CC BY
14МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА
Бутабоев Ал имардон Ал имжонович Саттаров Собидхон Мухтарович Худайкулов Совет Ишанкулович Жураев Адхам Менгзия ур.л и
Гулистанский государственный университет
В статье рассматривается надежность работы Джизакского водохранилища, которая зависит от многих факторов и многих параметров. В водовыпускной части водохранилища происходит процесс гидравлического удара. Оценивается сила действия и частота вибрации. Приводится рекомендации по сохранению надежности водохранилищ.
Ключевые слова: гидравлического удар, сила действия вибрации, частота вибрации.
СУВ ОМБОРИНИНГ ИШОНЧЛИЛИГИНИ МОДЕЛЛАШТИРИШ.
Ма;олада Жиззах сув омбори ишончлилиги х,а;ида суз боради, бу куп омиллар ва куплаб параметрларга боглик;. Сув омборининг сув чи;ариш жойида сув зарбаси жараёни келиб чи;ади. Тебранишнинг кучи ва частотаси бах,оланади. Сув омборларининг ишончлилигини таъминлаш буйича тавсиялар берилган.
Калит сузлар: сув зарбаси , Тебранишнинг кучи,Тебранишнингчастотаси
MODELING THE RELIABILITY OF THE RESERVOIR.
The article discusses the reliability of the Jizzakh reservoir, which depends on many factors and many parameters. The process of water hammer leads in the water outlet of the reservoir. The strength and frequency of vibration are evaluated. Recommendations are provided on maintaining the reliability of reservoirs.
Keywords: hydraulic blow, frequency of vibration, the strength of vibration.
DOI: 10.24411/2181- 0761/2020-10069
Надежность работы Джиззакского водохранилище зависеть от многих факторов и многих параметров. Одним из основных факторов является возникновение в водовыпускных сооружениях гидравлического удара, который приводит всю систему к вибрации. Поэтому надежность работы водохранилища обеспечивается: статистической устойчивостью тела плотины и его откосов при сейсмических колебаниях и осадках;
достаточной прочностью и устойчивостью крепления напорного откоса при воздействии волновой нагрузки с допустимой контактной фильтрацией иотсутствием суффозии при снижении уровня воды в водохранилище;
вибрационной устойчивостью грунта тела плотины, расположенного под подготовкой крепления при динамическом воздействии волн на напорный откос;
устойчивостью низового откоса при воздействии филырационного потока без образования выпоре, суффозии, большого фильтрационного расхода и высокого расположения выхода;
правильным режимом сифонных автоматов уровня верхнего бьефа и достоточной их пропускной способностью;
оптимальным режимом эксплуатации водовыпусков и водосбросов без захвата
воздуха на входе внутри безнапорной части труб при малых напорах, без кавитации и при достаточной пропускной способности;
надежной работой затворов, контрольно измерительных приборов, связи и транспорта;
волне устойчивостью откосов берегов водохранилище
Чтобы сохранять устойчивость плсяин, дамб и других сооружений надо систематически вести наблюдения за кривой депрессии в теле плотины, мутностью дренажных вод, их количеством, осадкой плотины и других сооружений, образованием трещин в плотине, за состоянием крепления откосовплотины и и дамб обвалования, своевременно проводить профилактический, текущий и капитальный ремонты всех сооружений.
Оптимальный режим работы водохранилищ возможен только при выполнении следующих условий;
Режим наполнения и сработки рассматривать только в каскаде водохранилищ, заполнять в первую очередь верховые водохранилища, расположенные в зоне прохладного климата, в целях сокращения испарения;
Рассмотрим в математической модели возникновение гидравлического удара в водовыпускном трубопроводе Джиззакского водохранилища. Как было приведено выше, при мгновенном ударе в нижнем конце водовыпускного трубопровода, движение жидкости будет нестационарным и для произвольного момента времени уравнение Бернулли с учетом потери напора, за счет инерционной силы запишем в виде:
ï 2g
■*>=7
■Я
mi'ï I 2g
■m
g
где
j =
dV dt
(1)
инерционный напор;
Я
представить также в дифференциальной форме, чем мы
V ( )
в трубе
коэффициент Дарси. Уравнение (1) можно
воспользуемся при
определении средней скорости воды
сIV
dt
= gsina-
2 dr,
^ (2)
Зная что в природе всякая жидкость это смесь, то Уравнение Бернулли (1) для смеси жидкостей, т.е. для многофазной жидкости, имеет следующий вид [11]:
1 о 1 о
^о + - РУС + - РУг + (А + Рг =
1
1
= К+-РУ;+-РУ;+У,-(РК+РУ:)- ЪР
2 2 а
(3)
Здесь А> А _ плотности фаз; - скорости первой и второй фазы. Сумму
произведений истинных плотностей и скоростей фаз смеси можно представить в виде:
где
Рем = A,/l + A,/2 ■
ptf +P2VÏ=AVCMPII.
рсм - плотность смеси;
Л =
/i+Л
V
р-1
Тогда уравнение Бернулли для смеси жидкостей принимает вид:
/ Л
О 2 ^
1ш
i\+fA
Р,
1
2'
gz = Pn+-a. AV2 +
о О ГЧ ' п см
+ Я — a.AV'+za.
см т см г h
а
Â+fA р,
dV
,_см
dt
(4)
После приведения подобных членов, содержащих коэффициенты концентрации фаз
смеси, уравнение приобретает вид:
г т 1 (IV Я п
А; 1гР я2 = Лсм — + эд, + АР тт + Уш
а ш g ш 2 dg
Считая пренебрежимо малыми силы сопротивления стенки трубы, имеем:
(5)
dt
Находим изменение скорости смеси во времени:
с1У„. Л...Л
d
О.1 V О _ ^^ V1
Введя следующие обозначения
(6)
d}L=dV_ gdt dt
%+f2P
<'K
л
dt d
VCM = vfiûg
t =
шп
V ^ , (7)
уравнение (7) напишем в виде через время действия гидравлического удара -г :
g
g dV
H dr
= g-
F
¿(А+/2Р)
Решив уравнение относительно времени действия гидравлического удара-г .получим обыкновенное дифференциальное уравнение:
^ = V2
7 СМ т / г г \ СМ
(1т ^(/1 +/2Р)
Полученное уравнение напишем в виде:
(8)
2
dV
dz ~ A2
где
A =
V
1 /10+/20Р
H о M,
(9)
/I -1 + 0.025
см
Дифференциальное уравнение преобразуем к разделенному виду:
¿К,. с1т
А2-V2 А
см
Интегрируя по частям, имеем:
отсюда получим
Потенцируя выражение, находим:
2, A + V„ -In-
А
А - Г
dz
dz 2Ä
Л-к, Ы)
В момент открытия клапана жидкость в трубе находилась в состоянии равновесия, а скорость равнялась нулю. Поэтому из равенства (10) при^ = 1 имеем:
1 —exp
V,, =A-
' т Л
2 A
v^y
1 + exp
f z ^
2A
(10)
Отсюда, согласно определению функции гиперболического тангенса, получим
V = Ath
U А
(11)
V
СМ 7
Учитывая равенство ат и формулу (11), составим уравнение закона движения
водной массы в наклонном трубопроводе:
dz
- sin а — - th. dr
' т ^
\4aj
или
sin adz = —th
v4 a j
dr
Значение А находится из формулы (3.8). Интегрируя, получим уравнение:
бшсж1 Ц0 ААХпсЬ
' г Л
K4Aj
2
Отсюда следует
8111«-
4 А
'- ln ch
4 А
В момент 1-Т труба полностью опорожняется, поэтому2^-^ ® . Тогда, потенцируя последнее равенство, будем иметь:
г н \ ( т л
ъхпа - 1псЪ —
и а)
4a
Если напишем в экспоненциальной функции, имеем:
(нЛ ( тЛ . (н
ехр
4a
exp
4a
= 2 exp
4a
sin а
/
Поле приведение простому виду, для определения времени гидравлического удара, приводящего к вибрацию трубопровода имеем уравнение:
ехр
Т 1 о — -2ехр
4 A F
/
\
V
Я
--sin а
4 А
ехр
/
T_ 4 А
+ 1 = 0
Решая последнее уравнение для промежутка времени гидравлического удара, находим момент и амплитуды гидравлического удара, который имеет вид:
/ ^ \
ехр
4 А
- ехр
H_
4Â"
-эта
1
ехр
Я . ^ — sin or 2А
■1
(12)
наполнять и опорожнять водохранилище, соблюдая допустимые скорости изменения уровня воды с целью недопущения оползней и разрушения сооружений (Рис.1.); предусматривать в проектах возможность полной сработки мертвого объема водохранилища в случае необходимости;
предусматривать в плотинах донные водосбросные сооружения, которые позволят использовать специальное устройство по сработки только теплого поверхностного слоя воды для уменьшения испарения и сокращения вредного влияния на сельхозкультуры полива холодной водой.
Для эффективной эксплуатации водохранилища надо обеспечить квалифицированными кадрами, создать нормальные бытовые условия для жизни эксплуатационного персонала, организовать регулярное повышение квалификации штата. Обслуживающий персонал должен вести регулярные наблюдения за уровнем и расходов водотока и наполнением водохранилище, оперативное управление техническими устройствами, тщательно и своевременно оформлять техническую документацию, составлять ежегодные отчеты с анализом режима работы водохранилища и состояния сооружений. От квалификаций и трудовой активности коллектива зависит и дальнейшее совершенствование технической эксплуатации водохранилищ путем внедрения достижений науки и передового опыта. Очень важно соблюдать весь комплекс мер по технике безопасности и иметь у плотины необходимое количество аварийных строительных материалов, обеспечивать добросовестную охрану сооружений водохранилища.
Одновременно надо выполнять мероприятия по охране окружающей среды: удалять различные захоронения из зоны затопления, добиваться уменьшения затопления и подтопления путем строительства дамб обвалования и дренажа, ставить очистные устройства на пути всех сбросов различных производств и поверхностного стока в водохранилища, поддерживать санитарное состояние водоема и окружающией территории.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Белесков Б.И., Перепелкина В.В. Определение энергии ветровых волн при расчетах устойчивости неукрепленных откосоз. -Изв. АН УзССР, сер. тахн.каук, № 5, 1985, с. 61-64.
2. Гришанин К.В. Устойчивость русл рек и каналов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974, 142 с.
3. Даманский Л,М. Сифонные регуляторы в мелиорации и малые сифонные водосбросы, управляемые впуском атмосферного воздуха.Автореф. дисс...КНД. Техн. Наук, М.,1954, 16с.
4. Замарин Б.А, Сифоны. - Тр. Ин-та гидротехники и мелиорации, т. 135 М., 1935, с. 74-84.
5. Хамидов А.А., Худайкулов С.И., Махмудов И.Э. «Гидромеханика» Ташкент "ФАН" -2008, 436 б
6. Худайкулов С.И. , Нишонов Ф.Х. «Математические модели гидравлического удара в гидросооружениях и производственных комплексах. Издательство «Навруз» Тошкент -2017. Монография.160 с.
7. Хамидов А.А., Худайкулов С.И. «Теория струй многофазных жидкостей» Издательство «ФАН» Академия наук Республики Узбекистан 2003. Монография. 140с.
