CC BY
12УДК 626.82/.83
Г. А. Сенчуков, А. И. Тищенко, В. Д. Гостищев
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация
ОЦЕНКА ПОТЕРЬ НАПОРА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ДЕРИВАЦИОННОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ БОЛЬШОГО СТАВРОПОЛЬСКОГО КАНАЛА
Целью данного исследования являлась оценка потерь напора (потенциальной энергии) по длине и в местных сопротивлениях перспективной закрытой самонапорной деривационной сети пятой очереди Большого Ставропольского канала, в ходе которой подобраны оптимальные диаметры трубопроводов, обеспечивающие минимальные потери напора по длине. Приведены гидравлические зависимости для расчета отдельных элементов закрытой оросительной сети с учетом потерь энергии (напора) потока на каждом участке линейной схемы, на которой указано взаимное расположение всех трубопроводов и места подключения дождевальных устройств. Методом исследования являлось применение теоретического материала с использованием уравнения Даниила Бернулли к определению потерь энергии (напора) водного потока при использовании ее поливными машинами, разборе расходов в точках водовыделов и др. Гидравлический расчет производился по разработанному алгоритму. Информация о состоянии объектов исследования получалась с применением современных средств передачи данных. В качестве материалов использовались крупномасштабные топографические карты, разработанная цифровая модель рельефа, продольные профили, а также программы, с помощью которых проводилась обработка данных. Построена одномерная гидравлическая модель деривационной оросительной сети. Разработана имитационная модель оросительной системы пятой очереди Большого Ставропольского канала, и определены гидравлические характеристики для каждого ее элемента. Намечена перспективная трасса (линейная схема) закрытого самонапорного водовода деривационной оросительной сети максимальной протяженностью 61,7 км с 13 предполагаемыми межхозяйственными распределителями.
Ключевые слова: деривационная оросительная система, элементы оросительной системы, узел гидротехнических сооружений, гидравлический расчет, линейные потери, местные потери напора.
G. A. Senchukov, A. I. Tishchenko, V. D. Gostishchev
Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation
HYDRAULIC CALCULATION OF FLOW HEAD LOSS IN THE FIFTH-STAGE CLOSED DISTRIBUTION NETWORK OF THE GREAT STAVROPOL CANAL
The purpose of this study is the hydraulic calculation of head losses (potential energy) along the length and in local resistances of the closed self-pumped distribution network of the fifth stage of the Great Stavropol Canal, which makes it possible to select the optimal pipeline diameters, corresponding to their calculated and maximum discharge at permissible water velocity. The hydraulic dependences for calculating the individual elements of the closed irrigation network are given, taking into account the energy loss (head) of the flow at each section
of the linear scheme, where the mutual position of all pipelines and sprinklers connection points are shown. The method of investigation was the application of theoretical material using the Daniel Bernoulli equation to determine the energy loss (head) of water flow when used by irrigation machines, analyzing water discharge at the points of outlets, etc. Hydraulic calculation was performed according to the developed algorithm. The information on the condition of target of research was obtained with the use of modern means of data communication. The materials used were large-scale topographic maps, a developed digital relief model, longitudinal profiles, as well as programs to process the data. A one-dimensional hydraulic model of the distribution irrigation network is constructed. An imitating model of the irrigation system of the fifth stage of the Great Stavropol Canal has been developed, and hydraulic characteristics for each of its elements have been determined. A perspective route (linear scheme) of a closed self-supporting water conduit of a diversion irrigation network with a maximum length of 61.7 km with 13 proposed inter-farm distributors is planned.
Key words: distribution irrigation system, irrigation system elements, hydraulic structures unit, hydraulic calculation, linear losses, local pressure losses.
Введение. Основой любого строительства являются технически совершенные проекты с учетом новейших достижений науки. Для таких объектов, как оросительные и обводнительные системы, трубопроводы, мостовые переходы, гидротехнические сооружения различных назначений и пр., решающее значение имеют гидравлические расчеты.
Расчетам коротких и длинных трубопроводов, работающих в напорном и безнапорном режиме, посвящены работы ряда ученых: М. А. Михалева [1], И. Е. Идельчика [2], В. М. Маккавеева [3], В. А. Большакова [4], А. В. Карпенко и др. [5], В. А. Орлова [6], А. Г. Ванчина [7]. В указанных и других работах рассматриваются вопросы гидравлических потерь потенциальной и кинетической энергий потока с учетом линейных и местных сопротивлений.
Классификация линейных и местных потерь напора (потенциальной энергии) производится по относительным энергетическим показателям, напрямую не связанным с экономическими характеристиками.
В состав закрытой деривационной оросительной системы (ДОС) входят следующие элементы: водозаборный узел гидротехнических сооружений, система водопроводящих и распределительных трубопроводов, временная оросительная сеть из гидрантов для поливных машин и установок, арматура (задвижки, диафрагмы и др.) на закрытых водоводах.
Каждый элемент системы имеет свои показатели энергоэффективности:
- водозаборный узел сооружений. Показателями энергоэффективности этого элемента являются условия обеспечения такого запаса потенциальной энергии потока при взятии воды из источника орошения, которого бы хватило для обеспечения необходимой энергией бесперебойной работы всех остальных элементов закрытой оросительной сети;
- система трубчатых водопроводящих и распределительных каналов. Она должна иметь способность воспроизвести кинетическую энергию в напорном или безнапорном режиме работы каналов с целью перевода ее в потенциальную энергию. Эта энергия нужна для работы малых ГЭС по выработке электроэнергии мощностью, обеспечивающей работу насосных станций или установок для механического подъема воды, а также для бытовых нужд населения по потреблению электроэнергии;
- временная оросительная сеть, состоящая из гидрантов для поливных машин и установок. Ее основной показатель энергоэффективности -обеспечение перевода кинетической энергии потока в потенциальную энергию с последующим транспортированием воды к корнеобитаемому слою почвы под действием этой энергии.
Для выполнения гидравлических расчетов по распределению энергии потока по оросительной сети вычерчивается ее линейная схема, на которой показывается взаимное расположение всех трубопроводов и места подключения дождевальных устройств.
При разработке линейной схемы с последующей детализацией должен учитываться ситуационный план севооборотного массива или нескольких угодий с показателями рельефа местности (отметками поверхности земли, гидрографической сетью, дорогами, лесополосами и тому подобными естественными и искусственными препятствиями). Линейная схема оросительной сети с напорными и скоростными характеристиками течения воды (разграниченными севооборотными массивами полей
для нужд орошения дождеванием) приводится обычно в графическом виде.
Для каждого отдельного севооборотного массива или небольшого количества сельскохозяйственных угодий сельхозпроизводителя приводится линейная схема этого объекта с более детализированной информацией в соответствии с требованиями по проектированию [8, 9].
Целью данного исследования являлась оценка потерь напора (потенциальной энергии) по длине и в местных сопротивлениях перспективной закрытой самонапорной деривационной сети пятой очереди Большого Ставропольского канала, в ходе которой подобраны оптимальные диаметры трубопроводов, обеспечивающие минимальные потери напора по длине.
Принцип работы закрытой самонапорной деривационной оросительной сети заключается в том, что забор воды из источника осуществляется всем сечением трубы. В результате создается напорный режим движения потока. Такой режим возникает за счет разности потенциальной энергии в начальном и конечном сечениях трубопровода.
Последовательность гидравлического расчета самонапорной трубчатой сети, согласно линейной схеме, следующая:
- по необходимому расходу дождевальной техники и количеству одновременно работающих дождевальных машин определяется нужное давление в напорном гидранте трубопровода;
- по полученным данным устанавливается расход воды в распределительном трубопроводе и назначаются геометрические характеристики трубопровода по сортаменту;
- вычисляется средняя скорость потока в живом сечении трубы с округлением до двух знаков после запятой;
- уточняется расход воды, определяется уклон дна трубопровода, и вычисляются в нем линейные и местные сопротивления;
- производится гидравлический расчет магистрального трубопровода с определением внутреннего диаметра, и выполняется расчет потерь по-
тенциальной энергии потока в магистральном трубопроводе;
- сравнивается фактическое давление в магистральном трубопроводе с требуемым давлением для количества одновременно работающих дождевальных машин, и вычисляется полезная энергия потока.
При выполнении условия расчет заканчивается с принятием конечных значений искомых величин, в противном случае выполняется перерасчет. Блок-схема гидравлического расчета закрытой самонапорной деривационной ОС представлена на рисунке 1.
Линейная схема ДОС:
- длины каналов Ьи м;
- превышение головы канала над хвостом
Ннач Нкон А2_
Поливная техника:
- расход д, м3/с;
- давление Р, м вод. ст.
Характеристики трубопровода:
- сортамент ё, 5, мм;
- средняя скорость в живом сечении и, м/с
Исходные данные:
- расход Q, м3/с;
- уклон /;
- сопротивления по длине и местные
Рисунок 1 - Блок-схема гидравлического расчета закрытой самонапорной деривационной ОС
Обозначения, приведенные на рисунке 1:
Ннач - отметка дна канала у головного водозабора, м;
Нкон - отметка дна канала в конце участка длиной Ц, м;
й - внутренний диаметр трубопровода, принятый по сортаменту, мм;
q - расход воды дождевальной машиной, м3/с;
Р - давление воды в поливном трубопроводе, м вод. ст. (атм);
8 - толщина стенки трубы, принятая по сортаменту, мм;
и - средняя скорость потока в живом сечении трубы, м/с;
Q - расход воды в голове распределителя, м3/с;
I - уклон дна канала (трубопровода);
йрасч - расчетный внутренний диаметр трубопровода, мм;
Пкон - потенциальная энергия в конце канала длиной Ц, Дж;
Ркон - давление, создаваемое напором воды в конце трубопровода, м вод. ст.;
^треб - давление, требуемое для работы поливной техники, м вод. ст.;
¿кон - окончательно принятое значение внутреннего диаметра трубы,
мм;
икон - конечное (расчетное) значение скорости потока в живом сечении, м/с;
Эпол - полезная энергия потока в конце канала, Дж.
Особенностью гидравлического расчета закрытой оросительной сети для создания деривационных ОС является обеспечение требуемых на выходе напоров (с учетом обеспечения напора для полива и работы мик-роГЭС, необходимой для перемещения дождевальных машин по орошаемому участку). Это может достигаться за счет увеличения диаметров до экономически обоснованных параметров.
Материалы и методы. В качестве материалов исследований использовались крупномасштабные топографические карты, разработанная цифровая модель рельефа, продольные профили, а также программы, с помощью которых проводилась обработка данных. Методом исследования является применение теоретического материала с использованием уравнения Даниила Бернулли к определению потерь энергии (напора) водного потока при использовании ее поливными машинами, разборе расходов в точках водовыделов и др. Для определения расчетных расходов трубопроводов и потерь энергии транзитного потока применен следующий алгоритм.
1 Определяется расход воды нетто (согласно графику гидромодуля) в зависимости от размеров орошаемого участка, нормы и продолжительности полива по формулам:
П = т • ^ ^нт 86,4 • г'
О = а • ^со
где От - расход нетто распределительного трубопровода, л/с; т - расчетная поливная норма, м3/га; ^г - площадь нетто поля, га; ( - продолжительность полива, равная 1 сут;
а - гидромодуль культуры, расположенной на поливаемом поле, л/(сга); - площадь нетто севооборотного участка, га.
2 Количество одновременно работающих машин или установок N, шт., определяют путем деления расхода нетто полевого трубопровода Онтшл, л/с, на расход машин или установок ам, л/с:
_ Онт.пол
ам .
Полученный результат округляется до целого числа в большую сторону, и с учетом этого округления уточняется расход нетто ОГшл, л/с:
Оиспр = а • N.
Онт.пол -1м
Если от полевого трубопровода работает одновременно несколько дождевальных установок, то для уменьшения стоимости трубопровода его диаметр выполняется переменным. Максимальный расход полевого трубопровода младшего порядка (брутто) определяется суммарным расходом одновременно работающих дождевальных машин, обслуживаемых этим трубопроводом, с учетом КПД [10].
3 Расход распределительного трубопровода О , л/с, определяют
в соответствии с планом водопользования и КПД по формуле:
/^Мсир
_ °нт.пол
бр = , р л
где л = 0,98... 0,99 - коэффициент полезного действия закрытой сети [1, 4].
4 Максимальный расход брутто магистрального трубопровода равня-
ется сумме максимальных расходов одновременно работающих распределительных трубопроводов с учетом КПД магистрального трубопровода:
0-у ^испр
м.тр _ ^ ^нт.распр
бр _ • р Л
5 При орошении дождевальными машинами поливная норма принимается от 300 до 500 м3/га. Абсолютная величина гидромодуля д0, л/(сга),
для каждого полива и культуры принятого севооборота вычисляется по формулам [10-12]:
- при круглосуточном поливе:
_ ат
д° ~ 86,47'
- при поливе п часов в сутки:
_ ат
Чо ~ '
где а - доля площади, занятой культурой в севообороте; т - поливная норма, м3/га;
г - поливной период, в течение которого проводят полив данной культуры, сут.
Продолжительность поливного периода в зависимости от площадей орошения принимают:
- для зерновых культур 6-12 сут;
- для многолетних трав 10-12 сут;
- для овощных культур 4-6 сут.
6 Число дождевальных машин N, шт., для полива севооборотного участка определяется по формуле:
N = ^,
где Ш - общий объем воды для орошения участка за вегетационный период, м3, вычисляется по формуле:
Ж = ю Мср,
где ю - площадь севооборотного участка, га;
Мф - средневзвешенная оросительная норма, м3/га:
Мср = МА + М2«2 +... + Мп^п ,
где Мх, М2,..., Ми - оросительные нормы каждой культуры, м3/га; ^, а2,..., ап - доля участия культуры в севообороте; Жд - объем воды, который может выдать дождевальная машина за поливной период, м3:
жд = з,батКвПф, где а - расход дождевальной машины (40-120 л/[сга]); Т - число часов работы машины в сутки (24 ч);
К = 0,8 - 0,9 - коэффициент рабочего времени дождевальной машины; Пф - фактическая продолжительность полива (принимается по графику
гидромодуля), сут. Тогда
N = юМср/3,6ТКвПф. (1)
В формуле (1) отношение
ю М
^ = ОНТ = аоЮ,
3,6тпф
где Онтг - расход воды (нетто), подаваемый на севооборотный участок, л/с.
7 Линейные потери напора для пластмассовых трубопроводов кяп, м, определяют по формуле Лейбница [5]:
^т п 1
¿л.п = А^, (2)
а
где А - безразмерный коэффициент (таблица 1); О - расход воды в трубе, л/с; т - безразмерный показатель степени (таблица 1);
у - кинематическая вязкость жидкости, м2/с; п - безразмерный показатель степени (таблица 1); I - длина рассматриваемого участка трубопровода, м; й - внутренний диаметр трубопровода, м; к - безразмерный показатель степени (таблица 1). Таблица 1 - Определение коэффициентов в формуле Лейбница [5]
Характер режима течения жидкости А т п к
Ламинарный режим орошения 4,15 1 1 4
Турбулентный режим в области гладких труб (формула Блазиуса) 0,0246 1,75 0,25 4,75
Турбулентный режим в области вполне шероховатых труб (квадратичный закон сопротивления) 8Х п2 g 2 0 5
Формула (2) применима для любых режимов течения [4]. Коэффициент сопротивления по длине X рекомендуется определять по формуле академика Н. Н. Павловского [3, 5]:
/ 4 у
Х = 8gn - , (3)
V й )
где g - ускорение свободного падения, м/с2;
п - коэффициент шероховатости внутренней поверхности трубы; й - внутренний диаметр трубы, м; у - показатель степени, определяется по формуле:
у = 2 - 0,5; г = 0,37+2,5л/п - 0,75(л/п - 0,1^/Я, (4)
где г - размерный коэффициент, м05;
Я - гидравлический радиус живого сечения воды в трубе, м. 8 Потери напора в местных сопротивлениях кт определяются по формуле Вейсбаха [5]:
К =, (5)
где ^ - коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации местного сопротивления и числа Рейнольдса;
и - средняя скорость в сечении, расположенном ниже по течению за рассматриваемым местным сопротивлением, м/с.
С учетом линейных и местных сопротивлений энергетическое уравнение Д. Бернулли приобретает следующий вид:
+ Ъ = у + Р + «2^ + I . , (6)
1 /-ч 2 /-ч 1 /-ч ^^ ~ /-ч ' х у
у 2^ у 2^ а 2g 2g
где у и у - положение центра тяжести входного и выходного сечений трубы над плоскостью сравнения, м;
Р и р - атмосферное давление в начальном и конечном сечениях трубы, атм;
у - удельный вес воды, кН/м3;
а и а2 - безразмерный коэффициент кинетичности потока; ц и и2 - скорость течения соответственно в сечениях начала и конца трубы, м/с;
X - безразмерное линейное сопротивление в трубе диаметром а;
I - длина трубопровода, м;
а - внутренний диаметр трубопровода, мм;
и - средняя скорость в живом сечении потока, м/с;
с; - коэффициент местного сопротивления.
Первые два слагаемые в обеих частях уравнения (6) представляют собой энергию положения, третьи слагаемые - кинетическую энергию.
Результаты и обсуждение. Уравнение (6) было применено для расчета диаметров пластмассового трубопровода пятой очереди Большого Ставропольского канала.
На этапе предварительных расчетов было установлено, что оптимальным инженерным решением по количеству магистральных трубопроводов является расположение четырех ниток трубопроводов, по две с каждой стороны относительно намеченной оси магистрального трубопровода (рисунки 2 и 3).
Рисунок 2 - Линейная схема пятой очереди Большого Ставропольского канала
В - внешний диаметр трубопровода, мм; ЛЛ П. - потери напора по длине трубопровода, м
Рисунок 3 - Общая линейная схема с орошаемыми участками по магистральным трубопроводам МТ-1-МТ-4
При этом были рассмотрены и другие варианты принятия количества магистральных трубопроводов. При количестве шесть и восемь труб получаются полосы отчуждения, превышающие допустимые нормы [9, 10].
Детальная топографическая проработка материалов позволила наметить в перспективе трассу и массив орошения. При этом учитывалась исторически сложившаяся инфраструктура сельскохозяйственного производства (в т. ч. лесополосы, автодорожная сеть, ЛЭП, гидрографическая сеть и т. д.). На топографической карте были намечены трасса магистрального водовода (максимальной протяженностью 61,7 км) и трассы возможных распределительных трубопроводов в количестве 13 шт. (рисунок 2).
С учетом специфики геологического сложения и почвообразовательного процесса в виде галечникового основания, легкосуглинистого подстилающего слоя и маломощного верхнего горизонта, а также приоритетного положения дождевального способа орошения была выявлена норма полива, равная 50 л/с. Принимая во внимание расходные характеристики концевого участка БСК-1У, определили количество одновременно работающих дождевальных машин: ^(ДМ) = 40000 л/с : 50 л/с = 800 шт.
Гидравлические расчеты, произведенные по формулам (2)-(6), в которых магистральные трубопроводы назначались от 2 до 4 м (в зависимости от допускаемых средних скоростей в живом сечении), позволили подобрать оптимальные диаметры труб, обеспечивающие минимизированные потери напора по длине.
На рисунке 3 приведено графическое изображение линейной схемы с подвешенными орошаемыми участками. Для каждого трубопровода, обслуживающего подвешенную площадь, на рисунке 3 представлены сведения о высотном положении, линейных потерях и другие, необходимые для составления проектных разработок.
Расходные характеристики на каждом участке в точках водовыдела определены исходя из количества дождевальных машин на участке и их воз-
можной одновременной работы. В представленной ниже таблице 2 приведены результаты гидравлических расчетов, в ходе которых подобраны диаметры труб, обеспечивающие минимизированные потери напора по длине.
Моделирование конструкции ДОС может быть реализовано с применением имитационного моделирования в зависимости от факторов внешней среды (таблица 3), к которым относятся:
- морфометрические показатели рельефа;
- характеристики почвенного покрова;
- уклоны поверхности участков орошения;
- гидрологические показатели потенциальных водных источников;
- имитируемые варианты метеоусловий и др.
Особенностью гидравлического расчета закрытой оросительной сети с целью создания ДОС является обеспечение требуемых на выходе напоров (с учетом обеспечения напора для полива 40 м вод. ст. и работы мик-роГЭС для перемещения дождевальных машин 20 м вод. ст.). Это может быть достигнуто за счет увеличения диаметров трубопроводов, что приведет к повышению затрат на создание ДОС, однако в дальнейшем позволит ежегодно экономить на использовании дополнительных источников энергии для ее функционирования и работы системы в автономном режиме.
Выводы
1 Намечена в перспективе трасса (линейная схема) закрытого самотечного напорного водовода деривационной оросительной сети пятой очереди Большого Ставропольского канала максимальной протяженностью 61,7 км до точек предполагаемых межхозяйственных распределителей примерной численностью 13 шт.
2 Приведены гидравлические зависимости и составлен алгоритм для расчета деривационной оросительной сети с учетом потерь энергии (напора) потока на каждом участке рассмотренной линейной схемы по магистральным водоводам с учетом расположения всех отводящих трубопроводов и точек подключения дождевальных устройств.
Таблица 2 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов
Участок трубопровода Наименование расчетного участка Материал Длина участка, м ^т , л/с Qнт, м3/с КПД сети Обр, м3/с п Б принятый, м V, м/с ^Л.П., м
Первый магистральный трубопровод
МТ-1 МТ1-РТ2 Стеклопластик 8957 8300 8,30 0,98 8,47 0,011 2,8 1,38 3,21
МТ-1 РТ2-РТ4 Стеклопластик 5124 4650 4,65 0,98 4,75 0,011 2,6 0,90 0,85
МТ-1 РТ4-РТ7 Стеклопластик 2550 1900 1,90 0,98 1,94 0,011 2,4 0,43 0,10
I 4,16
Второй магистральный трубопровод
МТ-2 МТ2-РТ8 Стеклопластик 17861 6300 6,3 0,98 6,42 0,011 2,8 1,04 3,69
МТ-2 РТ8-РТ10 Стеклопластик 2610 4300 4,3 0,98 4,38 0,011 2,6 0,83 0,37
МТ-2 РТ10-РТ12 Стеклопластик 5004 1100 1,1 0,98 1,12 0,011 2,3 0,27 0,09
I 4,15
Третий магистральный трубопровод
МТ-3 0-РТ6 Стеклопластик 34420 14900 14,9 0,98 15,20 0,011 2,8 2,48 39,90
МТ-3 РТ6-РТ9 Стеклопластик 17425 11900 11,9 0,98 12,14 0,011 2,8 1,98 12,86
МТ-3 РТ9-РТ11 Стеклопластик 2610 5900 5,9 0,98 6,02 0,011 2,6 1,14 0,70
МТ-3 РТ11-РТ13 Стеклопластик 7245 3100 3,1 0,98 3,16 0,011 2,4 0,7 0,82
I 54,28
Четвертый магистральный трубопровод
МТ-4 0-РТ1 Стеклопластик 5998 10500 10,5 0,98 10,70 0,011 2,8 1,75 3,45
МТ-4 РТ1-РТ3 Стеклопластик 14976 5100 5,1 0,98 5,20 0,011 2,6 0,99 3,00
МТ-4 РТ3-РТ5 Стеклопластик 9023 2000 2,0 0,98 2,04 0,011 2,3 0,49 0,53
I 6,98
К
а
у
ч н
ы й
ж
у р
н а й
Р
о с с
к й с
к о
г о
я р
о
б
л
е
о
л
к о
р а
с к
№
ю
7
ю о
7 г
7 9
1
Таблица 3 - Компоненты имитационного моделирования деривационных ОС в зависимости от факторов внешней среды
Исследуемый фактор и показатель Аналитический инструментарий Результат использования аналитического инструментария и данных имитационных экспериментов
1 2 3
Генетические типы местности, морфометрические показатели рельефа. Характеристики почвенного покрова. Гидрологические показатели потенциальных водоисточников. Варианты размещения створов головных водозаборов 1 Методы мелиоративного районирования земель. 2 Нормативы проектирования ОС 1 Участки водоисточников с достаточными для устройства деривационных ОС командными над прилегающими землями отметками, в т. ч.: - на естественных водотоках; - на транспортирующей сети действующих оросительных систем. 2 Распределение земель по типам водоисточников и возможным вариантам размещения створов головных водозаборов
Данные по протяженностям безнапорных и напорных частей системы до створов водозаборов в поливные сети. Объемы земельных и строительно-монтажных работ по вариантам размещения головных водозаборов Модели оптимизации размещения створов головных водозаборов и магистральной транспортирующей сети ДОС Оптимальный по критерию «минимум затрат на земляные и строительно-монтажные работы» план размещения головных водозаборов и транспортирующей сети системы
Потенциальная продуктивность орошаемых земель по данным регрессионных зависимостей урожайности от агрометеопараметров и режимов орошения. Имитируемые варианты метеоусловий. Имитируемые варианты условий реализации сельхозпродукции. Имитируемые варианты издержек сельхозпро-изводства в условиях орошения 1 Модели для построения зависимостей показателей эффекта отдельных частей оросительной системы от выделяемых лимитов водоподачи. 2 Экономико-математическая модель оптимизации плана распределения площадей по системе в целом Оптимальный по критерию «максимум чистого дохода» план размещения орошаемых земель в границах деривационных ОС
Н
а
у
ч н
ы й
ж
у р
н а и
Р
о с с
s й с
к о
г о
я р
о
б
л
е
о
л
s о
р а Ц
s
№
( 2
)
2 О
и г
9
1
On
Продолжение таблицы 3
1 2 3
Объемы и режимы водоподач по транспортирующей и поливной (в т. ч. самонапорной) сети. Схемы поливной сети. Уклоны поверхности участков орошения. Напоры, создаваемые естественным падением местности участков орошения Модели гидравлических расчетов параметров транспортирующих и поливных сетей Водосберегающие конструкции транспортирующих и поливных сетей
Имитируемые варианты водно-солевого режима почвогрунтов (в т. ч. для условий циклического орошения). Режимы водоподачи по сети Математические модели водно-солевых режимов почвогрунтов и модели выбора конструкций дренажа и противофильтра-ционных элементов сети для отведения сбросных вод 1 Водосберегающие конструкции дренажных и сбросных сооружений. 2 Оптимальные гидромодули дренажного стока. 3 Экологически безопасные характеристики почвогрунтов
Оптимальные оросительные нормы. Водосберегающие технологии и средства полива. Рациональные режимы водоподачи в деривационные ОС Модели согласования режимов водоподачи в деривационные ОС с гидрологическими режимами водоисточников Рациональные планы управления водорас- пределением между орошаемыми массивами и участками деривационных ОС
Результаты имитационных экспериментов Модель выбора структуры и параметров деривационных ОС 1 Схема генерального плана размещения технологических элементов деривационных ОС. 2 Материалы для подготовки конструкторской и технологической документации деривационных ОС
Н а
у ч н ы й
ж у
р н а л Р о с с и й с к о г о
о
ю
7
Ю о
7 г
7 9
1
3 В результате гидравлических расчетов по разработанному алгоритму определено количество и диаметры магистральных трубопроводов (2,8 м в головной части), подсчитаны свободные (остаточные) напоры в точках подключения межхозяйственных распределителей с учетом потерь напора.
4 Разработан алгоритм имитационного моделирования деривационных оросительных систем в зависимости от различных факторов внешней среды, который позволяет оптимизировать их конструктивные и технологические параметры.
Список использованных источников
1 Михалев, М. А. Гидравлический расчет напорных трубопроводов / М. А. Михалев // Инженерно-строительный журнал. - 2012. - № 6. - С. 20-28.
2 Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И. Е. Идель-чик. - М.: Госэнергоиздат, 1960. - 43 с.
3 Маккавеев, В. М. О теориях движения турбулентных потоков, содержащих взвешенные наносы / В. М. Маккавеев // Изв. АН СССР. ОТН. - 1952. - № 2. - С. 262-279.
4 Справочник по гидравлике / В. А. Большаков, Ю. М. Константинов, В. Н. Попов, В. Ю. Даденков; под ред. В. А. Большакова. - Киев: Высшая школа, 1977. - 280 с.
5 Карпенко, А. В. О методах расчета конструктивных элементов сооружений на пересечениях / А. В. Карпенко, А. И. Тищенко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]. - 2006. - № 24. - С. 18-30. - Режим доступа: http:ej.kubagro.ru/2006/08/pdf/49.pdf.
6 Орлов, В. А. Гидравлические исследования и расчет напорных трубопроводов, выполненных из различных материалов / В. А. Орлов // Вестник МГСУ. - 2009. -№ 1. - С. 177-180.
7 Ванчин, А. Г. Методы расчета режима работы сложных магистральных газопроводов / А. Г. Ванчин // Нефтегазовое дело [Электронный ресурс]. - 2014. - № 4. -С. 192-214. - Режим доступа: http:ogbus.ru/issues/4_2014/ogbus_4_2014_p192-214_Van-chinAG_ru.pdf.
8 Правила использования водных ресурсов водохранилищ ГТС Верхней и Средней Кубани (Краснодарское, Кубанское (Большое), Усть-Джегутинское, Невинномыс-ского гидроузла). - М.: Росводресурсы, 2014. - 480 с.
9 О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию: Постановление Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http:base.garant.ru/12158997.
10 Гидромелиоративные системы нового поколения / Б. Б. Шумаков [и др.]; под ред. Я. С. Родина. - М.: ВНИИГиМ, 1997. - 109 с.
11 Щедрин, В. Н. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга Европейской территории России: монография / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев. - Новочеркасск: Лик, 2011. - 433 с.
12 Докучаева, Л. М. Принцип подбора культур для севооборотов, осваиваемых при циклическом орошении / Л. М. Докучаева, Р. Е. Юркова, Э. Н. Стратинская; под
ред. В. Н. Щедрина // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. / ФГНУ «РосНИИПМ». - Новочеркасск: Геликон, 2007. - Вып. 37. - С. 63-68.
References
1 Mikhalev M.A., 2012. Gidravlicheskiy raschet napornykh truboprovodov [Hydraulic calculation of pressure pipelines]. Inzhenerno-stroitelnyy zhurnal [Engineering and construction magazine], no. 6, pp. 20-28. (In Russian).
2 Idelchik I.Ye., 1960. Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam [Reference book on hydraulic resistance]. Moscow, Gosenergoizdat Publ., 43 p. (In Russian).
3 Makkaveev V.M., 1952. O teoriyakh dvizheniya turbulentnykh potokov, soderzhash-chikh vzveshennyye nanosy [On the theories of the motion of turbulent flows containing suspended sediments]. Izv. AN SSSR. OTN [Bull. Academy of Sciences of the USSR. OTN], no. 2, pp. 262-279. (In Russian).
4 Bolshakov V.A., Konstantinov Yu.M., Popov V.N., Dadenkov V.Yu., 1977. Spravochnik po gidravlike [Handbook of Hydraulics]. Kiev, High School Publ., 280 p. (In Russian).
5 Karpenko A.V., Tishchenko A.I., 2006. O metodakh rascheta konstruktivnykh ele-mentov sooruzheniy na peresecheniyakh [On methods for calculating the structural elements of constructions at intersections]. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [The Polytematic online Journal of Kubansky State Agrarian University], no. 24, pp. 18-30, available: http:ej.kubagro.ru/2006/ 08/pdf/49.pdf (In Russian).
6 Orlov V.A., 2009. Gidravlicheskiye issledovaniya i raschet napornykh truboprovodov, vypolnennykh iz razlichnykh materialov [Hydraulic studies and calculation of pressure pipelines made of various materials]. Vestnik MGSU [Bull. MGSU], no. 1, pp. 177-180. (In Russian).
7 Vanchin A.G., 2014. Metody rascheta rezhima raboty slozhnykh magistralnykh gas-oprovodov [Methods for calculating the operating mode of complex gaspipelines]. Nefte-gazovoe delo [Oil and Gas Business], no. 4, pp. 192-214, available: http:ogbus.ru/issues/4_ 2014/ogbus_4_2014_p192-214_Van-chinAG_ru.pdf (In Russian).
8 Pravila ispolzovaniya vodnykh resursov vodokhranilishch GTS Verkhney i Sredney Kubani (Krasnodarskoye, Kubanskoye (Bolshoye), Ust-Dzhegutinskoye, Nevinnomysskogo gidrouzla) [Rules for the use of water reservoirs of hydraulic structures on Upper and Middle Kuban (Krasnodar, Kuban (Large), Ust-Dzhegutinskoe, Nevinnomyssky waterworks)]. Moscow, Rosvodresursy Publ., 2014, 480 p. (In Russian).
9 O sostave razdelov proyektnoy dokumentatsii i trebovaniyakh k ikh soderzhaniyu: Postanovleniye Pravitelstva RF ot 16 fevralya 2008 g. № 87 [On body of sections of project documentation and requirements for their content: Resolution of the Government of the Russian Federation of February 16, 2008, no. 87], available: http:base.garant.ru/12158997 (In Russian).
10 Shumakov B.B., Rodina Ya.S., 1997. Gidromeliorativnyye sistemy novogopokoleni-ya [Water-meliorative systems of a new generation]. Moscow, VNIIGim Publ., 109 p. (In Russian).
11 Shchedrin V.N., Vasiliev S.M., 2011. Teoriya i praktika alternativnykh vidov oro-sheniya chernozemov yuga Yevropeyskoy territorii Rossii: monografiya [Theory and practice of alternative types of irrigation of chernozems in the south of the European territory of Russia: monograph]. Novocherkassk, Lick Publ., 433 p. (In Russian).
12 Dokuchaeva L.M., Yurkova R.Ye., Stratinskaya Ye.N., 2007. Printsippodbora kultur dlya sevooborotov, osvaivayemykh pri tsiklicheskom oroshenii [The principle of selection of crops for crop rotations, developed during cyclic irrigation]. Putipovysheniya effektivnosty oroshayemogo zemledeliya: sbornik statey FGBNU "RosNIIPM" [Ways of Increasing the Ef-
ficiency of Irrigated Agriculture: coll. sc. articles]. Novocherkassk: Helikon Publ., is. 37, pp. 63-68. (In Russian).
Сенчуков Герман Александрович
Должность: заместитель директора, начальник отдела
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Senchukov German Alexandrovich
Position: Deputy Director, Head of Department
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected]
Тищенко Александр Иванович
Ученая степень: кандидат технических наук
Ученое звание: доцент
Должность: ведущий научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Tishchenko Alexandr Ivanovich
Degree: Candidate of Technical Sciences Title: Associate Professor Position: Leading Researcher
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected]
Гостищев Вячеслав Дмитриевич
Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Ученое звание: доцент
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» Должность: ведущий научный сотрудник
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]
Gostishchev Vyacheslav Dmitriyevich
Degree: Candidate of Technical Sciences Title: Associate Professor Position: Leading Researcher
Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421
E-mail: [email protected]
