Модельные исследования гидравлических характеристик оросительных каналов : На примере крупных каналов Таджикистана и Туркменистана

• Автор: Рахимов, Файзали
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава 1. Гидравлические и эксплуатационные показатели крупных каналов и их влияние на водный режим орошаемых земель
1.1.0 влиянии оросительных каналов на водный режим орошаемых , земель Вахшской долины

1.2. Почвенно-гидрологическая характеристика Гиссарской долины

1.3. Гидрографические характеристики Большого Гиссарского канала

1.4. Яванская долина. Гидрография реки Явансу и каналов

1.5. Модели гидравлически наивыгоднейших профилей каналов

1.6. Идентификация моделей наивыгоднейшего профиля канала с данными натурных измерений

Глава 2. Дифференцированная оценка КПД каналов

2.1. Вывод уравнения и решение задачи о свободной вертикальной фильтрации в многослойных грунтах
2.2. Применение модели вертикальной фильтрации для расчета потери воды через дно канала

2.3. Оценка влияния естественного кольматажа на КПД канала

2.4. Расчет влияния канала на водный режим прилегающего массива
2.5. Оценка потери воды на фильтрацию в слабонеоднородных по вертикали толщах грунта при малых уклонах водоупора
2.6. Оценка эффективности комбинированной системы орошения в конусах выноса рек и в радиусе действия крупных каналов
Глава 3. Гидродинамические представления формулы Шези и законов осредненного течения в каналах
3.1. Формула Шези. Опытные законы Гагена-Пуазейля и модель Стокса
3.2.Хронологическая таблица эмпирических законов течения
3.3. Построение новых формул методом размерностей
3.4. Еще раз о моделях характерных режимов реальных течений
3.5. Об одной модели турбулентного течения в открытых каналах
3.6. Модели неравномерных течений Беланже и Бахметова
- 3.7. Уравнения гидромеханики в теории русловых процессов
3.8. Уравнение Сен-Венана при решении задач гидромелиорации
Глава 4. Опыты по гидравлике каналов и их модельная обработка
4.1. Формулы расчета турбулентных характеристик потока
4.2. Опыты Лаборатории ГГиРП и обработка их данных
4.3. Оценка гидравлического трения крупных каналов
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Усовершенствование технологии орошения в различных областях аридных зон, использование ирригационно-гидроэнергетических ресурсов пресной речной воды становится решающим фактором становления аграрного сектора и роста благополучия народов Центральной Азии в XXI веке. Несмотря на сложные физико-географические условия горной страны, Таджикистан обеспечен большими ресурсами речной воды и современной инфраструктурой ирригационно-дренажных систем, позволяющими развить орошение в плодородных землях со сложной структурой грунтов и рельефом местности. Таджикистан обладает внушительным водно-энергетическим потенциалом [84, 21], который способствует развитию технологии
машинного орошения на крутых склонах с использованием дождевальных установок и машин, развитию способов капельного и подпочвенного увлажнения плодородных земель в горно-предгорных районах.
Касаясь истории развития сельского хозяйства в аридной зоне Средней Азии в период царизма, следует отметить выдающуюся роль известного географа-климатолога А.И.Воейкого [26, 19] в вопросах оценки
микроклиматических условий: он впервые выдвинул концепцию о
существовании в известной мере замкнутого кругооборота влаги, поступающей с запада и юго-запада, между высокими Памиро-Алайскими горами и плодородными равнинами Средней Азии. Изучение климатических, почвенно-гидрологических условий бассейна Аральского моря привело Воейкова к следующему заключению [17а), с. 191]: «Ни в какой другой стране человек не может совершить культурной работы в более обширных размерах, чем в Туркистане... В отдаленном будущем при желательных успехах гидротехнического дела и сельского хозяйства мы должны воспользоваться всею водой бассейна Арала в многоводные годы для искусственного орошения» (стр. 191). Так, по-видимому, с работ
А.И.Воейкова в XX веке началась история интенсивного развития поливного земледелия в Средней Азии. В первую очередь, ученые занялись поиском

района [7], почвенно-климатические условия которого пригодны для производства тонковолокнистых египетских сортов хлопчатника. Еще в конце XIX в. было доказано, что таким районом является Вахшская долина в Южном Таджикистане. В частности, в начале XX века исследования инженера Гаевского [28] показали, что гидрогеологические и почвенноклиматические факторы Вахшской долины удовлетворяют всем условиям для развития культуры хлопчатника, где в большинстве случаев уровень грунтовых вод на орошаемых полях находится на оптимальной глубине, не ближе 5 м от дневной поверхности.
Вопросами планирования водопользования ученые мира [56] начали заниматься лишь с середины XIX столетия. Так, например, известны ранние законодательные акты, принятые: в США об использовании земель пустыни (1877) и о правах водопользования в засушливых штатах (1902), в Египте (1950) и Судане (1957) по изучению режима орошения на базе оросительных систем бассейна Нил и других рек. Следует отметить, что в основу водного законодательства Индии в период британского владычества был положен принцип: оросительная система - доходное коммерческое предприятие.
В бывшем СССР классификация орошаемых регионов и форм водопользования, их теоретическое обоснование было дано А.Н.Костяковым [34] еще в 1919 г. и В.А.Ковдой [33] в 1946 г. В результате многолетних проектно-изыскательских и научно-исследовательских работ в начале 30-х годов плодородные земельные ресурсы Среднеазиатских республик были разделены по типам почв на пустынные равнины, пустынно-степные, предгорные полосы и горные районы (Табл. 1., см. [60]) и (Табл 2).
Таблица 1.
Площади (в млн. га) почв разных типов (Минашина и Шувалов, 1967).
Типы ПОЧВ Киргизстан Таджикистан Туркменистан Узбекистан Всего
Пустынные 0.2 0.1 41.5 30,3 72
Степные,предгорные 2.4 1.8 5.0 5.9 15
Г орные 15.1 11.1 0.9 5.3 32
Из них пашня 1.4 0.8 1.2 4.4 7

впитывания равняется коэффициенту фильтрации, т.е. процесс промачивания толщи грунта под каналом принимает стационарный характер. Следует отметить, что для расчета вертикальной установившейся фильтрации из канала с криволинейным очертанием поперечного течения еще Козени [Кочина, 1977, стр. 154-155] было получено точное решение задачи, согласно которому установившийся расход фильтрации на погонный метр длины канала определяется по формуле:
0 = к, (В + 2Н). (2.20)
При этом нетрудно вычислить, что потери на фильтрацию из Каракумского канала при принятых выше параметрах грунта на один погонный метр составляет не менее 72 м2 в сутки. Очевидно, при таких потерях на фильтрацию в канале протяженностью много километров, поступающий из р. Амударьи поток воды полностью просачивается в толщу песчаных фунтов.
Таким образом, мы приходим к выводу о том, что, если трасса канала проходит через фунтовые отложения большой мощности с коэффициентом фильтрации К] > 0.3 — 0.5 м/сутки, то коэффициент полезного действия канала без противофильтрационных облицовок будет достаточно низким. В связи с этим важным является процесс естественного заиления оросительных каналов, трасса которых проходит через фунтовые отложения с высоким коэффициентом фильтрации. В условиях Средней Азии потоки горных рек выносят с собой офомное количество взвешенных наносов, которые при входе реки в долину или равнинную часть региона, в связи с уменьшением уклона и скорости оседают в русле естественного или искусственного канала. Таким образом, происходит естественный кольматаж русла канала. В связи с этим следует отметить нерациональность создания многоступенчатых водоемов - отстойников на равнинных массивах (степях) аридных зон, в частности, на трассе Каракумского канала. Они, с одной стороны, являясь точечным собирателем взвешенных наносов, лишают последующую часть русла канала от кольматажа, и тем самым, способствуют увеличению потери воды на фильтрацию в мощных отложениях песка и супеси, с другой