri Rajendra. Feasibility analysis of water distribution system for Yavatmal City using WaterGems Software. International Journal of.In-novative Research in Science, Engineering and Technology. 2017; 6(7). D0I:10.15680/IJIRSET.2017.0607132
6. Arunjyoti Sonowal, Senapati S.C., Sirisha Adamala. A mathematical model for the selection of an economical pipe size in pressurized irrigation systems. Afr. J. Agric. Res. 2016; 11(8):683-692. DOI: 10.5897/ AJAR2015.10648
7. Shtepa B.G. Technical and economic problems of the use of polymer pipelines in land reclamation and water management. Polymer pipes. 2011; 34(4): 35-37.
8. Mitrakhovich A.I., Makoed V.M., Serge-enya A.P., Lavushev S.M. From the experience of using collectors from large diameter pipes on drainage systems. Reclamation. 2019; 88(2):13-17.
9. Mitrakhovich A.I., Makoed V.M., Lavushev S.M., Sergeenya A.P. Conditions for application of two-layer corrugated polyethylene pipes "korsys" on reclaim objects. Reclamation. 2020; 91(1):15-23.
10. George Rubeiz C. Case studies on the use of HDPE pipe for municipal and industrial projects in North America. Pipeline Division Specialty Congress. 2004. DOI: 10.1061/40745(146)22
11. Hajibabaei M., Nazif S., Tavanaei Sereshgi F. Life cycle assessment of pipes and piping process in drinking water distribution networks to reduce environmental impact. Sustainable Cities and Society. 2018; 538-549. DOI: 10.1016/j.scs.2018.09.014 < n
12. Diogoa A.F., Vilelaa F.A. Head losses and £ o friction factors of steady turbulent flows in plastic k | pipes. Urban Water Journal. 2014; 11(5):414-425. g* DOI: 10.1080/1573062X.2013.768682 S r
13. Borovkov V.S., Volynov M.A., Pisarev D.V. C Q Local flow similarity and velocity distribution in turbu- M I lent flows. Magazine of civil engineering. 2012; (6):12- § % 19. 2 9
14. Valentin Heller. Scale effects in physi- U 7 cal hydraulic engineering models. Journal of 3g Hydraulic Research. 2011; 49(3):293-306. O 2 DOI: 10.1080/00221686.2011.578914 n C(Pri
15. Jung Hwan Kima, Soon Ho Kwona, Kwang § )
§ I
Seok Yoonb, Du Han Leeb, Gunhui Chunga. Hydrau- a %
lic Experiment for Friction Loss Coefficient in Non- O 2
circular Pipe. 12th International Conference on Hy- ^ 0
droinformatics. 2016; (154):773-778. DOI: 10.1016/j. 2 6
proeng.2016.07.582 C 0
16. Maurizio Leopardi. On roughness similarity of § (
CD O
hydraulic models. Journal of Hydraulic Research. 2004; a i
42(3):239-245. DOI: 10.1080/00221686.2004.9728389 • )
17. Ivanovsky Yu.K., Morgunov K.P., Ry- < • abov G.G. Laboratory studies of the road culver. Bul- U o letin of the State University of the Sea and River Fleet 3 j named after Admiral S.O. Makarov. 2018; 10(2):318-330. j C DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-318-330 I ?
18. Morgunov K.P., Ivanovsky Yu.K., Bara- $ y nov A.Yu. Experimental determination of the roughness < K coefficient of metal spiral corporated pipes. Bulletin of C C the State University of the Sea and River Fleet named 0 0 after Admiral S.O. Makarov. 2020; 12(2):325-335. 2 2 DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-323-335
19. Xin-Guo Yu, Ki-Yong Choi. Systematic and exact scaling analysis of the single-phase natural circulation flow: The hydraulic similarity. Progress in Nuclear Energy. 2016; (89):78-87. DOI: 10.1016/j. pnucene.2016.02.001
20. Anoshkin Yu.I., Dobrov A.A., Legcha-nov M.A., Subarev M.A., Khrobostov A.E. Experimental investigations of hydraulic resistance of inserts from elastic-porous wire material in round channel. Proceedings of NSTU im. R.E. Alekseev. 2019; 124(1):92-99.
21. Altunin V.I., Chernykh O.N. On the hydraulic regime of road culverts made of corrugated metal. Roads and bridges. 2015; 1(33):234-247.
22. Altunin V.I., Chernykh O.N., Fedotov M.V. Culverts in transport construction: Hydraulic operation of pipes from metal corrugated structures. Moscow, MADI, 2012.
Received March 7, 2022.
Adopted in revised form on April 20, 2022.
Approved for publication on April 20, 2022.
23. Chernykh O.N., Altunin V.I., Burlachenko A.V. Improving the efficiency of hydraulic operation of road culverts. Environmental engineering. 2016; 2:42-47.
24. Khanov N.V., Burlachenko A.V. Hydraulic aspects of ensuring reliable and safe operation of tubular culverts made of corrugated metal. Environmental engineering. 2016; (5):32-39.
25. Borovkov V.S., Bryanskaya Yu.V., Bai-kov V.N. Refinement of similarity conditions for uniform wide-open flows in hydraulic modeling of non-deform-able channels. Izvestia VNIIG them. B.E. Vedeneeva. 2009; 253:22-27.
26. Voronov Yu., Pugachev E., Perevoznikova E. Hydraulic basis of calculation of water gravious flow pipelines from plastic pipes. Polymer pipes.2006; 12(3):38-41.
Bi o n o t e s : Layth Saeed Abdulameer—postgraduate student oh the Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe N N shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; Lecturer of the Department of Petroleum Engineering; University of
Kerbala; Kerbala; Iraq; ID RISC: 1063894; [email protected]; ^ ^ Vladimir A. Orlov — Doctor of Technical Sciences, Professor ofthe Department of Water Supply and Sanitation;
O 3 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse,
E jn Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 507689; [email protected];
¿Q Nazira T. Dzhumagulova — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Hydraulics
^ and Hydraulic Engineering; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, RussianFederation; [email protected].
• ^ Contribution of the authors: all authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication.
<u The authors declare no conflicts of interest.
of ---- "t^
o |
z ■ i
ot E —
^ W
E §
CL ° c
lt> o
S g
o EE
CD ^
TZ £ £
22 J
■8 El
O (fl
