автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидравлические сопротивления и пропускная способность бетонных русел каналов при их эксплуатации

На правах рукописи

ПОЛЯКОВА Наталья Юрьевна

--- '.Я

\ : й и Л I Г;

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ БЕТОННЫХ РУСЕЛ КАНАЛОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность: 05.23.16 - «Гидравлика и инженерная гидрология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2000

Работа выполнена в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА).

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессо]

Заслуженный деятель науки и техник Российской федерации Косиченко Ю.М,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кузнецов Е.В. кандидат технических наук, доцент Лобанов Г.Л.

Ведущая организация - ГУ Южный научно-исследовательски

институт гидротехники и мелиорации

Зашита диссертации состоится » 2000 г.

_ часов на заседание диссертационного совета К 170.76.02

Ноьочеркасской государственной мелиоративной академии по адресу:

346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111 ауд. 236.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьн предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационноп совета.

Автореферат разослан « ^2^2000. г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд.техн.наук, доцент

НП6.53-0Я2.0

ковский В. А.

Актуальность работы. Применение бетонных одежд на каналах различного класса и назначения позволяет существенно уменьшить влияние негативных факторов на эксплуатационный, режим их работы, снизить потери на фильтрацию, практически исключить размыв русла и повысить их пропускную способность. При этом на пропускную способность облицованных каналов, кроме прочих геометрических и гидравлических показателей, непосредственное влияние оказывают гидравлические :опротивления и шероховатость русла. Нужно признать, что в практике многолетней эксплуатации подобных каналов фактические значения :опротивлений и шероховатости русел претерпевают значительные изменения в сторону увеличения, что связано с условиями их функционирования, механическими воздействиями и повреждениями, влиянием климатических условий, снижением прочности покрытий и их надежности, зара'станием растительностью и появлением водорослей. При ювместном воздействии эти негативных факторов в отдельных случаях троисходит снижение их пропускной способности в 1,3....2,0 раза. До госледнего времени каналы в облицованных руслах проектировались, ¡троились и функционировали без учета этих факторов. В силу указанных фичин, орошаемые поля недополучают необходимого количества воды, или ! случае полной выдачи идет перерасход ее количества, и одновременно при [юрсированной подаче происходит дальнейшее интенсивное разрушение 5етонных покрытий. Эти особенности эксплуатации бетонных каналов в >еальных условиях и" вызвали необходимость изучения механизма и физической сущности этих процессов и количественных показателей для их чета в практике проектирования и эксплуатации.

Целыо исследований являлось: изучение механизма и особенностей лияния различных эксплуатационных факторов на изменения идравлических сопротивлений и шероховатости в бетонных руслах каналов, |боснование допускаемых неразмывающих скоростей воды и учет этих

изменений в каналах с бетонными одеждами длительного срок: эксплуатации.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

• Анализ и оценка существующего подхода к учету гидравлически* сопротивлений, шероховатости и пропускной способности различных искусственных русел и лотков в процессе их эксплуатации.

• Установление влияния различных разрушений облицовок и раскрытия швов на гидравлические сопротивления в бетонных руслах.

• Изучение влияния водорослей на гидравлические сопротивления и пропускную способность каналов.

• Разработка усовершенствованных методов для регрессионной обработки экспериментальных данных на ПЭВМ при изучении сопротивлений и коэффициентов шероховатости для спокойных и бурных потоков заросших и не заросших бетонных русел.

• Теоретическая разработка уравнений для определения размывающих и допускаемых (неразмывающих) скоростей водного потока в бетонных руслах, находящихся длительное время в эксплуатации.

• Разработка и уточнение теоретических и эмпирических зависимостей для определения коэффициентов гидравлических сопротивлений и шероховатости бетонных облицовок каналов в процессе их старения и зарастания водорослями.

• Разработка методов расчета пропускной способности бетонных каналов при наличии раскрытых швов и водорослей.

Методы исследовании. При выполнении диссертационной работы использованы комплексные лабораторные, полевые и теоретические подходы к изучению поставленных задач. Натурные исследования выполнялись в течение 1995-1999 годов на каналах с бетонными облицовками Багаевско-Садковской, Мартыновской, Азовской и Цимлянской оросительных систем Ростовской области. Все измерения на каналах выполнялись на базе

тсстных в гидрометрии стандартных методик с использованием ;утеетвуюших приборов и оборудования, прошедших государственную ггтестацию. Лабораторные эксперименты выполнены в лаборатории кафедры идравлики НГМА. Для измерения гидравлических параметров потоков здесь 1сгюльзоваиы микровертушки конструкции ТНИИСГЭИ и НГМА, шншснмасштабы, частотомеры и др. оборудование, аттестованные югиоиальными отделениями Госстандарта России.

Изучение влияния различных нарушенных бетонных облицовок и аскрытия швов на изменения гидравлических сопротивлений проводились а 2-х безнапорных моделях лотков, для которых соблюдались условия еометрического кинематического и динамического подобия.

Для теоретических исследований и регрессионного анализа кспериментальных данных использованы теории предельного состояния атериалов, равномерного движения жидкости в установившемся потоке, гатистического описания случайных величин, алгоритмы, блок-схемы и рограмма "GRAFIK", разработанная автором, а также стандартные пакеты рикладных программ STATGRAF, MATHCAD, STATISTICA, EXCEL.

Научную iioniniiy работы составляют: Уточненные эмпирические и теоретические зависимости для определения гидравлических сопротивлений и шероховатости в облицованных бетонных руслах каналов в широком диапазоне их применения. Гистограммы изменения коэффициентов шероховатости облицованных русел каналов в процессе их эксплуатации.

Экспериментальные графические и регрессионные зависимости влияния различных нарушений бетонных облицовок и раскрытия швов на гидравлические сопротивления русел каналов.

Экспериментальные зависимости влияния водной растительности и водорослей па пропускную способность каналов.

• Уточненные теоретические зависимости для определения средних размывающих и неразмывающих скоростей потока в нарушенных бетонных руслах.

• Экспериментально-теоретическая зависимость для установления фактических расходов воды пропускаемых в бетонных руслах длительного срока эксплуатации.

Практическую ценность работы составляют:

• Закономерности и количественные показатели влияния установившейся шероховатости и коэффициентов сопротивлений на гидравлический режим, работы бетонных русел каналов в процессе их многолетней эксплуатации.

• Алгоритм, блок схема и программа для ПЭВМ "GRAFIK", обеспечивающая оптимизацию регрессионной обработки экспериментальных и эксплуатационных данных.

» Научно-обоснованные и приближенные . к реальным условиям эксплуатации зависимости для определения фактических расходов воды в бетонных руслах с изменившейся шероховатостью.

• Рекомендации по уточнению изменившихся гидравлических сопротивлений и шероховатости, а также определению фактически пропускаемых расходов воды в бетонных руслах каналов оросительных систем Северного Кавказа.

Внедрение результатов работы.

Предложенные теоретические и эмпирические зависимости, методы учета . и количественные показатели установившихся коэффициентов шероховатости и сопротивлений в работающих длительное время бетонных руслах каналов, методов установления размывающих и неразмывающих скоростей и пропускной способности этих каналов вошли в рекомендации, которые учтены и использованы областным департаментом по мелиорации земель и с-х водоснабжению Ростовской области в практике эксплуатации Багаевско-Садковской и Азовской оросительных систем Ростовской области

Кроме этого, полученные формулы и методы расчета, а также разработанные рекомендации приняты проектными организациями АО «Южводпроект» [г.Ростов) и АО «Севкавгипроводхоз» (г.Пятигорск). Теоретические формулы, предложенные в диссертации, внедрены в учебный процесс НГМА и включены в курс лекций для мелиораторов «Гидравлика, ч.2» Новочеркасск, 1998. Разработанная автором программа регрессионного анализа "GRAFIK" использована при обработке экспериментальных данных отдельными исследователями и аспирантами НГМА.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции «Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем» (Новочеркасск, 1996), Всероссийской научно-практической конференции «Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации» (Новочеркасск, 1998), конференциях молодых ученых и специалистов НГМА (Новочеркасск, 1998, 1999), семинарах кафедры гидравлики и инженерной гидрологии (Новочеркасск, 1995-1998), а также на международном симпозиуме «Охрана окружающей среды и мониторинг» (Воронеж, 1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ в разных издательствах, в том числе в трудах НГМА, Известиях вузов, материалах международного симпозиума.

Структура и* объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации составляет 271 стр. машинописного текста, включая 65 рисунков, 19 таблиц и 4 приложения. Список использованных источников состоит из 224 наименований, в том числе 36 зарубежных авторов.

Содержание работы.

В первой главе предложены результаты научно-информационного обзора и аналитический анализ по проблеме гидравлических сопротивлений и шероховатости в земляных и бетонных руслах каналов с наличием водной

растительности и водорослей. Среди наиболее известных и глубоки научных проработок в этой области отмечаются исследования Боссю ' Дюбуа, Шези, Дарси и Базена, Гангилье и Кутгера, Р. Маннингг Ф.Форхгеймера, H.H. Павловского. Существенный вклад в теорию постановку экспериментов по изучению гидравлических сототивлени внесли: Л.Прандгль, Т.Карман, И.Козени, Линдквист, Е.Марки. Нескольк позднее, ближе к ссрсдяис XX века, появляются ряд новых углубленны работ в этой области И.И. Агроскина, Г.В.Железнякова, Д.В. Штеренлихтг А.Д.Альтшуля, А.В.Мишуева, В.С.Алтунина, А.П. Зегжда, И. Никурадзс О.М. Айвазяна, H.H. Павловского, Колбрука, Уайта, К.Н. Федявского, H.h Фомина, Г. Шлихтинга, Л.А. Тепакса, И.А.Исаева, Г.АМурина, В.Н. Попов« М.З. Френкеля, А.Ф. Федорова, A.A. Маастика, Е.Марки, О Киршмерг Пауэлла, В.В.Ведерникова, В.Р. Лазанского, И.О. Родионова, Е.Е.Овчаровг . A.C. Офицерова и других исследователей.

В связи с проектированием, строительством и эксплуатацие; бетонных облицованных русел каналов и каналов-лотков изученш сопротивлений этих каналов посвящены работы А.Д.Альтшуля, В.Е Калицуна, О.М. Айвазяна, Ф.И.Пикалова, Д.В.Штеренлихта, Е.А.Замаринг И.И. Агроскина, М.Випарелли, Штрауба, Андерсона, Ю.М.Косиченкс Л.Ф.Ольгаренко. Изучением гидравлических сопротивлений и пропускно: способностью подобных русел при их зарастании занималис ЭЛ.Беновицкий, Д.А.Асанова, Г.П.Жук, С.П.Оксиюк, Ю.М.Косиченкс Н.И.Турянская и ряд других исследователей.

В главе дан критический анализ работ и формул приведенны. авторов. Во многих из них наблюдаются различные подходы и допущения, i естественно, многие из них имеют граничные условия их применимости. В ti же время правильная оценка физической сущности работы бетонны: водотоков в реальных условиях, учет всех факторов, вызывающих изменен» сопротивлений и шероховатости в руслах и правильное определение i регулирование пропускаемых расходов воды в них является крайне важно1

задачей службы эксплуатации оросительных систем, функционально-действующих длительное время.

Во второй главе приводятся материалы экспериментально-полевых исследований. Она посвящается изучению гидравлических сопротивлений, шероховатости и пропускной способности бетонных облицованных русел и каналов-лотков при их основной функциональной деятельности - пропуске воды в вегетационный период. Исследования проводились на крупных оросительных системах - Азовской, Багаевско-Садковской, Мартыновской и Цимлянской, каждая из которых проработала от 30 до 50 лет, имеет площадь орошения от 30 до 50 тыс. га и протяженность бетонных и лотковых каналов порядка от нескольких сот до тысячи километров. Все экспериментальные работы выполнены в течении 1995-199 годов. На каналах в бетонопленочных облицовках Бг-Р-6, Р-2, Р-3, ВМК-1, ВМК-2, МХ-1 Багаевско-Садковской и Азовской оросительных систем, с покрытиями из стандартных сборных железобетонных плит НПК и ПО-1, ПО-2 и ПК различных модификаций тех же оросительных систем и лотковых каналах.

При обследовании деформаций и расстройства швов и стыков бе генных плит и лотков выполнена систематизация нарушений бетонных облицовок, дана их статистическая оценка. Установлено, что из-за недостаточного сцепления мастики по глубине шва с бетонными стенками плит происходит разрушение швов уже на 5...6-й годы. На поверхности монолитной облицовки имеют место продольные трещины, которые наблюдаются в нижней одной трети откоса канала, а также в зоне эксплуатационного уреза воды.

Для лотковых каналов характерными дефектами облицовок являются шелушение бетонной поверхности, обнажение арматуры, а также дефекты стыков. Статистический анализ характерных дефектов (рис.1, 2) и их распределения на деформационных швах монолитных облицовок, стыковых соединениях и самих сборных ж/б плитах показывает, что наибольшее распространение здесь имеет нитяные трещины, которые занимают 57%.

затем трещины шириной раскрытия 1...4 мм - 34 % и трещины до 4...8 мм -около 9 %.

Общее распределение лрещин

Деформа^юнные швы

б нитные трещины ■ трещины 1-4 мм □ трещины 4-8 мм

Рис.,1 График распределения трещин по частоте случаев

60

50 — 40 —

1 2 3 1 2 3 1 2 3

1участок 2 участок 3 участок

П трещины на плитах О трещины на продольных швах □ трещины на поперечных швах

Рис. 2 График распределения трещин на участке Бг-Р-5 (Г1К56 - ПК59) 1 - нитяные трещины, 2 - трещины 1 - 4 мм, 3 - трещины 4-8 мм.

Выполненный статистический анализ частоты н плановой распределения дефектов облицовок сам но себе мало, что представляет, ес.т

не учитываются те изменения гидравлики потоков, которые сопровождают процесс взаимодействия потока и русла.

Для упрощения и оптимизации обработки огромного количества экспериментальных данных (около 3000 данных) в различном ракурсе их взаимовлияния (например X - f(Re\n = /(а),С = /(я);0 = /(и) и т.д.), кроме имеющихся программ, разработано собственное программное обеспечение (программа "GRAFIK"), позволяющее упростить и конкретизировать их регрессионный анализ. Структурная схема этой программы и порядок пользования ею представлены в графическом виде на рис.3.

В результате математической обработки с использованием программы GRAFIK собственных натурных экспериментальных данных, совмещенных й данными других исследователей по различным оросительным зонам, получены универсальные зависимости в широком диапазоне их применения. Для каналов с бетонной облицовкой (монолитный и сборный) npit спокойном состоянии потока получена степенная регрессия вида:

Л Ä ^7,56« >^=,,4752. О)

Для лотковых каналов при спокойном состоянии потока оптимальной является также степенная регрессия, но при другом значении коэффициента и показателя степени:

^ = ^=10,4266 > 2,0521. (2)

При бурном состоянии потока в бетонных каналах и лотках получена степенная зависимость:

Я = 0,0264-Яе":"б,/г=5,2487 >/'7= 1,2245 (3)

Формулы (1) - (3) выведены для области гладких русел и доквадратичпых сопротивлений. Для каждого из этих уравнений просчитана дисперсия, критерий Стыодента и критерий Фишера, позволяющие судить об их достоверности.

Обработать данные Считать файл 1 Записать Выбор графической зависимости -——г- Выход

данные в файл

Ввести данные с клавиатуры или изменить их

Ввести весь массив точек

Считать данные из файла

Формирование нового файла

Показать массив точек

Удалить точку из массива

Закончить работу

Изменить точку массива

Добавить точку к массиву

По выбору пользователя

Линейная у(зс) = ах + Ь

Гиперболическая у{х) = а + -

Степенная

у(х)=а-х"

Показательная

Экспоненциальная >'(х) = а-ехр(б-х)

Логарифмическая

Параболическая у(х) = а + Ьх + с-

Результат вычислений

-1 I

Выход в ДОС

Выбор ур

авнения

1С

Автоматический

Установить границы графика

График

Л

Ввод данных

1

Выход

Таблица результатов

Выбор графика

Ввод данных

Выход

Полученные зависимости (1)-(3) не только подтверждают различие закономерностей изменения гидравлических сопротивлений от числа Рейнольдса при различном состоянии потока: (при £><1, с увеличением Яе значения Л убывают, а при Рг >1, наоборот, с увеличением Ие значения Л возрастают), но и позволяют количественно более правильно оценить эти изменения.

Для спокойных потоков, согласно построенных гистограмм, большая часть сопротивлений приходится на интервал 0,0308...0,0657, а для бурных потоков соответственно на интервал 0,0201 ...0,0308.

С изменением гидравлических сопротивлений, как известно, изменяются и коэффициенты шероховатости. Выполненная статистическая оценка коэффициента шероховатости для различных бетонных русел с различным состоянием потоков позволяют выделить достоверные интервалы изменения «и» в следующих пределах.

Для каналов-лотков с нормальными облицовками: « = 0,0144-0,0156 при ;;гр*0,015, Р=97,87%, сг, = 2,3-10"3 сг„ =2,6-Ю"4, <тп.л =2,13%; для бетонных каналов с нормальными облицовками: и = 0,0158-0,0168 при и, =0,0163, Р = 99,06%, ст. =1.6-1(Г\ сг„ = 1,5-10^, ап% =0,94%; для бетонных каналов с большими уклонами: п = 0,01516...0,01517 при

л„ = 0,015165, /> = 99,99%, ая = 0,2-10% а. =1,7-10 % ст^ =0,01%. >

Выявленные закономерности динамики Л, О и п бетонных каналов в натурных условиях позволили получить экспериментально-теоретическую зависимость для уточненного определения пропускаемых в них расходов воды в условиях их старения.

В третьей главе излагаются результаты лабораторных исследований по методическому обоснованию и углубленному выявлению закономерностей количественного влияния дефектов бетонных покрытий и водорослей на динамику сопротивлений, шероховатости и ¡тропускную способность русел. В частности, изучено влияние количества раскрытых швов, на единицу длины

каналов, соответствующих их кратности при применении стандартных i облицовочных плит или конструктивных швов (монолитные облицовки).

Предпосылками для постановки таких специальных исследованш послужило отсутствие возможности в натурных условиях проследить эт} динамику во всем многообразии уклонов, расходов и скоростей движенш потока, а также количества раскрытых швов на единицу длины русла npi одинаковых исходных геометрических его показателях.

Моделирование деформационных швов выполнено в масштабе 1:1, тс есть полностью соблюдено условие геометрического подобия. Моделирование водорослей в потоке производилось по числу Фруда, то есть обеспечивалос!

V2

подобие сил тяжести. При этом выдержаны критерии: Fr --= idem

g-h

С = idem, i = idem или Я = idem.

Из условия подобия модели и натуры значения показателей VH, п„, А,,, для реальных условий эксплуатации пересчитываются от модельных следующим образом:

A„=A„-L; h„=/vZ/; V -41.

В результате графической обработки опытных данных (табл.1) их

систематизации, наложения кривых А = f{Re) друг на друга (рис.4) для

различного количества раскрытых швов на единицу погонной длины каналов

(гладкая поверхность, 1, 2, 3 шва на 3 м длины потока) установлено, что при

спокойном состоянии потока в области гладких бетонных русел и области

доквадратичного сопротивления значения гидравлических сопротивлений в

зависимости от числа Рейнольдса хорошо описываются эмпирическими

зависимостями (4), (5), (6), (7) степенного гида. Наблюдается закономерное

расположение кривых одна над другой в порядке возрастания количества

раскрытых швов по сравнению с гладкой поверхностью:

0 0511 г

Гладкая поверхность Я = ' , F =8,2596 > FT= 2,0478. (4)

Re '

0 089 г

Один шов на Зм Я= ' ,F=10,3181 > Fr= 1,9292. (5)

Da--0613

О 4474 т

Один шов на 1,5м Л = F=21,9009 > Fr= 2,0144. (6)

Re1

G1704 т

Один шов на 1м Л = F=15,9708 > Fr= 2,1242. (7)

Re-104

♦ без швов ■ с 1 швом А с 2 швами X с 3 швами

— - Степенной (без швов) —• —Степенной (с 1 швом) - - - Степенной (с 2 швами) Степенной (с 3 швами)

Рис.4 График зависимости X = f(llc)

Аналогичные по своему характеру и расположению получены графические зависимости п = f{X\ которые, также как и предшествующие им, отображают значительное влияние частоты раскрытых швов на изменения шероховатости, при * общей явно выраженной тенденции возрастания п с увеличением X. Математическое описание этих кривых представлено следующими уравнениями:

Гладкая поверхность п = O^SA0'4414, F=17,6273 > FT= 2,0478. (8) Один шов на Зм п = 0,0034AO JOM, F=4,5654 > FT= 1,9292. (9)

Один шов на 1,5м п= 0,0339лО15, F=6,0836 > FT= 2,1242. (10)

Один шов на 1м л = 0,0676Я0"', F =26,3025 > FT= 2,0144. (11)

Вполне логично, что подобные изменения сопротивлений и шероховатости бетонных русел в процессе их старения и появления дефектов влекут за собой снижение пропускной способности русел (рис.5).

Таблица 1

Влияние разрушения облицовок на изменение гидравлики потока (лабораторные опыты)

Уклон Гидрав- Глубина, Расход, Площадь Смочен- Скорость Гидрав- Число Коэффи- Шерохо- Коэффи- Число Коэффи-

свободной лический h, м Q, м3/с живого ный V, м/с пический Фруда циент ватость, циент Рейнольдса, циент

поверхности уклон. сечения, периметр радиус, Fr Корио- п Швзи, Re-101 гидравли-

потока, 1с.п. 1г со, м Х.м R, м писа, С, н'*/с ческого

a сопротив-

ления, X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Гладкая поверхность

-0,0009348 0,000473 0,0659 0,0242 0,0646 1,1119 0,3741 0,0581 0,2164 1,2158 0,0087 71,36 8,691172 0,0154

-0,0003696 0,000163 0,0685 0,0164 0,0671 1,1169 0,2450 0,0600 0,0894 1,2137 0,0080 78,42 5,884357 0,0128

-0,0003261 0,000179 0,0833 0,0216 0,0817 1,1467 0,2645 0,0712 0,0856 1,2098 0,0087 74,08 7,531593 0,0143

-0,0002826 0,000214 0,0837 0,0219 0,0820 1,1474 0,2669 0,0715 0,0868 1,2026 0,0094 68,29 7.630880 0,0168

-0,0003696 0,000208 0,0665 0,0164 0,0651 1,1129 0,2517 0,0585 0,0972 1,2097 0,0086 72,19 5,887878 0,0151

С 1 разрушенным швом на 3 м погонной длины лотка

-0,00023913 -7Е-05 0,122475 0,02232 0,12003 1,22495 0,18597 0,09796 0,02878 1,25202 0,00956 70,9824 7,28729 0,01558

-0,000262609 -7.5Е-05 0,10785 0,0~033 0,10569 1,1957 0,19237 0,08837 0,03498 1,25031 0,00891 74.Й303 6,79998 0,01402

-0,000369565 -0,0001 0,09595 0,01932 0,09403 1,1719 0,20552 0,08021 0,04487 1,25148 0,00913 71,8882 6,59413 0,01519

-0,000630435 -0,0002 0,08015 0,01835 0,07855 1,1403 , 0,2336 0,06885 0,0694 1,25762 0,0101 63,2993 6,43376 0,01959

-0,000326087 0,00027 0,065325 0,01651 0,06402 1,11065 0,25791 0,05761 0,1038 1,20107 0,00955 65,0073 5,94357 0,01857

С 1 разрушенным швом на 1,5 м погонной длины лотка

-0,00119565 -0,000489 0,0619 0,0149 0,0607 1,1039 0,2456 0,0549 0,0993 1,2764 0,0130 47,3604 5,3966725 0,0350

-0,00076087 -0,000347 0,0757 0,0161 0,0742 1,1314 0,2168 0,0655 0,0633 1,2763 0,0139 45,4856 5,6811157 0,0379

-0,00006522 0,000447 0,0697 0,0173 0,0683 1,1194 0,2534 0,0610 0,0939 1,1516 0,0129 48,5518 6,1805471 0,0333

-0,00002174 0,000165 0,1015 0,0185 0,0995 1,1830 0,1855 0,0841 0,0346 1,1493 0,0133 49,8100 6,2378306 0,0316

-0,00028261 -0,000121 0,1151 0,0197 0,1128 1,2102 0,1747 0,0932 0,0270 1,2668 0,0129 52,0206 6,5106388 0,0290

С 1 разрушенным швом на 1 м погонной длины лотка

-0,0000217 0,00026 0,0778 0,01523 0,0762 1,1355 0,1998 0,0671 0,0524 1,1408 0,0132 48,1785 5,3616435 0,0338

0,0000391 0,00037 0,0690 0,01396 0,0677 1,1181 0,2063 0,0605 0,0629 1,1491 0,0144 43,5102 4,9917778 0,0415

0,0000652 0,00049 0,0606 0,01282 0,0593 1,1011 0,2160 0,0539 0,0786 1,1559 0,0145 42,2013 4,6548288 0,0441

-0,0007174 -0,00034 0,0707 0,01387 0,0693 1,1214 0,2002 0,0618 0,0578 1,2786 0,0145 43,4431 4,9450646 0,0416

-П nnnifnn -П 00026 0 0800 0.01562 0.0784 1.1400 0.1993 0,0687 0,0506 1,2738 0,0137 46,7191 5,4800387 ' 0,0360

При изменении X от 0,015 до 0,055...0,058 значения шероховатости увеличиваются от 0,08 до 0,018, а снижение пропускаемых расходов происходит соответственно от 1,33 до 2,0 раза. Для прогноза и количественной оценки этого влияния получены эмпирические зависимости: Гладкая поверхность Q = 0,0015п^даб, F =0,7242 > Fr= 0,4883. (12) Один шов на Зм О = 0,0003л, F=l,1725 > FT= 0,5184. (13)

Один шов на 1,5м Q = 2-10V2-,02\ F=0,5392 >FT= 0,4708. (14) Один шов на 1м О = 0,0003/7 "0,S76, F =1,4560 > FT= 0,4964. (15)

0.0350 0,0300 0,0250 0.0200

О

0.0150 0,0100 0,0050 0,0000

0,0000 0,0020 0,0040 0,0060 0,0080 0,0100 0,0120 0,0110 0,0160 0,0180 0.0200

П

♦ без швов ■ с 1 швом А с 2 швами

X с 3 швами — - Степенной (без швов) —" ""Степенной (с 1 швом)

- " " Степенной (с 2 швами) Степенной (с 3 швами)

I

Рис.5 График зависимости О = f(n)

Четвертая глава диссертации посвящена теоретическим исследованиям, дополняющим экспериментальную и информационно-аналитическую часть, изложенную выше.

Основной задачей проведения таких исследований являлось получение теоретических и экспериментально-теоретических зависимостей, позволяющих расширить диапазон возможности их применения (для гидравлически гладких и шероховатых русел). Для получения уравнения гидравлических сопротивлений в бетонном русле с нормальным

распределением шероховатости задача решалась на основе рассмотрения , плоского установившегося равномерного турбулентного течения в канал« значительной ширины. Для описания изменения эквивалентной вязкости пс вертикали в гидравлически гладком русле воспользуемся формулой Г.А Распопина:

v, = v + xUAh{aTíl -btf). (16)

Используем гипотезу Буссинеска, связывающую трение, вязкость \ г d

скорость течения: — = v —. (17)

Р d,

Касательное напряжение трения изменяется согласно зависимости: z = pgl{h-Z)+T0=Tt-pgZl. (18)

Решая совместно уравнения (16), (17) и (18) получим дифференциальное уравнение, описывающее распределение скорости е турбулентном ядре

f- ¿г**.... т

dz v + UA[aTj,-bTjt)

Удельный расход в турбулентном ядре найдем как интеграл выражения

g = h\udt],. (20)

о

Используя и преобразовывая интеграл уравнения (20), и подставляя егс в общую формулу для определения гидравлических сопротивлений

Я = ^^ ^ , а также принимая по Г.А. Распопину значения коэффициентов g'

N= 6,6; se = 0,4; а=0,88; ¿=0,8, получим уравнения для определения коэффициента гидравлического трения:

Для гидравлически гладких русел при 5 <Zo

я»!--п, (2.)

Для шероховатых бетонных русел при 8>20 . 1,28

0,60 + 1,141п| —

Сопоставление результатов расчета коэффициента X по полученным зависимостям с натурными данными на каналах Бг-Р-7 и БСК-3 показало удовлетворительную сходимость (отклонение составляет 4 - 8 %)

При решении теоретическим путем задачи правильного назначения коэффициентов сопротивлений в бетонных руслах длительного функционирования, одновременно ставились задачи по выявлению механизма ззаимодействия потока воды и нарушенного в процессе эксплуатации русла, а гакже определению размывающих и допускаемых скоростей водного потока в Зетонном русле с деформированными или раскрытыми швами.

Для оценки устойчивости русла применительно к бетонным каналам 5ыла применена теория предельного состояния материалов. Согласно теории умствующие силы потока на частоту бетона вызывают внецентренное его ¡астяжепие.

Условие предельного состояния каждой частицы (выступа пероховатости) бетонного покрытия в этом случае можно выразить

равнением: с

п'

* , гл-<*

т • м* \ р

т ■ ж

р

(23)

Разворачивая каждую из составляющих этих сил, пренебрегая при этом азмерами и соответственно весом отрываемых частиц бетона в воде (в виду х незначительности по сравнению с усилиями на отрыв этой частицы) и ринимая ряд значений, входящих в формулы составляющих сил по 4.А.Дементьеву, получаем:

¡1 = /Г. • К ■ К.. =

г„-1г,

28

ж/' 0,982^'

(24)

После преобразований уравнения (24) относительно Ул и принимая • Ур = 1,4У„р, а также осуществляя переход от донных скоростей к средним по общеизвестной зависимости В.Н. Гончарова, получим:

0,92

^ = г.-»'-' (25)

Подставляя в полученную формулу значения шероховатости «и» и высоты выступов шероховатости «Л» для бетонного нарушенного русла, полученные экспериментальным путем:

0,045-(2-Ю-6)''

2-Ю"6

л =- и Л-\-

У в \ <2 ■

в окончательном виде имеем следующие зависимости неразмывающей и размывающей скоростей:

6,15 Н 0,928-т-Я>€-К

I, 'л -• (26)

(2 -ИГ*)*- 0,045 V У-'"

О

1,3

„ 6,15 Я 0,92у •») • ¡1 ■ К ^=1.41в-гг=\.. ---Г2--(2?)

(2-10 -0,045 V У."«

С?"

В формулах (25) и (26) все обозначения общепринятые в гидравлике русловых потоков; п - коэффициент пульсации скоростей; К - коэффициент однородности показаний прочности бетона.

В полученных формулах (25) и (26) значения Ли п приняты по экспериментальным зависимостям автора. Одновременно высоту выступов эквивалентной шероховатости А = 4, = Кэ можно получить чисто теоретическим путем, на основе рассмотрения теории случайного распределения величин.

Полагая, что изменение высоты выступов шероховатости бетонных русел соответствует нормальному закону распределения и используя теорию случайных величин, число выбросов (превышений) за пределы толщины слоя шероховатости «А» можно найти по зависимости Ц.Е.Мирцхулава:

V = V •ехр

(28)

После логарифмирований зависимости (28) и решения ее относительно Кэ, получим уравнение для определения высоты выступов эквивалентной (равнозернистой) шероховатости в бетонном русле:

(29)

где V- число выбросов за уровень слоя к; V - среднее число выбросов; стк - среднеквадратичное отклонение.

Параллельно с решением предшествующих задач теоретическим путем выведены формулы для определения коэффициента шероховатости и гидравлических сопротивлений в более широком диапазоне их применения для бетонных русел, имеющих наносы и заросших водорослями. Базой для решения поставленной задачи послужило классическое уравнение движения жидкости (Д.Бернулли).

На основе общей теорий движения потока воды и действующих сил в этом потоке (уравнение Д.Бернулли), а также с учетом их равновесия, уравнение установившегося равномерного движения вида в любом бесконечно малом его сечении запишется как:

Л-Л+с.-г-/^» о. (30)

Развернем соетавляющие "этого уравнения, учитывая, что русло в

нашем случае бетонное облицованное плитами, по дну канала имеются очаги наносов и по периметру сечения имеют место макрозоны водорослей, тогда: Р,=р,м> и Р2=р2*>2, (31)

о, = р&м{гх-гг), (32)

Т = Тот, + Тм + Т(33) Топд = где 7^=22,, (34)

Т^тщХ11, (35)

*«-2(e.+A.), (37)

F^PgG.-S.-^-N'^Bl, (38)

2g

(39)

. После подстановки формул (34) - (45) в исходное уравнение

равновесия (29), его упрощения, преобразования и выражения

соответствующих значений входящих в него параметров по другим формулам,

получим зависимость следующего вида:

) ^ + +h4)B-Nua | Л^ V.I N в

pgw . . 4 2g w

Полагая что:

г у V1 т у V1 т г V2

б*т _ А» б*т ( бет . не _ ис t wg • «х) _ А>еод | вод . ТОГДс! ЗНЯЧбНИб

pg 4 2g' pg 4 2g' pg 4 2 g' коэффициента шероховатости получаем в следующем виде:

П (41)

Л

п

При условии Neod=0 получим частную зависимость:

18кг'- "" " '' ' . Ц *

Аналогичным путем и соответствующими рассуждениями получена формула для определения коэффициента сопротивления для бетонного русла с наносами и водорослями:

А.=--, (43)

X

при отсутствии водорослей в бетонном русле N^¿,=0

я = ^'2 Х,+Лнс-в (44)

X

Полученные формулы (41) - (44) по своей структуре вполне сопоставимы с известными формулами Павловского. Выполненные расчеты по формуле (41) для конкретного канала Бг-Р-7 позволили получить значения

1=0,0362 при фактическом (замеры в натуре) значении 0,0354, что видетельствует о близком совпадении. Ошибка составляет - 2,26%.

В пятой заключительной главе диссертации даются рекомендации по [спользованию полученных закономерностей и математических зависимостей ; практике проектирования и эксплуатации оросительных систем, а также [риводится оценка экономической эффективности применения предлагаемых [аучных решений. Основные положения рекомендаций сводятся к ледующему:

1 Учитываются новые подходы к теории и практике проектирования и эксплуатации бетонных русел каналов, основанные на учете динамического изменения гидравлических показателей потоков в процессе старения и деформации покрытий. В условиях старения систем и снижения их пропускной способности дается прогноз, учитываются и вводятся уточненные показатели гидравлических сопротивлений в руслах и шероховатости деформированных бетонных покрытий по предлагаемым • формулам.

При разработке проектов реконструкции систем значения необходимых расходов воды рассчитываются по уточненной экспериментально-теоретической зависимости, предложенной в работе.

На стадии планирования эксплуатационных режимов работы деформированных и заросших бетонных русел обоснование их устойчивости проводится по полученной уточненной теоретической зависимости.

В процессе оперативного планирования функционирования бетонных русел каналов при их эксплуатации проводится корректировка подачи необходимых объемов воды с учетом фактического состояния бетонных русел.

При оптимальном управлении водораспределением по межхозяйственным, хозяйственным и внутрихозяйственным каналам расчеты расходов и допускаемых скоростей течения воды осуществляются по предлагаемым уточненным зависимостям.

Разработанные рекомендации рассмотрены и одобрены ШС ГУ «Южводпроект» и ОАО «Севкавгнпроводхоз».

Расчеты экономической эффективности предлагаемых научны решений выполнены для 3-х вариантов внедрения разработанны «Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, устойчивости размыву и пропускной способности бетонных русел каналов в процессе и. длительной эксплуатации» - в проектную практику ГУ «Южводпроект (г.Ростов-на-Дону), ОАО «Севкавгнпроводхоз» (г.Пятигорск), а также ; службу эксплуатации Азовской и Багаевско-Садковской оросительных систев Ростовской области. Порядок и состав расчетов приведен согласш утвержденных методик. Общий годовой экономический эффект от внедрени: «Рекомендаций по уточнению гидравлических сопротивлений, устойчивости i размыву и пропускной способности бетонных русел каналов в процессе и: длительной эксплуатации» составил 811089 руб., в том числе в Г^ «Южводпроект» - 330097 руб., ОАО «Севкавгнпроводхоз» - 92321,9 руб. Департамент по мелиорации земель и с.-х. водоснабжению Poctobckoî области - 385730 руб.

Основные выводы.

1. Установлено, что в процессе длите .ьной эксплуатации бетонных покрытий наблюдаются деформации бетона, раскрытия швов и образование трещин, расстройство штыков, просадка плит, а также прорастание на откосах и дна водной растительности и водорослей, что приводит к увеличению гидравлических сопротивлений и шероховатости русла и снижению его пропускной способности. Получены количественные показатели этих деформаций, дана их статистическая оценка и прогноз ожидания.

2. Разработано новое программное обеспечение (блок-схема, алгоритм и инструкция пользователя) для обработки экспериментальных или эксплуатационных данных на ПЭВМ. Предложенная программа «GRAFIK» прошла апробацию и использована для регрессионного анализа материалов соответствующих исследований, а также другими экспериментаторами, разработчиками и работниками служб эксплуатации.

3. Получены эмпирические зависимости, отражающие влияние числа ейнольдса на гидравлические сопротивления в бетонных руслах длительного эока эксплуатации. Для каждого состояния потока и формы его сечения ормулы имеют различный вид, в том числе: для нормальных облицовок при покойном состоянии потока - степенная регрессия; для каналов заиленных и окрытых водорослями. - параболическая. Для лотковых каналов при покойном потоке - гиперболическая и для лотковых каналов при бурном эстоянии потока -гиперболическая регрессия.

4. Функционально-структурное совмещение и математическая бработка обширных данных автора по зоне Донских оросительных систем с анными других исследователей по различным зонам позволили получить ниверсальные зависимости А=/(Яе) в широком диапазоне их применения: для аналов с бетонными облицовками и каналов-лотков при спокойном остояшш потоков получены различные регрессионные уравнения степенного ида, а для бурных потоков в лотках и облицованных каналах выведена единое равнение Л=/(11е) степенного вида.

5. Получены экспериментальные зависимости, отражающие влияние оличества раскрытых швов и водной растительности на изменения 1ероховатости русла п=/(Л) и пропускной способности 0~=/(п). Полученные равнения достаточно надежны и достоверны.

6. На основе теоретических подходов и рассуждений выведены новые равнения для определения гидравлических сопротивлений и шероховатости етонного русла канала с учетом наличия в нем водорослей и наносов.

7. На основе статистических исследований и подходов получено новое горетическое уравнение для количественной оценки высоты выступов квивалентной шероховатости в бетонном русле с учетом случайного арактера их распределения по сечению.

8. С учетом теории предельного состояния материалов выведены точненные теоретически-экспериментальные формулы для оценки стойчивости бетонных покрытий каналов к размыву. Полученные формулы

для определения допускаемых неразмывакицих скоростей учитывают • современные тенденции и подходы и отличаются высокой точностью.

9. Разработаны и предложены для использования в эксплуатационной практике «Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, устойчивости к размыву и пропускной способности бетонных русел каналов в процессе их длительной эксплуатации».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гидравлические сопротивления бетонных русел каналов // Известия высших учебных заведений, Северо-Кавказский регион, технические науки - Ростов на Дону, 1997 (в соавторстве). С.77-82.

2. Статистическая изменчивость коэффициента гидравлического сопротивления в бетонных руслах каналов //Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем //НГМА -Новочеркасск 1996 (в соавторстве). С.41-45.

3. Теоретическое определение коэффициента гидравлического трения бетонных русел. //Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации//НГМА - Новочеркасск, 1997 (в соавторстве). С.165-167.

4. Результаты натурных гидравлических исследований коэффициентов шероховатости и оценка пропускной способности облицованных каналов // Кадры, и научно-технический прогресс в мелиорации//НГМА - Новочеркасск, 1998. С. 168-170

5. Сопоставление формул для определения коэффициента гидравлического сопротивления в бетонных руслах// Сб. трудов молодых ученых и аспирантов и соискателей// НГМА - Новочеркасск, 1999. С.50-51.

6. Разработка программного обеспечения для ПЭВМ пс регрессионной обработке экспериментальных данных // Сб. трудов молоды* ученых и аспирантов и соискателей// НГМА - Новочеркасск, 1999. С.47-48.

7. Лабораторные исследования гидравлических сопротивлений у шероховатости в бетонных нарушенных руслах // Труды НГМА -Новочеркасск, 2000. С.25-27.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИЗУЧЕНИЮ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ КАНАЛОВ.

1.1. Анализ известных зависимостей для определения гидравлических сопротивлений заиленных русел.

1.2. Экспериментальные исследования гидравлических сопротивлений.

1.3. Изучение гидравлических сопротивлений бетонных русел.

1.4. Исследование влияния растительности и водорослей на гидравлические сопротивления открытых русел.

Актуальность работы. Характерной особенностью постоянных закрепленных ирригационных и оросительных каналов является относительно стабильные поперечные сечения искусственного ложа, режима их работы и глубины наполнения. Являясь искусственными сооружениями различного хозяйственного назначения и ранга, каналы обладают регулируемым эксплуатационным режимом. В процессе регулирования водозабора и подачи воды, в зависимости от ее потребности, во всех каналах по их длине происходит изменение расхода, объема стока и средней скорости течения воды.

Вместе с тем применение бетонных одежд на каналах позволяет существенно уменьшить влияние негативных фактов на эксплуатационный режим их работы, снизить потери на фильтрацию, исключить размывы русла и повысить их пропускную способность. При этом на пропускную способность облицованных каналов непосредственное влияние оказывают гидравлические сопротивления и шероховатость русла, определившиеся в процессе многолетней эксплуатации. Нужно признать, что в практике хозяйственного использования подобных каналов фактические значения гидравлических сопротивлений и шероховатости русел претерпевают изменения в сторону их увеличения, что связано с условиями их эксплуатации, механическими воздействиями и повреждениями, влиянием климатических условий, снижением прочности покрытий, их надежности, зарастанием и появлением водорослей.

Только в Ростовской области, при протяженности межхозяйственной оросительной сети более 8,0 тыс.км, около 35% их протяженности или порядка 3,0 тыс. км. выполнены в закрепленных бетонных руслах или лотках, в том числе около 1150 км бетонные облицовки и I 800 км лотковые каналы.

При общем годовом водозаборе всех оросительных систем Ростовской области от 2,01 (в 1985 г.) до 1,4 млрд. м3 (в 1994 г.) сток, прошедший по закрепленным руслам, составляет соответственно от 700 до 500 млн.м^ в год. При реально существующем коэффициенте полезного действия этих систем около 0,6, потери оросительной воды во всех звеньях облицованных русел составляют в среднем 240-300 млн.м3 в год, что равнозначно водозабору крупной оросительной системы с площадью орошения до 60-80 тыс.га.

До последнего времени каналы в облицованных руслах проектировались и строились без учета факторов их частичного разрушения, трещинообразования, заиления и зарастания водорослями и травянистой растительностью.

Как показывает опыт эксплуатации оросительных систем, фитопланктон каналов формируется из 3х основных компонентов:

1. фитопланктона, внесенного из водоисточника;

2. фитопланктона, продуцируемого в канале;

3. водорослей бентоса, вегетирующих на откосах каналах выше бетонного крепления или в разрушенных стыковых соединениях швах и трещинах.

При определенных условиях эксплуатации закрепленных русел, пропуске форсированных расходов, воздействие больших температурных перепадов, механических повреждениях и инфильтрации происходит обострение процессов трещинообразования, раскрытие и вымывание швов и разрушение бетона. При совместном воздействии процессы разрушения бетонных одежд и их зарастания значительно изменяют гидравлические показатели пропускаемых потоков и особенно снижают пропускную способность этих русел. В силу указанных причин, орошаемые поля недополучают необходимое количество воды, или в случае полной выдачи идет перерасход ее количества и одновременно при форсированной подаче происходит дальнейшее разрушение бетонных покрытий. Эти особенности эксплуатации систем, работы бетонных каналов в реальных условиях и вызвали необходимость изучения механизма, физической сущности этих процессов и установления количественных показателей для их учета в практике эксплуатации.

Целью исследований являлось: изучение механизма и особенностей влияния различных факторов на изменения гидравлических сопротивлений и шероховатости в бетонных руслах каналов, обоснование допускаемых неразмывающих скоростей воды и учет этих изменений в каналах с бетонными одеждами длительного срока эксплуатации.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:

• анализ и оценка существующего подхода к учету гидравлических сопротивлений и пропускной способности различных русел в процессе их эксплуатации;

• установление влияния различных разрушений облицовок и раскрытия швов на гидравлические сопротивления в закрепленных руслах;

• изучение влияния водорослей на гидравлические сопротивления и пропускную способность каналов;

• разработка усовершенствованных методов статистической обработки экспериментальных данных на ПЭВМ при изучении сопротивлений и коэффициентов шероховатости для спокойных и бурных потоков в незаросших и заросших бетонных руслах;

• вывод теоретических зависимостей для определения допускаемых неразмывающих скоростей водного потока в бетонных руслах длительного срока эксплуатации;

• разработка и уточнение теоретических и эмпирических зависимостей для определения коэффициентов гидравлических сопротивлений в руслах каналов;

• разработка методов гк'зышения пропускной способности бетонных русел в процессе их многолетней эксплуатации.

Методы исследований. В процессе выполнения диссертационной работы проводились теоретические, натурные, лабораторные исследования и разработка программного обеспечения для ПЭВМ.

В ходе теоретических исследований использовались методы математического моделирования, элементы статистики и теории вероятности. При построении статистических моделей применялись методы регрессионного анализа с использованием метода наименьших квадратов.

При подготовке к проведению экспериментов для минимизации затрат времени и труда без потери степени точности результатов исследований использован метод планирования эксперимента. Для проведения расчетов, разработки новых и усовершенствования существующих математических моделей создана программа для расчета на ПЭВМ, а также использовались готовые пакеты прикладных программ.

Натурные исследования производились на каналах с бетонными облицовками (монолитные, сборные и лотковые) Багаевско-Садковской, Азовской, Мартыновской, Цимлянской оросительных систем Ростовской области.

При выполнении натурных исследований на каналах оросительных систем проводился весь комплекс гидрометрических наблюдений с использованием стандартных методик и приборов, прошедших государственную аттестацию.

Для измерения гидравлических параметров потоков воды в лабораторных условиях использовались микровертушки конструкции НГМА, позволяющие измерять скорости потоков с малыми глубинами, а также шпиценмасштабы, частотомеры и другое оборудование.

Все лабораторные исследования выполнялись в лаборатории кафедры гидравлики. Изучение влияния различных нарушений облицовок и раскрытия швов на гидравлические сопротивления проводилось на безнапорных моделях, для которых соблюдались условия геометрического, кинематического и динамическс■* о подобия.

Научную новизну работы составляют:

• уточненные теоретические и эмпирические зависимости для определения гидравлических сопротивлений в облицованных руслах каналов;

• гистограммы изменения коэффициентов шероховатости облицованных русел каналов в процессе их эксплуатации;

• экспериментальные графические и эмпирические зависимости влияния различных нарушений бетонных облицовок и их швов на гидравлические сопротивления русел каналов;

• экспериментальные зависимости влияния водной растительности на пропускную способность облицованных каналов;

• экспериментально-теоретическая зависимость для определения фактических расходов воды, пропускаемых в бетонных нарушенных руслах;

• экспериментально-теоретические зависимости допускаемых скоростей течения воды в бетонных руслах.

Практическую ценность работы составляют:

• закономерности и количественные показатели влияния установившейся шероховатости и коэффициентов сопротивлений на гидравлический режим работы бетонных каналов в процессе их многолетней эксплуатации;

• алгоритмы, блок-схемы и программное обеспечение для ПЭВМ, обеспечивающие оптимизацию статистической обработки экспериментальных данных;

• предложенные методы расчета допускаемых скоростей и расходов воды в закрепленных каналах, с учетом изменившихся условий работы облицовок;

• предложения по эксплуатационному режиму работы деформированных и заросших бетонных русел каналов на оросительных системах Северного Кавказа.

Внедрение результатов: Предложенные теоретические и эмпирические зависимости, методы учета и количественные показатели установившихся шероховатости и коэффициентов трения в работающих длительное время бетонных руслах каналов, методы расчета допускаемых скоростей и пропускной способности этих каналов учтены и использованы Ростовским областным департаментом мелиорации и водного хозяйства в практике эксплуатации Азовской и Багаевско-Садковской оросительных систем Ростовской области.

Кроме этого, предложенные формулы влияния разрушения облицовок на гидравлические сопротивления и шероховатость русел, установление допускаемых скоростей приняты проектными организациями Южводпроект (г. Ростов) и АО Севкавгипроводхоз (г. Пятигорск) при производстве проектных работ по реконструкции 3й очереди Багаевско-Садковской и Азовской систем, а также орошения на базе Большого Ставропольского канала.

Теоретические формулы для определения коэффициента гидравлического трения бетонных русел каналов внедрены в учебный процесс на основании решения кафедры гидравлики и инженерной гидрологии НГМА (акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс от 25.11.1998 г.) и включены в курс лекций для мелиораторов «Гидравлика», часть2, Новочеркасск, 1998 г.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях «Проблемы сохранения окружающей среды при эксплуатации гидромелиоративных систем» (Новочеркасск 16-17 мая 1996 г.), Всероссийской научно

11 практической конференции «Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации» (Новочеркасск, 25-27 сентября 1996 г.), Конференции молодых ученых и специалистов.(Новочеркасск, 1998 г.), кафедре гидравлики и инженерной гидрологии НГМА (Новочеркасск 1995-1998 гг.), а также международной конференции (г. Воронеж, 1996 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ в различных издательствах, в том числе в трудах НГМА, Известиях вузов, материалах международного симпозиума и др.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Общий объем диссертации составляет 271 страницу машинописного текста, включая 68 рисунков, 24 таблиц, 4 приложения. Список использованных источников состоит из 224 наименований, в том числе 56 работ зарубежных авторов.

Общие выводы

1. Анализ научно-технической информации, систематизация и теоретическое обобщение опыта и подходов, осуществляемых до настоящего времени в теории и практике эксплуатации бетонных русел каналов, свидетельствуют о необходимости учета роли и влияния негативно-агрессивных факторов воздействия на эксплуатационные параметры и режимы их работы.

2. Установлено, что в процессе длительной эксплуатации бетонных покрытий каналов наблюдаются его деформация, раскрытие швов и образование трещин, расстройство стыков и просадка плит, а также прорастание на откосах и дне водной растительности и водорослей, что вызывает увеличение гидравлических сопротивлений и шероховатости русла и снижение его пропускной способности. Получены количественные показатели этих нарушений, дана статистическая оценка и прогноз их ожидания.

3. Разработано новое программное обеспечение (блок-схема, алгоритм, программа, инструкция пользователя) для обработки экспериментальных и эксплуатационных данных на ПЭВМ. Предложенная программа GRAFIK прошла апробацию и использована для регрессионного анализа при обработке собственных и привлеченных экспериментальных данных, а также другими экспериментаторами, аспирантами и научными сотрудниками.

4. Получены ряд математических зависимостей, отражающих влияние числа Рейнольдса на гидравлические сопротивления в бетонных руслах длительного срока эксплуатации. Для различного состояния потока (разного числа Фру да и числа Рейнольдса), вида покрытий и формы сечения русла получены формулы различного вида, в том числе: для нормальных облицовок при спокойном состоянии потока - степенная регрессии; для каналов заиленных и покрытых водорослями - параболическая; для лотковых каналов при спокойном потоке - гиперболическая и для лотковых каналов при бурном состоянии потока-также гиперболическая регрессия.

5. Функционально структурное совмещение и математическая обработка обширных данных автора по зоне Донских оросительных систем с данными других исследователей по различным зонам России, Украины, Средней Азии позволили получить универсальные зависимости X =/ (Ке) в широком диапазоне их применения: для каналов с бетонными облицовками и каналов-лотков при спокойном состоянии потоков в них получены различные для каждого из них регрессионные уравнения степенного вида, а для бурных потоков подобных русел выведено единое уравнение Я =/ (Ке) степенного вида.

6. Получены ряд экспериментальных зависимостей (2.65 - 2.67), отражающих влияние количества (частоты) раскрытых швов и водной растительности на изменения коэффициента шероховатости русла п =/ (X) и пропускной способности О =/УЯ, Ке, п). Полученные уравнения надежны и достоверны.

7. На основе теоретических подходов и рассуждений выведены новые уравнения для определения гидравлических сопротивлений и шероховатости бетонного русла канала с учетом наличия в нем водорослей и наносов (4.80) -(4.82), (4.84).

8. На основе статистических исследований получено новое теоретическое уравнение (4.63), позволяющее в математической форме количественно описывать высоту выступов эквивалентной (разнозернистой) шероховатости бетонных русел с учетом случайного характера распределения разнозернистых выступов на поверхности покрытия.

9. С учетом теории предельного состояния материалов, выведены уточненные теоретически-экспериментальные формулы для оценки устойчивости бетонного покрытия каналов к размыву. Полученные формулы (4.50) - (4.51) для определения размывающих и допустимых

201 неразмывающих) скоростей учитывают современные научные тенденции и отличаются высокой точностью (погрешность « 7. 10%).

10. Применение новых и уточненных научно-обоснованных методов и формул для расчета и назначения размывающих и допускаемых не размывающих скоростей водного потока в бетонных руслах каналов, установление фактически пропускаемых и необходимых расходов воды в них и учет уточненных показателей гидравлических сопротивлений и шероховатости в русле, позволяют в проектной практике более рационально вести проектирование таких оросительных систем, а в процессе их функционирования оптимизировать подачу воды.

11. Разработаны, предложены производству и нашли применение «Рекомендации по уточнению влияния гидравлических сопротивлений в бетонных руслах их устойчивости к размыву и пропускной способности в процессе их старения при эксплуатации».

1. Абальянц С.Х. Гидравлические сопротивления в земляных каналах. / Труды САНИИРИ, вып. 108, Ташкент, 1960.

2. Абальянц С.Х. Устойчивые и переходные режимы в искусственных руслах. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 238с.

3. Агроскин И.И. К расчету скоростного множителя. // Гидротехническое строительство, 1953, № 10.

4. Агроскин И.И. Расчетная формула для коэффициента Шези при квадратичном законе сопротивления. И Гидротехническое строительство, № 2, 1949.

5. Агроскин И.И., Дмитриев П.Т., Пикалов Ф.И. Гидравлика. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1964.

6. Агроскин И.И., Штеренлихт Д.В. Уточненная формула для коэффициента Шези. // Гидротехника и мелиорация, 1965, № 9.

7. Адамов Г.А. Общее уравнение для закона сопротивления при турбулентном течении и новые формулы коэффициента сопротивления шероховатых труб. // Вестник инженеров и техников, № 1, 1952.

8. Адамов Г.А. Приближенные расчетные формулы для коэффициента сопротивления. // Вестник инженеров и техников, № 2, 1953.

9. Айвазян О.М. Замечания о некоторых формулах коэффициента Шези. / МСХ СССР Московский гидромелиоративный институт. Сборник работ кафедры гидравлики. М., 1966.

10. Ю.Айвазян О.М. Зона гидравлического сопротивления земляных каналов // Гидротехническое строительство, 1987, № 11, с. 54 58.

11. П.Айвазян О.М. Исследования спокойного и бурного потоков в гладкостенных и железобетонных лотковых каналах. // Гидротехническое строительство, 1984, № 2, с.43 47.

12. Айвазян О.М. Новые исследования и новая методика гидравлического расчета быстротоков с усиленной шероховатостью. // Гидротехническое строительство, 1992, № 4.

13. Айвазян О.М. О зонах сопротивления и структуре формул для расчета коэффициента Дарси равномернвгх турбулентных русловых потоков. / Сборник трудов МГМИ . Вопросы гидравлики, 1969.

14. Н.Айвазян О.М. Сравнительная оценка современных формул по расчету коэффициента Шези // Гидротехника и мелиорация, № 11, 1979.

15. Айвазян О.М., Махмудов Х.Ж. Исследование гидравлического сопротивления бурных неаэрированных потоков в бетонных руслах // Гидротехническое строительство, с.36-39

16. Алиев Т.А., Картвелишвили Т.А., Бахтин А.Е. Прикладные исследования гидротехнических сооружений. М.: ЦБНТИ «Водстрой», 1992. - 258с.

17. Алимов А.Г. Деформации облицовок каналов, возникшие в результате морозного пучения // Экспресс-инф. ЦБНТИ МВХ СССР, Сер. 5, Вып. 1, 1987, с.1-9.

18. Алимов А.Г. Эффективность и надежность облицовок оросительных каналов // Гидротехника и мелиорация, 1982, № 4, с.31-35.

19. Алтунин B.C. Мелиоративные каналы в земляных руслах М.: Колос, 1979. -255с.

20. Алтунин B.C., Бородин В.А., Ганчиков В.Г., Косиченко Ю.М. Защитные покрытия оросительных каналов М.: Агропромиздат, 1988. - 160с.

21. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. -М.: Недра, 1970.

22. Альтшуль А.Д. Калякин A.M. Способ определения нормальной глубины при движении воды в открытых руслах // Гидротехническое строительство, 1976, № 7, с.33-35.

23. Альтшуль А.Д. Обобщенная зависимость для гидравлического расчета трубопроводов. // Гидротехническое строительство, 1952, № 6.

24. Альтшуль А.Д. Обобщенная формула коэффициента Шези для открытых русел. // Метеорология и гидрология, № 7, 1952.

25. Алътшуль А.Д., Войтинская Ю.А., Казеннов В.В. Полякова Э.Н. Гидравлические потери на трение в водоводах электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 104с.

26. Антроповский В.И. Режимы сопротивлений в необлицованных руслах // Гидротехника и мелиорация, 1984, № 4, с.32-37.

27. Асанова Д.А. Гидравлические сопротивления заросших каналов // Труды ТИИИМСХ: Гидравлика водопроводящих сооружений. Ташкент, 1987, с.80-85.

28. Асанова Д.А. Гидравлические сопротивления и кинематика заросших каналов. / Труды Московского гидромелиоративного института, 1981, с.135-141.

29. Белов В.А. Исследование влияния начальной турбулентности в гидролотке на гидродинамическую характеристику объекта испытаний. / СЭКБ промрыболовства. Отчет, 1981, 46с.

30. Беновицкий Э.Л. Критерии подобия потоков в руслах с водной растительностью // Мелиорация и водное хозяйство, 1989, № 3, с.22-24.

31. Беновицкий Э.Л. О некоторых закономерностях изменения коэффициента Дарси в открытых руслах с растительностью // Водные ресурсы, 1991, № 6, с.90 95.

32. Богомолов А.И., Боровков B.C., Майрановский Ф.Г. Высокоскоростные потоки со свободной поверхностью. М.: Стройиздат, 1979. - 347с.

33. Большаков В.А. Современные проблемы неустановившихся течений в открытых руслах. // Гидротехническое строительство, 1977, № 9, с,46-48.

34. Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 288с.

35. Боченинский В.П. Тананаев A.B. Экспериментальные исследования и расчет турбулентного течения в шероховатых трубах. / Труды Ленинградского политехнического института, 1976, № 346, с. 101-108.

36. Вагапов Р.И. Методические указания по гидравлическому расчету и проектированию бетонированных каналов оросительных систем с уклонами дна больше критических Джамбул: ММВХ КазССР, 1979. - 77с.

37. Вагапов Р.И. Экспериментальные исследования волнового движения в каналах-быстротоках. / Труды казахского научно-исследовательского института водного хозяйства. Алма-Ата, 1970.

38. Вагапов Р.И., Инкаров K.M. Натурные исследования гидравлических сопротивлений в бетонированных каналах с уклонами больше критических // Сборник научных трудов КазНИИВХ: Обводнение. Сельскохозяйственное водоснабжение, Вып. 155 Ташкент, 1978.

39. Вансявичюс А.Ю. О гидравлике потока в местах соединения водотоков. / Труды Ленинградского политехнического института, 1986, № 415, с.72-75.

40. Ведерников В.В. Особенности движения жидкости в открытом русле. / Доклады АН СССР, т. 52, № 3, 1946.

41. Галимзянов Р.Ф. Расчет развитого турбулентного течения в плоских каналах постоянного поперечного сечения и в расширяющихся каналах. -Уфа, 1983,43с.

42. Галифанов Г.Г. Повреждаемость облицовок каналов сорной растительность //Экспресс-инф. ЦБНТИ МВХ СССР, Сер. 5, Вып. 10, 1984, с.9-13.

43. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков Л.: Гидрометеоиздат, 1962.

44. Горбачев П.Ф. Формулы скорости течения жидкости. / ОНТИ, 1936.

45. Даденков Ю.П. К вопросу об определении потерь напора в каналах и трубах. // Гидротехническое строительство, 1956, № 10.5ГДжимшели Г. А. К анализу расчетных формул для определения Коэффициента Шези. // Гидротехническое строительство, № 1, 1952.

46. Дидковский М.М., Родионов И.А. О некоторых формулах для скоростного множителя "С". // Гидротехническое строительство, 1956, № 10.

47. Дмитриев А.Ф. Гидравлический коэффициент сопротивления заросших русел. В кн.: Гидравлика и гидротехника, 1974, № 18.

48. Долгушев И.А. Повышение эксплуатационной надежности оросительных каналов. М.: Колос, 1975. - 136с.

49. Дружинин Н.И., Шишкин А.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 390с.

50. Дубовик Л.Я. Методы измерений и обработки материалов гидравлических исследований. / Методы исследований и гидравлических расчетов водосбросных гидротехнических сооружений. Материалы конференции и совещаний по гидротехнике. Л., 1985, с.303-305.

51. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1978. -463с.

52. Есьман И.Г. Гидравлика Баку: Азнефтеиздат, 1952. - 332с.

53. Ефремов A.B., Ольгаренко Л.Ф., Юндин А.Н., Ткаченко Г.А. Рекомендации по уточнению гидравлического расчета лотковых каналов, улучшению конструкции и технологии изготовления железобетонных лотков -Новочеркасск, 1973. -24с.

54. Железняков Г.В. Гидрометрия. -М.: Колос, 1964. 306с.

55. Железняков Г.В. Пропускная способность русел каналов и рек. -Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 311с.

56. Железняков Г.В., Овчаров Е.Е. Инженерная гидрология и регулирование стока. М.: Колос, 1993. - 464с.

57. Жук Г.П., Марусенко Я.И., Шабатин B.C. Влияние водной растительности на пропускную способность каналов // Гидротехника и мелиорация, 1984, № 6, с.37-41.

58. Ибад-Заде Ю.А. Транспортирование воды в открытых каналах. М.: Стройиздат, 1983.-272с.

59. Ибад-заде Ю.А., Азизов Ф.К , Алексеров В.Г., Крупник М.Я. Исследование неразмывающей скорости потока в канале. / Гидравлические исследования в водном хозяйстве. -М., 1982, с.49-60.

60. Иваненко Ю.Г. Устойчивые потоки в неразмываемых и размываемых руслах Новочеркасск, 1990. - 223с.

61. Исаев H.A. Новая формула для определения коэффициента гидравлического сопротивления прямой круглой трубы. // Нефтяное хозяйство, № 5, 1951.

62. Исаченко Н.Б. Аэрация открытых потоков. / Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып.7. M.-J1.: Госэнергоиздат, 1963

63. Исаченко Н.Б. Влияние шероховатости водосбросной поверхности на степень водонасыщения открытого потока. / Известия ВНИИГ, т.78, 1965.

64. Исаченко Н.Б. К вопросу об аэрации открытых потоков. / Известия ВНИИГ, т.68, 1961.

65. Каганов Г.М., Нуршанов С.А. Гидротехнические сооружения, основания и фундаменты, инженерные конструкции. / Труды Московского гидрохимического института, том 69, 1980, с, 16-19.

66. Калицун В.И. К вопросу о формуле коэффициента ИТези для открытых русел. / МИСИ, Сб. трудов, вып. 55, № 2, 1968.

67. Калицун В.И. Формулы для коэффициента Шези в свете опытных данных. //Гидротехническое строительство, № 1, 1959.

68. Каниболоцкий A.A. Учет гидравлического уклона в формуле коэффициента Шези // Гидротехника и мелиорация, 1984, № 2, с.45-46.

69. Карасев И.Ф., Коваленко В.В. Стохастические методы речной гидравлики и гидрометрии. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. - 210с.

70. Кибальников C.B., Смирнов А.Г. Моделирование движения жидкости в открытых каналах // Гидротехника и мелиорация, 1985, № 7, с. 28-30.

71. Кимбл Г. Как правильно пользоваться статистикой / Перевод с англ. М.: Финансы и статистика, 1982. - 296с.81 .Киселев П.Г. Основы механики жидкости. -М.: Энергия, 1980. 360с.

72. Колганов A.B. Косиченко Ю.М. Гидравлическая эффективность и надежность оросительных каналов М.: Рома, 1997. - 160с.

73. Копанов П.К. Новая формула для коэффициента сопротивления гладких труб. / Доклады АН СССР, Новая серия, т. 51, № 7, 1946.

74. Корюкин С.Н. Регулирование русл рек в мелиоративных целях. М.: Колос, 1972. -272с.

75. Косиченко Ю.М. Гидравлика мелиоративных каналов / НИМИ. -Новочеркасск, 1992. 175с.

76. Косиченко Ю.М. Гидравлическая эффективность и экологическая надежность облицованных каналов // Гидротехническое строительство, 1992, № 12, с.12-17.

77. Косиченко Ю.М. Гидравлические сопротивления и шероховатость бетонных русел каналов. // Водные ресурсы, № 2, 1993.

78. Косиченко Ю.М. К гидравлическом}' расчету облицованных каналов // Известия высших учебных заведений: Строительство, 1993, № 2, с.41-43.

79. Косиченко Ю.М. О допускаемых скоростях и изменчивости гидравлических сопротивлений в бетонных руслах каналов /7 Гидротехническое строительство, 1993, № 8, с.32 38.

80. Косиченко Ю.М. Турянская Н.И. Влияние случайного характера распределения водной растительности на коэффициент шероховатости русел малых водотоков //Сборник научных трудов НГМА: Мелиорация антропогенных ландшафтов. Новочеркасск, 1997, с. 40-48.

81. Косиченко Ю.М., Полякова ГГ.Ю. Гидравлические сопротивления бетонных русел каналов. // Известия вузов. Технические науки, № 1, 1997.

82. Косиченко Ю.М., Полякова Н.Ю. Теоретическое определение коэффициента гидравлического трения бетонных русел. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции: Кадры и научно-технический прогресс в мелиорации, 1997, с.165-167.

83. Косиченко Ю.М., Турянская H.H., Богомолов Н.Е. Натурные гидравлические исследования коэффициента шероховатости облицованных каналов / Ростовский ЦНТИ, № 69-91. Ростов - на - Дону, 1991. - 4с.

84. Круговский М.Я. О применении формулы Павловского Н.П. для расчета каналов. Известия ВНИИГиМ т.44, J1., 1951.

85. Кудрявцев Е.М. Исследование операций в задачах, алгоритмах и программах. М.: Радио и связь, 1984. 184с.

86. Кузнецов А.И., Запорожец A.A. Натурные исследования коэффициентов шероховатости канала Северский Донец Донбасс // Гидротехническое строительство, 1976, № 7, с.25-27.

87. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели -М.: Наука, 1973. 416с.

88. Латышенков A.M. и др. Каналы систем водоснабжения и ирригации (рекомендации по проектированию и эксплуатации каналов). М: Стройиздат, 1972. - 152с.

89. Латышенков A.M. Сравнение различных формул для определения коэффициента Шези / Гидротехническое строительство, 1973. № 7.

90. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений Л.: Энергоиздат, 1967. -236с.

91. Лозанский В.Р. Влияние шероховатости на пропускную способность открытых русел при бурном и спокойном состоянии потока. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Харьков, 1956.

92. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул . -М.: «Высшая школа», 1988. -239с.

93. Лятхер В.М., Гурин И.Н. Гидравлические характеристики потоков над поверхностью, покрытой травянистой растительностью. Водные ресурсы, 1978, №3, с.159-168.

94. Маастик A.A. О влиянии состояния потока на гидравлические сопротивления в открытых призматических руслах. / Сборник научных трудов ЭСХА, т. 25, 1963.

95. Маастик A.A. О сопротивлении движению воды в открытых призматических руслах, 1959.

96. Мелехова H.A., Михайлова H.A. Учет шероховатости дна при определении коэффициента турбулентного обмена в условиях пространственной задачи. // Гидротехническое строительство, 1977, № 10, с.33-36.

97. Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей в воздухоплавании, 1880.1.ll. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. — М.: Колос. 1974, — 279с.

98. Мирцхулава Ц.Е. О надежности крупных каналов. — М.: Колос, . 981. — 318с,

99. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. -М.: Колос, 1967. 177с.

100. Москвина Л.Г. Экспериментальные исследования гидравлических сопротивлений при равномерном движении спокойного и бурного потоков. / Труды координационных совещаний но гидротехнике, вып. 52. М.: Энергия, 1969.

101. Мостков М.А. Формула коэффициента Шези. // Гидротехническое строительство, № 6, 1949.

102. Мурин Г.А. Гидравлическое сопротивление стальных труб. / Известия ВТИ, № 10, 1948.

103. Мусин Ж.А. Натурные исследования пропускной способности Большого Алма-Атинского канала // Труды ТИИИМСХ: Гидравлика водопроводящих сооружений. Ташкент, 1987, с.27-35.

104. Науменко И.И. Расчет допускаемых неразмывающих скоростей потока для бетонных облицовок с учетом характеристик надежности. / Мелиорация и водное хозяйство, вып.55. Киев, 1982, с.63-67.

105. Нгуен Тай. Исследование гидравлических сопротивлений в заросших руслах. Труды МИСИ, 1972, № 89, с.65-71.

106. Неронова Л.П., Титов Ю.П. Закономерности гидравлических сопротивлений в прямоугольных руслах различной ширины. / Гидравлика и гидротехника, вып.22, 1976, с. 17-21

107. Никитин И.К. Исследование структуры турбулентного потока в каналах ирригационной сети. / Труды САНИИРИ, вып.91. Ташкент, 1958.

108. Никулин A.C. О точности определения скорости течения воды но формуле Шези. / Труды Украинского регионального НИИ Госкомтидромета, 1987, №222, с.101-106.

109. Новые методы измерений и приборы для гидравлических исследований / Под ред. Звонкова В.В., Железнякова Г.В., Юфина А.П., Черноскутова К.А,- М.: Издательство Академии наук СССР, 1961. 288с.

110. Овчаров Е.Е. Гидравлические испытания при равномерном движении в открытых руслах. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1955.

111. Оксиюк О.П. Водоросли каналов мира. Киев: Наукова думка, 1973. -208с.

112. Ольгаренко Л.Ф. Гидравлический расчет лотковых каналов. /7 Гидротехника и мелиорация, № 5, 1974.

113. Ольгаренко Л.Ф. Натурные и лабораторные исследования гидравлических сопротивлений потока в лотковых каналах и метод их расчета. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новочеркасск, НИМИ, 1974.

114. Орумбаев Р.К. Метод расчета коэффициента трения при турбулентном течении в каналах с треугольными и трапецеидальными ребрами. / Вестник АН КазССР, Алма-Ата, 1986, 9с.

115. Офицеров A.C. Вторичное течение. М.: Государственное издательство по строительству и архитектуре, 1959.

116. Очков В.Ф. Mathcad PLUS 6.0 для студентов и инженеров. М.: КомпьютерПресс, 1996. - 238с.

117. Павловский H.H. Гидравлический справочник. М.: ОНТИ, 1937.

118. Петров Н.П. Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости, 1883.

119. Печкуров А.Ф., Ревяшко С.К. О гидравлическом расчете каналов. / Аннотации ВНИИГ им. Менделеева, 1967.

120. Полтавцев В.И., Соколова В.А. Об уточнении зависимостей для расчета гидравлических сопротивлений в русловых потоках повышенной шероховатости. / Межведомственный сборник Ленинградского гидрометеорологического института, 1978, № 67, с.62-73.

121. Полякова Н.Ю. Лабораторные исследования гидравлических сопротивлений и шероховатости в бетонных нарушенных руслах. // Труды НГМД Новочеркасск, 2000. С.25-27.

122. Полякова Н.Ю. Сопоставление формул для определения коэффициента гидравлического сопротивления в бетонных руслах // Сб. трудов молодых ученых и аспирантов // HTM А Новочеркасск, 1999. С.50-51

123. Полякова Н.Ю. Разработка программного обеспечения для ПЭВМ по регрессионной обработке экспериментальных данных. // Сб. трудов молодых ученых и аспирантов // НГМА Новочеркасск, 1999. С.47-48.

124. Полякова Э.Н. Об изменении пропускной способности бетонных водоводов в процессе эксплуатации // Труды Саратовского ПИ, 1979, вып. 5, с.77-81.

125. Попов В.Н. Гидравлический расчет напорных трубопроводов гидростанций. -М.: Госэнергоиздат, 1950.

126. Поярков В.Ф. О трех формулах коэффициента Шези. И Гидротехническое строительство, 1952, № 1.

127. Прандтль Л. Гидромеханика. М.: Издательство иностранной литературы, 1950.

128. Рабкова Е.К. Проектирование и расчет оросительных каналов в земляном русле. -М.: Изд-во УДН, 1990. 252с.

129. Распопин Г.А. Гидромеханический метод расчета крупных каналов // Известия вузов. Строительство, 1993, № 1, с.72 79.

130. Распопин Г.А. Течение между параллельными поверхностями с различной шероховатостью // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1990, № 2, с.92 97.

131. Рауз X. Механика жидкости для инженеров-гидротехников. М.: Стройиздат, 1967. - 390с.

132. Рекомендации по гидравлическому расчету крупных каналов // ГКНТ СССР. М., 1988,- 153с.

133. Рекомендации по определению уклона свободной поверхности воды в открытых потоках и водоемах. / Информационный листок, 1977.

134. Родионов И.А. Движение воды в открытых каналах с искусственной шероховатостью. //Гидротехническое строительство, 1967, № 9.

135. Родионов И. А. Распределение скоростей и гидравлические сопротивления в плоском потоке при равномерном движении. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

136. Родионов И. А. Экспериментальное исследование гидравлических сопротивлений в бетонном канале с железненной поверхностью. / Доклады АБ УССР, 1958, № 11.

137. Руководство по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем: ВТР- И 7 - 75 / Союзводпроект. - М., 1975. - 51 с,

138. Сабанеев A.A. Состояние вопроса об определении коэффициента формулы Шези. Известия НИИ Гидротехники, т.32, 1947.

139. Садковский Б.П. О гидравлическом сопротивлении каналов при повышенной шероховатости дна // Мелиорация и водное хозяйство, 1995, №4, с. 13-15.

140. Сасорев М.П. О формулах для коэффициента Шези. // Гидротехническое строительство, 1962, № 2.

141. СкребковГ.П. Гидравлическое сопротивление прямоугольных русел со стенками разной шероховатости // Известия вузов: Энергетика, 1978, № 12.

142. Скрыльников В. А. Расчет коэффициента шероховатости русл в несвязных грунтах // Гидротехника и мелиорация, 1983, № 2, с.35-38.

143. СНиП 2.06.03-85 "Мелиоративные системы и сооружения" / Госстройиздат. М., 1986. - 59с.

144. Срибный И.К. Влияние крепления откосов на пропускную способность каналов // Мелиорация и водное хозяйство, 1990, № 6

145. Срибный И.К. Еще раз о формуле Шези и коэффициентах шероховатости // Мелиорация и водное хозяйство, 1995, № 4, с. 11 -12

146. Степанов П.М., Овчаренко И.Х., Итнатенко С.И. Основы гидротехники и гидрологии. -М.: Колос, 1977. 128с.

147. Степанов П.М., Овчаренко И.Х., Скобелицын Ю.А. Справочник по гидравлике для мелиораторов. М.: Колос, 1984. - 207с.

148. Степанова З.И. К вопросу экономической эффективности при проектировании каналов в доквадратичной зоне сопротивления. / Гидравлика, использование водной энергии. Труды Московского гидромелиоративного института, том 48, 1976, с. 36-41.

149. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -232с.

150. Тепакс Л.А. Гидравлические сопротивления труб в доквадратичной области. / Труды Таллинского политехнического института, серия А, № 83, 1956.

151. Тепакс Л.А. Граничные условия турбулентного потока при обтекании шероховатых стенок. / Труды Таллинского политехнического института, 1956.

152. Тепакс Л.А. Равномерное турбулентное движение в трубах и каналах. -Таллин: Валгус, 1975. -255с.

153. Титов Ю.П. О влиянии состояния потока на закономерности сопротивления при равномерном турбулентном движении жидкости в открытых руслах. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Харьков, 1967.

154. Турсунов Т.Н. К вопросу выбора коэффициента шероховатости в каналах, транспортирующих взвешенные наносы. / Труды Ташкентского института инженерной ирригации и механизации сельского хозяйства, 1977, № 93, с.126-137.

155. Умаров А.Ю. Оценка коэффициента гидравлического сопротивления бурного потока с большой шероховатостью дна. / Вопросы гидротехники, вып.27, Издательство Наук Уз.ССР, 1965.

156. Уралов Б.Р. Влияние шероховатости и формы живого сечения канала на потери напора при безнапорном движении жидкости. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1981.

157. Фазулин Н.Т. О зависимости коэффициента гидравлического трения при течении воды в открытых руслах от числа Фруда. Движение однородных и неоднородных жидкостей. / Сборник трудов МИСИ им. Куйбышева, № 55, вып.2, 1968.

158. Федоров А.Ф. Новые исследования и гидравлические расчеты канализационных сетей. М.: Стойиздат, 1956.

159. Федявский К.К, Фомина H.H. Исследование влияния шероховатости на гидравлические сопротивления. /ЦАТИ, вып.441, 1940.

160. Форгеймер. Гидравлика. М., ОНТИ, 1935.

161. Френкель Н.Э. Основы гидравлических расчетов при проектировании и эксплуатации нефтебаз.

162. Фрост У., Моулден Т. Турбулентность. Принципы и применения. Пер. с англ.-М.: Мир, 1980, 535с.

163. Хамадов И.Б., Бутырин М.В. Эксплуатационная гидрометрия в ирригации. -М.: Колос, 1975. 208с.

164. Черных А.П. Натурные измерения коэффициента шероховатости канала Северский Донец Донбасс // Гидротехническое строительство, 1972, № 8.

165. Чоу В.Т. Гидравлика открытых каналов / Перевод с англ. М.: Стройиздат, 1969. -464с.

166. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. JT.: Энергоиздат, 1982. -672с.

167. Чунрин И.А., Чередниченко Н.Ф., Андреева Н.В., Ольгаренко В.И. Временные рекомендации по измерению расхода и определению потерь воды в открытых оросительных системах Северного Кавказа. -Новочеркасск, 1977. 52с,

168. Шевелев Ф.А. Исследования основных гидравлических закономерностей турбулентного движения в трубах. М.: Госстойиздат, 1953.1 83. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. - 712с,

169. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. В 2-х кн. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - кн. i - 351с., кн.2 - 367с.

170. Яхтенфелъд И.П. Анализ формул для расчета коэффициента Шези // Мелиорация и водное хозяйство, 1992, № 5-6, с.30.

171. Яхтенфельд И.П. Гидравлический расчет быстротоков с усиленной шероховатостью // с.21-23.

172. Яхтенфельд И.П. Критерий точности формул для определения коэффициента Шези // Гидротехническое строительство, 1992, № 4. С.9-10.

173. Allen I. Streamline and turbulent flow in open cannels. Phil. Mad. and Journal of Science, vol.17, N 116, 1934.

174. Bazin H. Recherches experimentales sur Tecoulement de Геаи daus les canaux decoverts. Mem presentes p. divers scivantse FAcademie de Sciences, 59. Pans, 1865.

175. Bowns D.E., Tomlinson S.P., Dugdale S.K. Progress towards a general purpose hydraulic system simulation language. 6th Int. Pluid Power Symp., Cambridge, 1981,pp.115-131.

176. Chen Cheng-lung. Flow resistance in broad shallow grassed channels. J. Hydraul. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng., 1976, 102, № 3, pp.307-322.

177. Cliiu Chao-Lin, Isu Emmanuel Oko. Kalman filter in open channel flow estimation. J. Hydraul. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng., 1978, 104, № 8, pp. 1137-1152.

178. Chm Chao-Lin, Lin Hsin-Chi, Mizumura Kazumasa. Simulation of hydraulic processes in open channels. J. Hydraul. Div. Proc. American Society Civil Engineering, 1976, 102, №2, pp.185-206.

179. Darcy H., Bazin H., Reclierches hydrauliques comes rendus de V Academic de Sciences, 59. Paris, 1865.

180. Doge Klaus. Optimization of plain straight slotted blade cascades by prescribed velocity distributions. Proc. 17th Conf. Fluid Mach., Budapest, 1983, Vol.1, pp.174-183.

181. Guthrie D.L., Washington D.R., Vincenty C. Flow measurement and their importance in infiltration/in flow analysis. U.S. Dep. Commer. Nat. Bur. Stand. Spec. Publ., 1977, № 484/1, pp. 173-186.

182. Hou H.C., Kuo J.R. Gyarmati principle and open-channel velocity distribution. J. Hydraul. Eng. 1987, 113, № 5, pp.563-572.

183. Ippen A.T., Raichlen F.I.N. Turbulence in civil engineering: Measurement in free surface stream. Proc. ASCE HY-5, Sept., 1957.

184. Ippen A.T., Verma R.P. The motion of discrete particles along the bed of turbulent stream. Proc. Minnesota Int. Hydr. Convention Minneapolis, 1953.

185. Iwagaki I. Discussion of "W.M.Owen Laminar to turbulent flow in a wide open channel". Trans. ASCE, vol.119, 1954.

186. Kao David T. Y., Barfield Billy J. Prediction of Flow Hydraulics for Vegetated Channels. Trans. ASAE, 1978, № 3, pp.489-494.

187. Kenllegan G. Laws of turbulent flow in open channels. Journal of Research of National Bureau of Standarts, vol.21, N 6, 1938.

188. Kinori B.Z., Nir Z. Scaling problems for hydraulic models. Water Power and Dam Construction, 1976, № 12, pp.38-42.

189. Kirshmer O. Pertes de charge dans les conduits for ce'es les canaux deconverts. Revue Generale de F Hydrauli que, N 51, 1949.

190. Knight Donald W. Boundary shear in smooth and rough channels. J. Hydraul. Div. Proc. Ainer. Soc. Civ. Eng., 1981, 107, № 7, pp.839-851.

191. Kouwen N., Unny T.E., Hill H.M. Flow retardance in vegetated channels. -Jörn, of the ASCE June, 1969, pp.320-341.

192. Kozeny I. Hydraulik. Wien, 1953.

193. Laufer J. Investigation of turbulent flow in a two-dimentional channel. -NASA. Techn. Rept. 1053, 1951.

194. Lawn C.J. The Determination of the rate of dissipation in turbulent pipe flow.- J. Fluid Mech. 1971, vol. 48, part 3.

195. Lmdquist E. On velocity formulas for open channels and pipes. Ingeniors vetens leaps akademions handlmgar, N 130, Stockholm, 1934.

196. Manning R. On the flow of water in open channels and pipes. Transactions of the Institute of Civil Engineering of Trelana, 12, 1890, Dublin.

197. Marchi E. Experienze di motonniforme su corrent a pelolihero, in modelli di canali artificialmente. Scabri, Attil. rass. tech., N 9, 1957.

198. Multy Sumer B., Deigaard Rolf. Experimental investigation of motions of suspended heavy particles and the bursting process. Inst, of hydrodinamics and hydraulic engineering Techn. Univ. of Denmark, Ser pap. n. 23, November 1979.

199. Nikuradse 1. Strömungsgesetze in roughen Röhren. VDJ, Forschungshevt N 361, 1933.

200. Owen W.M. Correlation between pipe flow and uniform flow in triangular open channel. Trans. Amer. Geophys. Union, vol.34, N 2, 1953.

201. Powell R. The flow in channel of definite roughness. Proceedings ASCE, N 10, 1944.

202. Rao M.V. A study of the structure of shear turbulence in a tree surface flows.- Dissert, for Doctor Phil. Utah State Univ. Logan, Utah, 1965.221

203. Robson T.O. Water weed control: the problem in Britain. Cliem. a. Ind., 45, 1970.

204. Sellm R.H. A laboratory investigation into the interaction between the flow in the channel of a river and that over its flood plane. La Houille Blanche, 1964, n.7, pp.793-802.

205. Tepaks L.A. Energiakaocol woalawisel prismatilistes sangides hena. Diss., Tallin, 1947.

206. Thompson Gene T., Roberson John A. A theory of flow resistance for vegetated channels. Trans. ASAE, 1976, № 2, pp.288-293.

207. Viparelli. Correnti rapide // Energia Electrika, N 7, 1958.

208. Virag L., Stoica V. Flow metering in open channels. Rev. roum. Sci. techn. Ser. mec. appl, 1978,№ 3, pp.493-501.

209. Yevjevich Vujica. Reliability of water related structures. Hydraul. Eng. Iinprov. Water Manag. Proc. 17th Congr. Int. Assoc. Hydraul. Res. BadenBaden, 1977. Vol.6. S.L., s.a., pp.391-401.

210. УТВЕРЖДАЮ: Генеральный директор проводхоз» ушк МАМР1. К.Н.Носов2000 г.1. ПРОТОКОЛ я2

211. Заседания научно-технического Совета ОАО «Севкавгипроводхоз»

212. ПРИСУТВОВАЛИ: 8 членов НТС и 6 человек приглашенных.1. ПОВЕСТКА ДНЯ:

213. Докладчик ассистент Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА) Полякова Н.Ю.

214. Решение: 1. Одобрить и утвердить «Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, пропускной способности и устойчивости, бетонных русел каналов в процессе их длительной эксплуатации и старения» (автор Полякова Н.Ю.).

215. Акт внедрения отдельных положений, формул и методов проектирования в ОАО «Севкавгипроводхоз в 1999-2000 гг., изложенных в «Рекомендациях», утвердить.

216. Начальник технического отдела1. ОАО «Севкавгипроводхоз»1. Секретарь техсовета

217. Главный специалист тех.отдела2261. ПРОТОКОЛ № -4

218. Заседания научного технического Совета Южного специализированного научного центра по проектированию объектов мелиорации и сельскохозяйственного водоснабжения (ГУ «Южводпроект)

219. Г. Ростов на Дону 27 апреля 2000 г.

220. Председатель Чебатарев М.А.1. Секретарь Шмарик С.Ф.

221. Члены 1. Аксенов Ю.А. зам председателя;2. Коробейников К.В.3. Пушкарев СИ;4. Ласков В.А.1. Приглашенные:1. Кисляков Ю.Н. ГИП№

222. Григоренко П.Е. главный специалист гидролог;3. Хохлач ев А.П. ГИП ГТС;

223. Розенбойм А.З главный специалист ДС;

224. Ющенко В.П. начальник отдела ЭТО;

225. Рут конский В.М. ГИП ПО С;

226. Богомазов B.C. главный специалист гидролог;

227. Полякова Н.Ю. ассистент кафедры экономики и управления.1. ПОВЕСТКА ДНЯ:

228. Для учета влияния этих факторов и правильного выбора значений %; n; Q и SHep. При равномерном установившемся потоке в области гладких бетонных русел и области до квадратичных сопротивлений (4 < R е < 9) при

229. РЕШЕНИЕ: 1. Одобрить «Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, пропускной способности и устойчивости, бетонных русел каналов в процессе их длительной эксплуатации и старения» (автор Полякова Н.Ю.).

230. Рекомендовать «Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, пропускной способности и устойчивости, бетонных русел каналов в процессе их длительной эксплуатации и старения» к дальнейшему использованию в полном объеме в ГУ Южводпроект.

231. Наименование организации, где внедрено мероприятие: ГУ Южводпроект, г. Ростов на Дону

232. Наименование внедренного мероприятия:

233. Рекомендации по уточнению гидравлических сопротивлений, пропускной способности и устойчивости, бетонных русел в процессе их длительной эксплуатации и старения.

234. Разработчик: ассистент НГМА Полякова Н.Ю.

235. Характеристика преимуществ данного мероприятия.

236. Годовой экономический эффект от внедрения мероприятия: (на 100 га орошения)230

237. За счет экономии фонда заработной платы 3303^2 руб. (факт Эффект)

238. За счет получения дополнительной продукции из расчета условно на 100 га регулярно-орошаемой пашни 300 тыс. руб. (проектный эффект).

239. Расчет Годового экономического эффекта прилагается.1. УТВЕРЖДАЮ

240. Генеральный директор ОАО «Севкавгипроводхоз» председатель научно-технического Советаакадемик МАМР1. К.Н. Носов2000 года1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

241. Наименование организации, где внедрено мероприятие: ОАО «Севкавгипроводхоз», г. Пятигорск

242. Наименование внедренного мероприятия:

243. Базовый вариант расчет без предложенной методики.

244. Расчет затрат по заработной плате