Єрошкін Юрій Миколайович. Удосконалення методів гідравлічного розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем : Дис... канд. наук: 05.23.16 - 2008.
Анотація до роботи:
Єрошкін Ю. М. Удосконалення методів гідравлічних розрахунків пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.16 – гідравліка та інженерна гідрологія. – Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, 2008.
На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропонована методика розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів на каналах, яка дозволяє будувати витратні характеристики споруд як на стадії проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд.
Використовуючи методи математичного та статистичного моделювання, в роботі запропоновані імовірнісні характеристики для прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку в каналах зрошувальних систем, які базуються на теорії викидів випадкових функцій.
За результатами лабораторних досліджень уточнені аналітичні залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при вільному витіканні з-під вертикального щита, які враховують вплив недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з різною відносною висотою отвору та різним його розташуванням в споруді. Отримані залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку для умов затопленого витікання з-під щита.
У дисертаційній роботі запропоновано нове вирішення наукової задачі, що полягає в удосконаленні методів розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів врахуванням впливу просторових умов, недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з-під щита та застосуванням теорії викидів випадкових функцій до прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку, яке сприяє розв’язанню проблеми оперативного водообліку і водорегулювання за допомогою існуючих гідротехнічних споруд та раціональному використанню водних і енергетичних ресурсів.
Основні висновки дисертаційної роботи полягають в наступному:
Зміна глибин (рівнів) води в каналах зрошувальних систем між гідротехнічними спорудами відбувається за законами повільнозмінного неусталеного руху і упродовж доби може бути представлена залежностями теорії викидів випадкових функцій.
Для визначення глибини води на порозі шлюзів-регуляторів при повністю піднятих затворах можна використовувати удосконалений графік функції eh=f(eн;eп) (рис. 4) або залежності (6), (12).
Для визначення пропускної здатності шлюзів-регуляторів при витіканні з-під щита можна використовувати формули (8), (9), які базуються на рівняннях кількості руху і враховують усі геометричні та гідравлічні параметри споруд та каналів, на яких влаштовані ці споруди.
При вільному витіканні з-під щита коефіцієнт вертикального стиснення потоку с є функцією від а/Н та додаткового відношення віддалі від щитового отвору до входу в споруду Lщ до висоти підняття затворів а (13). У практичних розрахунках для знаходження с можна використовувати залежності (14) – (17). Значення коефіцієнтів с, що обчислені за цими формулами, є більшими від теоретичних даних М. Є. Жуковського і А. Д. Альтшуля. В діапазоні відношень а/Н<0,3 розбіжність досягає 22 %. Це можна пояснити тим, що залежності М. Є. Жуковського не враховують вплив на коефіцієнт с недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з гідравлічно малих отворів (а/Н0,1…0,15).
У діапазоні відносних відкриттів щитів а/Н>0,3 значення коефіцієнта с при затопленому витіканні з-під щита є більшими ніж значення с при вільному витіканні. Особливо суттєва різниця має місце при а/H0,50 і може становити понад 30 %. Для практичних розрахунків значення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при затопленому витікання для а/Н<0,3 можна знаходити за формулами (14) – (17), а для а/Н0,3 – приймати згідно табл. 2.
Для оперативного водорегулювання, раціонального використання води, обліку води без додаткових споруд на зрошувальних системах доцільно мати напірно-витратні характеристики існуючих шлюзів-регуляторів. Витратну характеристику шлюзу можна представити у вигляді функції Q=f(a, H, hн), розв’язки якої за залежностями (8) – (10) можна звести у тарувальні таблиці (див. табл. 3). Серія таких таблиць буде являти собою напірно-витратну характеристику для конкретної споруди.
Зменшення затрат електроенергії DЕ за рахунок використання зарезервованих в б’єфах каналу об’ємів води протягом часу Dt можна оцінити за формулою (20). Якщо витрата DQ знаходиться у межах похибок водообліку, тобто DQ=(0,05…0,1)Qc, то DЕ буде становити 5…10 % від затрат електроенергії за поливний сезон.
В існуючій методиці гідравлічних розрахунків щитових отворів, працюючих у просторових умовах, явище збільшення коефіцієнта вертикального стиснення потоку eс за щитом при затопленому витіканні не враховується. В дисертації доведено, що при збільшенні коефіцієнта вертикального стиснення eс в 1,2 разів загальна довжина кріплення русла за шлюзом зменшується в 1,4 рази.
Виробництву рекомендується методика визначення витрати шлюзів-регуляторів, яку можна використати для побудови напірно-витратних характеристик як на етапі проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд. Використовуючи аналітичні залежності (1) – (5), що дозволяють призначати інтервали часу для вимірювання напорів перед спорудою, можна визначати середні витрати за одиницю часу з відповідною ймовірністю та похибкою в умовах неусталеного руху в каналах.
Публікації автора:
Науменко І. І. Визначення числових характеристик законів розподілу випадкових величин за допомогою ПЕОМ / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво : зб. наук. праць. – Рівне, 2001. – Вип. 26. – С. 75–82. (Автор розробив алгоритм пошуку теоретичного розподілу для апроксимації дослідних даних методом випрямлення інтегральної функції розподілу та переклав його на мову програмування).
Науменко І. І. Аналітичні дослідження пропускної здатності безнапірних шлюзів-регуляторів / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2002. – Вип. 5 (18). – С. 112–121. (Автор виконав аналіз існуючих методів розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів та удосконалив залежності для визначення витрати шлюзів, працюючих в безнапірному режимі).
Науменко І. І. Дослідження коефіцієнтів вертикального стиснення потоку за вертикальним щитом / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Вип. 3 (27). – С. 139–146. (Автор виконав лабораторні дослідження коефіцієнтів вертикального стиснення потоку за вертикальним щитом, уточнив аналітичні залежності для їх розрахунку).
Науменко І. І. Пропускна здатність безнапірних шлюзів-регуляторів з вертикальними плоскими затворами / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво : зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Вип. 29. – С. 57–66. (Здобувач виконав експериментальні дослідження пропускної здатності шлюзів-регуляторів та аналіз отриманих результатів).
Єрошкін Ю. М. Удосконалення методики побудови витратних характеристик шлюзів-регуляторів з плоскими затворами для водорегулювання та водообліку на меліоративних системах / Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2006. – Вип. 4 (36). – С. 122–127.
Науменко І. І. Аналіз методів для прогнозування глибин води в каналах зрошувальних систем при неусталеному русі / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2006. – Вип. 4 (36). – С. 149–158. (Здобувач здійснив математичне моделювання неусталеного руху в каналах зрошувальних систем та визначив закономірності зміни рівнів води в каналах перед гідротехнічними спорудами).