CC BY
4Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
УДК 626.01; 626.31 https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/48
AGRIS P10
ОЦЕНКА ОЖИДАЕМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПО ПРОЕКТНЫМ ПАРАМЕТРАМ МАГИСТРАЛЬНЫХ КАНАЛОВ ЗЕМЛЯНОГО РУСЛА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
©Вердиев А. А., канд. техн. наук, Научно-исследовательский институт мелиорации,
г. Баку, Азербайджан
ASSESSMENT OF THE EXPECTED CHANGE IN PROJECT PARAMETERS IN TERMS OF THE RELIABILITY OF SOIL MAIN CHANNELS
©Verdiev A., Ph.D., LLC Scientific Research Institute of Amelioration, Baku, Azerbaijan
Аннотация. Цель проведения исследований состоит в выявлении вероятности абсолютного изменения проектных значений соответствующих параметров эксплуатируемых магистральных каналов земляного русла в период строительства и эксплуатации, возможности определения закона их распределения и доверительного интервала. В связи с этим на выбранных как объект исследований и расположенных в различных инженерно-геологических и эксплуатационных условиях магистральных каналах земляного русла, на основе сравнения проектного значения и значения, сформировавшегося за период эксплуатации таких показателей, как: площадь живого поперечного сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус и уклон дна канала было исследовано происшедшее абсолютное изменение его функциональных параметров. Уровень дисперсии вокруг определенных при проектировании точечных значений параметров, формирующихся при эксплуатации каналов, доверительные интервалы, охватывающие их, оценивались по абсолютному изменению. Результаты многолетних полевых исследований обработаны с использованием методов теории вероятностей и математической статистики и программы Excel. По критерию Пирсона проверено, что относительная частота абсолютного изменения изучаемых параметров каналов подчиняется нормальному закону распределения. Выявлено, что в магистральных каналах земляного русла при доверительной вероятности P = 0,95 и доверительных интервалах по площади живого сечения 5,61т2 < Лео < 5,89т2, по смоченному периметру 5,97т < А%< 6,22т, по уклону дна 0,00009 < Д/ < 0,00017 происходит абсолютное изменение параметров, и эти изменения влияют на работоспособность каналов. При проектировании каналов оценка абсолютных изменений соответствующих параметров по доверительному интервалу с учетом интервала дисперсии их точечных значений, имеет большое значение.
Abstract. The purpose of the research was to determine the possibility of determining the absolute change, its distributive law and reliability interval of the project values during the construction and operation period for the relevant parameters of the operated soil main channels. In this regard, in the soil main channels with different engineering-geological and operational conditions selected as the research object, based on the comparison of the project value of the live sectional area, wetted perimeter, hydraulic radius and bottom slope with the value formed during operation, the absolute change in its functional parameter was applied. The level of dispersion of the parameters formed during the operation of the channels around the point values determined during the projecting, the reliability intervals covering them were evaluated according to the absolute change. The results of long-term field research were carried out using the probability
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
theory and mathematical-statistics methods and the Excel program. It was tested by Pearson criterion that the relative frequency of the absolute change in the studied parameters of the channels obeys the normal distributive law. It was determined that the absolute change occurred with probability of reliability of 5,61m2 < Лш < 5,89m2 on the live sectional area, 5,97m < Л/ < 6,22m on the wetted perimeter, with reliability intervals of 0,00009 < A] < 0,00017 on the bottom slope in the soil main channels and this change had an effect on the working capacity of the channels. During the projecting of the channels, taking into account the dispersion interval around the point values of the relevant parameters, it was considered important that it should be evaluated according to the reliability interval for the absolute change.
Ключевые слова: магистральный канал, площадь живого сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус, абсолютное изменение, доверительный интервал, критерий Пирсона.
Keywords: main channel, live sectional area, wetted perimeter, hydraulic radius, absolute change, reliability interval, Pearson criterion.
Несмотря на то, что по гидравлическому расчету каналов проведено множество исследований, все еще существует необходимость соответствующих улучшений в решении некоторых вопросов. Один из таких вопросов связан с проектным прогнозированием выполнения функции канала, при условии сохранения эффективности его работы в требуемом интервале при его длительной эксплуатации. Это возможно осуществить на основе оценки сохранения основных функциональных параметров проектируемого канала в требуемых условиях в период эксплуатации. Для оценки эффективности работы магистрального канала необходимо заранее определить его основные функциональные параметры. Таким образом, при проектировании согласно соответствующим гидравлическими параметрам обеспечение таких условий как, прохождение максимального расхода канала через площадь живого сечения, не допущение возникновения деформаций (заиливание, размыв, разрушения, и т.п.) на дне и откосах по всей трассе канала, способность распределения воды на требуемом уровне в водоприемные каналы, расположенные на подкамандных высотах, сохранение фильтрационных потерь из каналов в допустимых пределах и т. д. стоит перед проектом как техническое задание, и канал, построенный на основе разработанного проекта, должен обеспечивать обслуживание при сохранении проектных параметров в течении эксплуатационного периода [1-4].
Однако обеспечение этих условий зависит от совершенности работ, проведенных в период проектирования, строительства и эксплуатации. Результаты исследований по гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов были отражены в трудах В. С.Алтунина [5], Ц. Е. Мирцхулава [6], В. Н. Щедрина [7], Ю. М. Косиченко [8], А. В. Колганова [9] и др. [10-12].
Расчет геометрических и гидравлических параметров каналов выполняется соответственно по точечной оценке. Однако в связи с допущением ошибок и недостатков в период строительства и эксплуатации каналов не учитывается возможность несоответствия их геометрических и гидравлических параметров проектным значениям. В связи с этим в некоторых случаях не обеспечивается эксплуатационная надежность каналов. Поэтому определение доверительных интервалов геометрических и гидравлических параметров эксплуатируемых каналов, определение того, что на каком уровне, выявленные в период проектирования точечные оценки оправдывают себя на практике, могут создать условия для
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
составления соответствующих прогнозов в период проектирования и проведение соответствующих исследований в этом направлении имеет научно-практическое значение.
Материалы и методы
Для оценки работоспособности канала должны быть определены водопропускная способность канала по соответствующим площадям живого сечения потока и соответствующие граничные условия. Для определения водопропускной способности канала согласно расчетной формуле для случая установившегося равномерного потока, необходимо определить площадь живого сечения потока, гидравлический радиус, уклон дна и коэффициент шероховатости русла. Значения геометрического и гидравлического параметров канала могут с точностью не совпадать с определенными расчетными значениями. Поэтому напрашивается вопрос о том, что, как же влияет отклонение значений этих параметров от проектных на водопропускную способность и другие характеристики канала по всей его длине, или другими словами, как можно рассчитать доверительный интервал по точечным значениям функциональных параметров?
С целью выяснения ответа на этот вопрос как объект исследований были выбраны геометрические и гидравлические параметры каналов земляного русла, эксплуатируемых в пределах республики, а именно: Верхне Карабахский Канал (ВКК), Верхне Ширванский Канал (ВШК), Новый Южно-Муганский Канал (НЮМК), Старый Южно-Муганский Канал (СЮМК) и Главный Муганский Канал (ГМК).
На основе замерительных работ, проведенных в разных годах на соответствующих сечениях канала, был дан сравнительных анализ существующих значений параметров относительно проектного и эксплуатационного периодов. Для этого на постах с прямолинейным участком канала, со стабильным расходом и при безветренных условиях, использовались соответствующие геометрические и гидравлические параметры, определенные по признанной всеми методике [13, 14]. То есть, гидрометрическими замерительными работами был определен профиль живого сечения, измерена скорость потока воды (д), на основе нивелирования определен уклон поверхности воды (J) и по результатам проведенных замеров, с использованием соответствующих формул, рассчитаны площадь живого сечения смоченный периметр (%), гидравлический радиус (R) и расход (Q) канала. Оценка степени изменчивости площади живого сечения, смоченного периметра, гидравлического радиуса и уклона дна при максимальном расходе канала, осуществляется в виде разницы между проектными значениями параметров, соответствующих максимальному расходу, и значениями, сформировашихся в период эксплуатации.
Таким образом, для каждого параметра канала в отдельности и, в общем (для всех каналов вместе взятых) были собраны и проанализированы соответствующие статистические данные (число данных более 50). Полученные данные обработаны с использованием методов теории вероятностей и математической статистики и программы Excel [15].
Сначало была выполнена «Описательная статистика». Для этого в программе Excel активизировалась функция «Анализ данных», далее последовательно выбрав функции «Данные» — «Анализ данных», а далее — «Описательная статистика» и вводя статистические данные, осуществлялся статистический анализ.
После, по этим статистическим данным выявлялся вид функции распределения. Методики по проведению статистического анализа на основе данных и выявлению функции распределения подробно описаны в соответствующих литературных источниках [16-18]. Согласно существующей методике статистические данные должны быть разбиты на интервалы, определяя частоту попадания случайной величины в каждый интервал,
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
составляется частотная диаграмма по разделенным интервалам (графическое изображение статистического ряда). В соответствии со структурой гистограммы определяется функция распределения. Для этого в качестве нулевой гипотезы выбирается некоторая функция, соответствующая гистограмме, построенной на основе результатов опытов, и правдивость такой выдвигаемой гипотезы относительно закону распределения проверяется на основе соответствующего критерия совместимости. Таких критериев совместимости известно много, среди них в практике часто применяют критерии совместимости Колмогорова, Пирсона, Смирнова и др.
Для построения соответствующей гистограммы опытные данные должны быть разделены на оптимальное число интервалов. Для определения оптимального числа интервалов используют ниже приведенную формулу Стерцесса [19]:
к = 1 + 3,322 • (1)
Здесь: п — число значений случайной величины, число.
Ввиду того, что число определений по соответствующим статистическим данным относительно площадей живого сечения при максимальном расходе канала равен N=52, округляя результат расчетов, проведенных по формуле (1), получим к=7.
Длина интервала вычислялась путем деления разницы между максимальным и минимальным значениями случайной величины на к:
д^ _ -^max -^min (2)
к '
Здесь: Хмах. и Xmtn. — соответственно максимальное и минимальное значение случайной величины.
Начиная с минимального значения случайной величины, следующий интервал получали путем прибавления длины интервала Дх сверху вниз, и эта операция продолжалась до момента достижения максимального значения случайной величины. Таким образом, между максимальным и минимальным значениями случайной величины были получены интервалы в виде столбца из чисел k=8 (Xj-1; Xj) и частоты этой случайной величины на этих интервалах определялись с помощью программы Excel ниже следующим образом [15].
Перед интервалами отмечается столбец с одинаковым количеством ячеек, вводится функция «F2», затем функция =ЧАСТОТА (массив данных; массив интервалов), нажимая Ctr+Shift+Enter устанавливают частоты для интервалов. Гистограмма строилась с помощью стандартного инструмента построения гистограммы ("Вставка" - "Гистограмма") путем выделения столбцов интервалов и частот. С учетом его структуры, в качестве нулевой гипотезы, выдвинута гипотеза подчинения нормальному закону распределения и на основе сравнения - наблюдаемых и /Кр. - критичеких значений с применением критерия совместимости Пирсона /2 была тестирована достоверность гипотезы.
Н0:- подчиняется нормальному закону, /Н < /Кр.;
Н1:- не подчиняется нормальному закону, /Н. > /кр..
Значение рассчитывается по ниже следующей формуле:
к
Хн
2 _ ^ - п • Pt)2 (3)
"•Pi t=1
® I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru
Т. 8. №11. 2022 https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
Здесь: к —число интервалов группировки значений случайной величины (в данном случае к = 8), число; т; — число наблюдений, попавших в i -тый интервал, число; р; — теоретическая вероятность попадания значений в i — тый интервал, число; п — общее число наблюдений (данных), число. Степень свободности г для /Кф. определяется по формуле:
г = к - (s + 1),
(4)
Здесь: к- число интервалов группировки значений случайной величины, число; 5 -число неопределенных характеристик теоретического распределения, так как для выбранного распределения 5 = 2, тогда г = к — 3.
Для определения соответствия эмпирического и теоретического законов распределения по каждому сгруппированному интервалу х^) рассчитывается теоретическая
вероятность. Для этого была использована таблица значений функции Лапласа Ф(0:
_ (5)
Ф(х) =
V2
п
/
е 2dt.
Здесь: tj - рассчитано по ниже следующему соотношению:
Ч =
х,-
X
(6)
о
Здесь: х^ - правосторонние значения интервала, число; х - средняя арифметическая результатов замеров, число; о — среднее квадратическое отклонение (эмпирический стандарт), число. После расчета ^ по каждому интервалу, соответствующая теоретическая вероятность р^ рассчитывалась на основе ниже приведенной формулы:
х^
\ а
х>
(7)
Здесь: Ф — интеграл вероятности (функция Лапласа); х^ — правосторонние значения интервала, число; х— средняя арифметическая результатов замеров, число; о — среднее квадратическое отклонение (эмпирический стандарт), число. Значение теоретических вероятностей, соответствующих каждому сгруппированному интервалу, определялось путем интерполяции из соответствующей таблицы функции Лапласа [16].
При расчете вероятности р1 учитывалось, что Ф(—го) = —0,500, поэтому она была установлена соответственно первому интервалу, как р1 = Ф(^)—0,50. Значение теоретических вероятностей, соответствующих следующим интервалам, определялось путем вычитания из значения Ф^), соответствующих этим интервалам, значения, соответствующего предыдущему интервалу, и эта операция продолжалась до последнего интервала. Для установившегося равномерного потока, с использованием ниже следующей формулы рассчитан коэффициент Шези:
Q
с =
(8)
ш •
V«7/
■ 0,5
Здесь: C — коэффициент Шези, — ; ш — площадь живого сечения, м2 ; R — гидравлический радиус , м; / — уклон поверхности воды; м. На основании вычисленных значений коэффициента Шези с применением формулы Н. Н. Павловского [13, 20] и посредством программы Excel (придавая последовательные значения коэффициенту
0
® I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
шероховатости), определяли значение у и коэффициента шероховатости п в расчетной формуле Н. Н. Павловского.
1
С = — • Ry, у = 2,5 • Vn - 0,13 - 0,75 • VR • (Vn - 0,10)
(9)
п
А0,5
Здесь: С-коэффициент Шези, ; R-гидравлический радиус, м; у — величина определенная по формуле (9), число; ^коэффициент шероховатости, число.
Результаты и обсуждение На основании статистического анализа опытных данных выявлены следующие статистические параметры: выборочная средняя, стандартная ошибка, стандартное отклонение, медиана, мода, выборочная дисперсия, эксцесс, асимметричность, минимум, максимум, сумма, число данных. Приведенные параметры отражены в Таблице 1.
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО НАБЛЮДАЕМЫМ СЛУЧАЙНЫМ ВЕЛИЧИНАМ
Таблица 1
Порядковый № я 3 Абсолютное изменение
о й ^ 8 У о я я § ^ о а я ё и * По площади живого сечения По смоченному периметру По гидравлическому радиусу По уклону дна
1 Выборочная средняя -5,75 -6,09 0,67 -0,000130
2 Стандартная ошибка 0,07 0,07 0,05 0,000020
3 Медианна -5,80 -6,15 0,63 -0,000123
4 Мода -5,66 -5,74 1,04 -0,000236
5 Стандартное отклонение 0,51 0,48 0,37 0,000150
6 Выборочная дисперсия 0,26 0,23 0,14 2,25*10-8
7 Эксцесс -0,14 -0,48 -0,71 0,346821
8 Асимметричность 0,41 0,00 0,14 -0,136560
9 Интервал 2,15 2,02 1,45 0,000744
10 Минимум -6,59 -7,10 -0,04 -0,000497
11 Максимум -4,44 -5,08 1,41 0,000247
12 Сумма -298,95 -316,93 34,67 -0,007149
13 Число 52,00 52,00 52,00 55,00
Вследствие сравнения Хт (определенная по формуле (3)) со значением Хкр., была проверена достоверность нулевой гипотезы и в результате анализа наблюдаемых данных выявлено необоснованность его отрицания. Данные результатов статистического анализа сведены в Таблицу 2 и составлены (комбинированные) графики (в экспериментально-гистограммом, теоретико-графическом виде) распределения относительных частот абсолютных изменений гидравлических параметров соответствующих максимальному расходу канала (Рисунок а, б, в, г).
® I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
Таблица 2
ТЕСТ СООТВЕТСТВИЯ НАБЛЮДАЕМЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН НОРМАЛЬНОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ (по критерию Пирсона)
Наблюдаемые случайные
величины
л ал
в ¡Р е
S
н
и
§ аме
а д ю
лб абН
Ф(ьо
S -а .о
ес
S §
S § s s s ^ S
к ^
s ■
О -ca ~
ч
и
О О-
к
е ч Ьч -
е I
Й
Абсолютное изменение в площадях живого сечения при максимальном расходе канала, Аю, т2
1. -5,48; -5,31; -5,61; -5,67; -6,31
5,96 5,94 5,39 5,98 5,64 5,91 5,91 6,08 5,43
-5,66 -6,18 -6,47 -6,05 -5,29 -6,11 -6,59 -5,06 -5,80
-5,15 -6,40 -5,98 -6,36 -6,26 -6,09 -5,87 -5,66 -5,51
-4,59
-4,90; -6,57;-
-6,16 -5,59 -6,51 -6,13 -4,94 -5,52 -5,07
-6,07
-5,42 -4,44 -5,76 -6,58 -5,79 -5,24 -5,36
- -6,59 1
-1,65 -0,4505
0,0495
2,57
-1,57
0,96
-6,28 7
-1,04 -0,3507
0,0998
5,19
1,81
0,63
-5,97 11
-0,43 -0,1663
0,1844
9,59
1,41
0,21
- -5,66 12 0,18 0,0714
0,2377
12,36
-0,36
0,01
- -5,35 11
0,78 0,2822
0,2108
10,96
0,04
0,00
-5,04 6
1,39 0,4177
0,1355
7,05
-1,05
0,16
-4,73 2
2,00 0,4772
0,0595
3,09
-1,09
0,39
- -4,42 2
2,61 0,4954
0,0182
0,95
1,05
1,17
5,35;-5,85
Сумма
52
0,9954
51,76
3,53
% 0,95, 5 =
11,07
/т <%2кр. 3,53<11,07
2.
Абсолютное изменение смоченного периметра при максимальном расходе канала, А%, т
-6,85;
6,27
6,16
5,44
5,33
6,93
7,03
5,80
6,14
6,16
5,56
-6,23; -5,74; -6,61; -6,58; - -7,10 1
-6,67; -5,29; -6,41; -6,19
-6,20; -6,48; -5,74; -6,06
-5,75; -5,52; -6,36; -5,83
-5,61; -6,44; -5,94; -6,76
-6,26; -5,84; -6,10; -5,29
-6,36; -6,35; -5,55; -6,02
-5,43; -6,22; -6,29; -7,10
-6,13; -5,81; -6,21; -5,65
-5,89; -6,55; -6,65; -6,07
-5,08
-2,10 -0,4821
0,0179
0,93
0,07
0,01
-6,81 3
-1,50 -0,4332
0,0489
2,54
0,46
0,08
-6,52 6
-0,90 -0,3159 0,1173
6,10
-0,10
0,00
- -6,23 10
-0,29 -0,1141
0,2018
10,49
-0,49
0,02
- -5,94 13 0,31 0,1217
0,2358
12,26
0,74
0,04
-5,65 9
0,92 0,3211
0,1994
10,37
-1,37
0,18
-5,36 6
1,52 0,4357
0,1146
5,96
0,04
0,00
- -5,07 4
2,13 0,4833
0,0476
2,48
1,52
0,94
Сумма
52
0,9833
51,13
1,28
0,95; 5 =
11,07
Хтп <%2кр.
1,28<11,07
3.
Абсолютное изменение гидравлического радиуса при максимальном расходе канала АИ, т
1,01 1,04 0,96 0,60 0,72 0,57 0,56 0,20 0,52 0,65 0,67
0,16 1,41
0,93 0,56 0,84 0,40 0,76 0,35 0,63 1,17 0,35
1,19 1,23 1,04 0,62 1,41 1,09 0,23; 0,11 0,25 0,28
1,22 0,59 0,88 0,55 0,74 0,98 -0,04 0,09 0,52 0,53
0,99 0,19 1,29 0,83 0,76 0,32 0,59 0,03 0,45 0,65
-0,04
-1,91 -0,47189 0,02811
1,46
-0,46
0,15
0,17
-1,34 -0,40984 0,06205
3,23
0,77
0,19
0,38
8
-0,77 -0,27928 0,13056
6,79
1,21
0,22
0,59
11 -0,21 -0,08318 0,19610
10,20
0,80
0,06
0,80
10 0,36 0,14052 0,22370
11,63
-1,63
0,23
1,01
8 0,92 0,32110 0,18058
9,39
-1,39
0,21
1,22
6 1,49 0,43154 0,11044
5,74
0,26
0,01
1,41
4 2,00 0,47720 0,04566
2,37
1,63
1,11
Сумма
52
0,97720
50,81
2.17
0,95; 5 =
11,07
/т <%2кр. 2,17<11,07
4.
Абсолютное изменение уклона дна канала, AJ
-0,000224; -0,000345;
-2,45
0,0072
0,3960
0,6040
0,92
t
1
4
1
Ф I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
jy.g Наблюдаемые случайные
величины
ы ал
в р
е т н и
ая
аме
а д ю
лб абН
Фро
s -
a jo к
ес чо
И
я
О -
й а
si*"
ет рс
еч
£ -
е I
е
0,000223; 0,000164; 0,000497; 0,000160; 0,000278; 0,000149; 0,000111; 0,000082; -0,000419 0,000030; -0,000470 0,000050; -0,000060 0,000040; 0,000048; 0,000047; 0,000004; 0,000225; 0,000091; 0,000124; 0,000248; 0,000120; 0,000236; 0,000183;
0,000007
-0,000236 -0,000341 -0,000290 -0,000146 -0,000157 -0,000249 -0,000122 -0,000241 -0,000292; --0,000050; 0,000060 -0,000320; 0,000010; -0,000090 , -0,000130; -0,000130 -0,000225 -0,000052 -0,000048 -0,000150 -0,000088 -0,000123 -0,000111 -0,000058 -0,000022 0,000052
0,000497
0,492800
0,000391 2 -1,74 - 0,0338 0,459000 1,8590 0,1410 0,01
0,000285 5 -1,03 - 0,1106 0,348400 6,0830 -1,0830 0,19
0,000179 10 -0,33 - 0,2192 0,129200 12,0560 -2,0560 0,35
0,000073 17 0,38 0,148000 0,2772 15,2460 1,7540 0,20
0,000033 12 1,09 0,362100 0,2141 11,7755 0,2245 0,00
0,000139 6 1,79 0,463300 0,1012 5,5660 0,4340 0,03
0,000247 2 2,51 0,494100 0,0308 1,6940 0,3060 0,06
0,000046;
0,000247;
Сумма - 55 - - 0,9941 54,6755 - 1,77
2 У 0,95; 5 = 11,07
Хт <У2кр. 1,77<11,07
Примечание: Отрицательный знак наблюдаемых данных, показывает превышение наблюдаемого значения соответствующего параметра над его проектным значением.
a)
Распределение относительной частоты абсолютного изменения проектных показателей площади живого сечения каналов
-6,59 -6,28 -5,97 -5,66 -5,35-5,04 -4,73 -4,42 интервалы экспериментальный
Распределение относительной частоты абсолютного изменения проектных показателей смоченного периметра каналов
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
б)
1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 интервалы
экспериментальный
t
® I
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
Распределение относительной частоты
абсолютного изменения проектных показателей гидравлического радиуса каналов
0,25
в)
fc-P й? \Г \-Г \Г интервалы
экспериментальный
Распределение относительной частоты абсолютного изменения проектных показателей уклона дна каналов
а т
с а
н ь
л
елит
с
g о
СЙГ с»5 с^ & <$У <#
О-1 5S1 ' Ъ'1 ^
г)
интервалы экспериментальный
Рисунок 2. Графики распределения относительной частоты абсолютного изменения, происщедшего в гидравлических параметрах исследуемых каналов при их максимальном расходе
На основе проведенной математико-статистической обработки были рассчитаны доверительные интервалы абсолютного изменения, происходящего параметрам, и на основании полученных результатов была составлена Таблица 3.
Таблица 3
ДОВЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ НАБЛЮДАЕМЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН
Наблюдаемые случайные Выборочная Доверительный интервал при P=0,95; а=0,05
величины средняя, xs Средняя квадратичная ошибка, а Абсолютное изменение параметров канала
Абсолютное изменение по -5,75 0,43 < а < 0,63 -5,89 < Аю < -5,61
площади живого сечения, т2
Абсолютное изменение по -6,09 0,40 < а < 0,60 -6,22 < А% < -5,97
смоченному периметру, т
Абсолютное изменение по 0,67 0,31 < а < 0,46 0,57 < AR < 0,77
гидравлическому радиусу, т
Абсолютное изменение по уклону дна -0,00013 0,000126 < а < 0,000185 -0,00017 < Д/ < -0,00009
Согласно анализу изменений в коэффициенте шероховатости русла канала, при длительной эксплуатации канала наблюдалось увеличение коэффициента шероховатости относительно его проектных значений, и изменялась в следующих пределах: по ВКК 0,021 -0,027, ВШК 0,021-0,036, НЮМК 0,021-0,057, СЮМК 0,055-0,072, ГМК 0,028-0,056, по Нижне-Муганскому каналу 0,040-0,056, по каналу им. Сабира 0,036-0,046, Кара Нуринскому 0,043-0,070, по каналу Гюмюш 0,035-0,040.
По поперечным сечениям канала по всей его длине ислледовано соотношение
■щ3 ш3
водопропускной способности каналов —) к его расчетному значению —) в виде а =
сек. сек.
— и было выявлено, что это соотношение изменяется в пределах для ВКК «=1,00-0,77, ВШК Зр
а =1,00-0,62, НЮМК а =1,00-0,43, а для СЮМК а =0,31-0,38. А это, согласно
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
соответствующим строительным нормам (СП 100.13330 «СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения») выражает отказ по водопропускной способности канала в некоторых его сечениях.
Выводы
Таким образом, на основе обобщения результатов исследований можно сказать следующее:
- геометрические и гидравлические параметры исследуемых каналов земляного русла в период длительной эксплуатации подверглись серьезным повреждениям и разница между параметрами, сформировавшимися в период эксплуатации, и проектными параметрами, то есть относительная частота абсолютного изменения подчиняется нормальному закону распределения;
- при сравнении площади живого сечения и смоченного периметра канала с расчетными значениями, в основном наблюдалось их увеличение, а для значения гидравлического радиуса, наоборот, уменьшение. Это связано с увеличением смоченного периметра относительно площади живого сечения, что создавало условия для повышения сопротивления русла канала против потока;
- несмотря на то, что по среднему уклону дна или уклону водной поверхности наблюдались изменения в виде увеличения и уменьшения, вообщем происходило увеличение;
- при доверительной вероятности Р=0,95 в пределах доверительного интервала по площади живого сечения 5,61т2 < Аю < 5,89 т2, по смоченному периметру 5,97т < А% < 6,22т, по уклону дна 0,00009 < Д/ < 0,00017 произошло абсолютное изменение и это изменение должно учитываться при проектировании каналов.
Список литературы:
1. Железняков Г. В. Пропускная способность русел каналов и рек. Л.: Гидрометеоиздат. 1981. 311 с.
2. Карасев И. Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.
288 с.
3. Косиченко Ю. М., Угроватова Е. Г. Гидравлические и эксплуатационные критерии функционирования крупных каналов перераспределения стока // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2013. №5 (174). С. 62-66.
4. Лобанов Г. Л. Неразмываемые русла земляных каналов и разработка рекомендаций по их гидравлическому расчету: дисс. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 1995. 170 с.
5. Алтунин В. С. Мелиоративные каналы в земляных руслах. М.: Колос, 1979. 255 с.
6. Мирцхулава Ц. Е. О надежности крупных каналов. М.: Колос, 1981. 318 с.
7. Щедрин В. Н., Косиченко Ю. М., Иовчу Ю. М. Методика расчета гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности оросительных каналов. М.: Мелиоводинформ, 2008. 55 с.
8. Косиченко Ю. М., Угроватова Е. Г. Гидравлико-технические критерии функционирования крупных каналов переброски стока // Проблемы комплексного обустройства техноприродных систем: Материалы Международной конференции. М., 2013. Ч. III. С. 146-153.
9. Колганов А. В., Косиченко Ю. М. Гидравлическая эффективность и надежность оросительных каналов. М.: Рома, 1997. 160 с.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
10. Михалев М. А., Ободова О. В.Поиск оптимального объема каналов в земляном и облицованном бетоном руслах // Гидротехническое строительство. 2006. №2. С. 30-35.
11. Колганов А. В., Косиченко Ю. М., Щедрин В. Н., Гусенков Е. П. Оценка гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности оросительных каналов. М.: 1998. 96 с.
12. Срибный И. К. Влияние формы русла на пропускную способность каналов // Мелиорация и водное хозяйство. 1988. №4. С. 34-36.
13. СП 100.13330 «СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения», М., 2016.
222 с.
14. Косиченко Ю. М., Бакланова Д. В., Кореновский А. М., Черничкина Н. Ю. Пособие к СП 100.13330.2012 По определению потерь воды на фильтрацию из каналов оросительных систем. Новочеркасск, 2015. 61 с.
15. Афанасьев Ф. А. Шаблон Ехсел для проверки законов распределения данных наблюдений по критерию согласия Пирсона // Молодой ученый. 2019. №13 (251). С. 142-147.
16. Румшиский Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента. Справочное руководство. М.: Наука, 1971. С. 50-53.
17. Гмурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа, 2004. 404 с.
18. Рекомендации по стандартизации Р50.1.033-2001. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределенияс теоретическим. Ч. 1. Критерии типа хи-квадрат. М.: Стандартинформ, 2006. 87 с.
19. Sturges H. A. The choice of a class interval // Journal of the american statistical association. 1926. V. 21. №153. P. 65-66.
20. Повловский Н. Н. Гидравлический справочник. Л.-М., 1937. С. 140-221.
References:
1. Zheleznyakov, G. V. (1981). Propusknaya sposobnost' rusel kanalov i rek. Leningrad. (in Russian).
2. Karasev, I. F. (1975). Ruslovye protsessy pri perebroske stoka. Leningrad. (in Russian).
3. Kosichenko, Yu. M., & Ugrovatova, E. G. (2013). Gidravlicheskie i ekspluatatsionnye kriterii funktsionirovaniya krupnykh kanalov pereraspredeleniya stoka. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Severo-Kavkazskii region. Tekhnicheskie nauki, (5 (174)), 62-66. (in Russian).
4. Lobanov, G. L. (1995). Nerazmyvaemye rusla zemlyanykh kanalov i razrabotka rekomendatsii po ikh gidravlicheskomu raschetu: diss. ... kand. tekhn. nauk. Novocherkassk. (in Russian).
5. Altunin, V. S. (1979). Meliorativnye kanaly v zemlyanykh ruslakh. Moscow. (in Russian).
6. Mirtskhulava, Ts. E. (1981). O nadezhnosti krupnykh kanalov. Moscow. (in Russian).
7. Shchedrin, V. N., Kosichenko, Yu. M., & Iovchu, Yu. M. (2008). Metodika rascheta gidravlicheskoi effektivnosti i ekspluatatsionnoi nadezhnosti orositel'nykh kanalov. Moscow. (in Russian).
8. Kosichenko, Yu. M., & Ugrovatova, E. G. (2013). Gidravliko-tekhnicheskie kriterii funktsionirovaniya krupnykh kanalov perebroski stoka. In Problemy kompleksnogo obustroistva tekhnoprirodnykh sistem: Materialy Mezhdunarodnoi konferentsii, Moscow. 146-153. (in Russian).
9. Kolganov, A. V., & Kosichenko, Yu. M. (1997). Gidravlicheskaya effektivnost' i nadezhnost' orositel'nykh kanalov. Moscow. (in Russian).
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №11. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/84
10. Mikhalev, M. A., & Obodova, O. V. (2006). Poisk optimal'nogo ob"ema kanalov v zemlyanom i oblitsovannom betonom ruslakh. Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo, (2), 30-35. (in Russian).
11. Kolganov, A. V., Kosichenko, Yu. M., Shchedrin, V. N., & Gusenkov, E. P. (1998). Otsenka gidravlicheskoi effektivnosti i ekspluatatsionnoi nadezhnosti orositel'nykh kanalov. Moscow. (in Russian).
12. Sribnyi, I. K. (1988). Vliyanie formy rusla na propusknuyu sposobnost' kanalov. Melioratsiya i vodnoe khozyaistvo, (4), 34-36. (in Russian).
13. SP 100.13330 "SNiP 2.06.03-85 Meliorativnye sistemy i sooruzheniya" (2016). Moscow. (in Russian).
14. Kosichenko, Yu. M., Baklanova, D. V., Korenovskii, A. M., & Chernichkina, N. Yu. (2015). Posobie k SP 100.13330.2012 Po opredeleniyu poter' vody na fil'tratsiyu iz kanalov orositel'nykh sistem. Novocherkassk. (in Russian).
15. Afanas'ev, F. A. (2019). Shablon Ekhsel dlya proverki zakonov raspredeleniya dannykh nablyudenii po kriteriyu soglasiya Pirsona. Molodoi uchenyi, (13 (251)), 142-147. (in Russian).
16. Rumshiskii, L. Z. (1971). Matematicheskaya obrabotka rezul'tatov eksperimenta. In Spravochnoe rukovodstvo, Moscow, 50-53. (in Russian).
17. Gmurman, V. E. (2004). Rukovodstvo k resheniyu zadach po teorii veroyatnostei i matematicheskoi statistike. Moscow. (in Russian).
18. Rekomendatsii po standartizatsii R50.1.033-2001 (2006). Prikladnaya statistika. Pravila proverki soglasiya opytnogo raspredeleniyas teoreticheskim. In 1. Kriterii tipa khi-kvadrat, Moscow. (in Russian).
19. Sturges, H. A. (1926). The choice of a class interval. Journal of the american statistical association, 21(153), 65-66. (in Russian).
20. Povlovskii, N. N. (1937). Gidravlicheskii spravochnik. Moscow. 140-221. (in Russian).
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 02.10.2022 г. 12.10.2022 г.
Ссылка для цитирования:
Вердиев А. А. Оценка ожидаемых изменений по проектным параметрам магистральных каналов земляного русла с точки зрения надежности // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8. №11. С. 392-403. https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/48
Cite as (APA):
Verdiev, A. (2022). Assessment of the Expected Change in Project Parameters in Terms of the Reliability of Soil Main Channels. Bulletin of Science and Practice, 5(11), 392-403. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/84/48
