Методы и вероятностные модели оценки гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности оросительных каналов

• Автор: Иовчу, Юлия Ивановна
• Шифр специальности: 05.23.07, 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 202 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Состояние исследований по оценке гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов

1.1 Понятие гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов

1.2 Эксплуатационные факторы, влияющие на работоспособность каналов

1.3 Обзор существующих работ в области гидравлической.

эффективности каналов.

1.4 Критический анализ исследований коэффициентов шероховатости русел каналов

1.5 Критический анализ исследований гидравлических сопротивлений русел каналов

1.6 Исследования эксплуатационной надежности каналов

1.7 Направления дальнейших исследований, обоснование цели и задач исследований.

Выводы по главе.
2 Результаты теоретических исследований по оценке гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов.
2.1 Критерии гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов.
2.2 Обоснование коэффициентов снижения гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности
2.3 Вероятностная модель эксплуатационной надежности крупных каналов .
2.4 Вероятностная модель эксплуатационной надежности распределительных каналов оросительных систем
2.5 Оценка прогнозного срока службы канала
Выводы по главе.
3 Результаты натурных исследований гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов.
3.1 Характеристика объектов исследований.
3.2 Методика натурных исследований.
3.3 Результаты натурных исследований.
3.4 Анализ выявленных нарушений и отказов в работе каналов.
3.5 Анализ натурных данных шероховатости и гидравлических сопротивлений земляных и облицованных русел каналов Юга России
Выводы по главе.
4 Расчетные зависимости для гидравлического расчета земляных и облицованных русел каналов в условиях эксплуатации
4.1 Методика обработки натурных данных для получения расчетных зависимостей
4.2 Новые расчетные зависимости для определения коэффициентов п и X земляных и облицованных русел каналов.
4.3 Уточнение расчетных формул для определения коэффициента Шези по данным натурных наблюдений
4.4 Сопоставление результатов определения коэффициентов сопротивления
земляных н бетонных русел каналов с формулами других авторов
4.5 Сравнение гидравлической эффективности ряда действующих каналов по параметру р
Выводы по главе
5 Методика оценки гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов. Оценка экономической эффективности
5.1 Порядок оценки гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов
5.2 Расчеты по оценке гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов
5.3 Примеры расчетов
5.4 Мероприятия по повышению гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности оросительных каналов
5.5 Оценка экономического эффекта от повышения гидравлической эффективности и эксплуатационной надежности каналов.
Общие выводы
Список использованных научнотехнических источников.
Приложения.
Приложение А Сводные натурные данные параметров гидравлической
эффективности каналов.
Приложение Б Основные характеристики тахеометра ТОРСОБ вРТ
ЗОООУМ и копия свидетельства о его поверке
Приложение В Копия свидетельства о поверке гидрометрической вертушки
Приложение Г Акты внедрения результатов 1ИР
Введение
Актуальность


Очевидно, что такие сечения могут считаться гидравлически эффективными, которые обеспечивают относительно высокую пропускную способность русел, близкую к абсолютно гидравлически наивыгоднейшим сечениям. Обычно в гидравлике , 0 распространено мнение, что каналы с гидравлически наивыгоднейшим профилем имеют наименьший смоченный периметр и, следовательно, минимальные потери на фильтрацию. Однако, это не соответствует действительности. Минимальные потери воды на фильтрацию из канала при заданной площади живого сечения со наблюдаются не для гидравлически наивыгоднейшего сечения с параметром ргн, а для некоторого так называемого фильтрационно наивыгоднейшего сечения с параметром рф. Ф.н. А , 1. А параметр а формуле для определения фильтрационных потерь В. Как показывают расчты, для реально применяемых на практике значении коэффициентов заложения откосов параметр Рф для каналов в земляном русле составляет от 2,0 до 5,0 . Это свидетельствует о том, что каналы с фильтрационно наивыгоднейшим сечением минимумом фильтрационных потерь в отличие от гидравлически наивыгоднейшего профиля получаю гея, наоборот, достаточно широкими и неглубокими. Причем фильтрационно наивыгоднсйшее сечение каналов в облицовке, имеет более высокий показатель ф , чем для земляного русла ф,к, р1Н. Таким образом, фильтрационно наивыгоднейшее сечение канала в земляном русле практически соответствует гидравлически эффективному сечению см. В работе С. О. Курбанова и Н. В. Хаиова предлагается интересный подход для оптимизации полигональных сечений каналов, где оптимальные характеристики каналов определяются путем гидравлического и техникоэкономического расчетов. Выбор оптимального варианта канала проводится по графикам зависимости расхода от относительной площади живого сечения О усоГ О и зависимости приведенных затрат на строительство канала от относительной площади живого сечения С оИ2. При этом существуют области, в которой несколько сечений канала могут иметь гидравлически наивыгоднейшие и экономически оптимальные характеристики в пределах от 2,5 до 4,5 соГ. Отсюда эти сечения можно отнести не только к гидравлически выгодным, но и экономически оптимальным. В.Т. Чоу 7 дается обстоятельный анализ влияния на значения коэффициентов шероховатости п русел открытых каналов различных факторов поверхностной шероховатости, растительности, неоднородности канала, заиления и размыва русла, наличия препятствий, размеров и формы каналов, изменения уровней и расходов. Так, поверхностная шероховатость характеризуется формой и размерами зерен материала, слагающего русло по смоченному периметру, которые оказывают тормозящее воздействие на поток. Этот фактор нередко рассматривается как единственный при выборе коэффициента шероховатости, но в действительности он является одним из многих факторов. В аллювиальных руслах, сложенных обычно мелкозернистым материалом, таким как песок, глина, суглинок или ил, тормозящее воздействие значительно слабее, чем в руслах, сложенных более грубым материалом, таким как гравий или галька. Растительность может рассматриваться как разновидность поверхностной шероховатости, которая уменьшает пропускную способность канала и тормозит движение. Действие ее зависит главным образом от высоты, густоты, распределения и типа растений. Неоднородность канала заключается в неоднородности формы смоченного периметра и изменениях поперечного сечения канала размера и формы по ею длине. Наличие препятствий обуславливает увеличение значения коэффициента шероховатости п. В большинстве потоков увеличение уровня и расхода влечет за собой уменьшение значения п. Как отмечается Г. В. Железняковым , формулу 1. Ло П п2 3 Л4 5,
1 1 1 1 1 1 сс с с сс
1. I П, п2 пх
где Я2, . Я гидравлические радиусы выделенных площадей. В работе Г. В. Железнякова для подсчета коэффициента шероховатости рекомендуется вводить коэффициент формы р. Очевидно, данное уравнение позволяет более точнее определить коэффициент шероховатости для неравномерных установившихся потоков при изменчивости поперечных сечений. По данным исследований И. А. Долгушева , наиболее существенное влияние на снижение пропускной способности оросительных каналов при их эксплуатации оказывает зарастание русел.