автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование орошения дождеванием сельскохозяйственных культур с обоснованием параметров и режимов работы водорегулирующих устройств

Введение

1 Современное состояние вопроса, цели и задачи разработок и исследований

1.1 Характеристика и особенности оросительных систем для дождевальных машин фронтального перемещения, технические условия и требования к способам и средствам механизации водорегулирования в оросительных каналах

1.2 Обзор и анализ способов и схем механизации водорегулирования и выбор рациональных

1.3 Обзор и анализ существующих и предложенных средств механизации водорегулирования в оросительных каналах с забором воды из низконапорного трубопровода для дождевальных машин фронтального перемещения

1.4 Пути совершенствования средств водорегулирования в каналах с забором воды из низконапорного трубопровода для дождевальных машин фронтального перемещения. Цели и задачи разработок и исследований

2 Технологическое обоснование и схемы водорегулирования в каналах с забором воды из низконапорного трубопровода для дождевальных машин фронтального перемещения и их расчетное обоснование

2.1 Технологическое обоснование и схема механизации водорегулирования в оросительных каналах с забором воды из низконапорного трубопрбвода для дождевальных машин фронтального действия

2.2 Конструкции, принцип действия и схемы работы средств гидроавтоматики регулирования уровней воды в оросительных каналах с подачей в них воды из низконапорного трубопровода для дождевальных машин фронтального перемещения

2.3 Гидравлическое обоснование средств гидроавтоматики

2.3.1 Гидравлическое обоснование затвора-автомата уровня воды нижнего бьефа

2.3.2 Гидравлическое обоснование параметров средств механизации водозаборного сооружения

2.3.3 Гидравлическое обоснование параметров системы управления водозаборным сооружением

2.4 Теоретическое обоснование процессов водорегулирования в оросительных каналах с подачей в них воды из низконапорного трубопровода для дождевальных машин фронтального перемещения 122 3 Гидравлические исследование и расчет средств гидроавтоматики

3.1 Состав, методика, аппаратура и точность исследований. Экспериментальная установка и модели, выбор граничных условий

3.2 Гидравлические исследование элементов системы механизации водозабора и водораспределения

3.3 Методика гидравлического расчета системы механизации водорегулирования в уклонных оросителях 159 4. Исследование процессов и анализ качества водорегулирования

4.1 Теоретическое исследование процесса регулирования

4.2 Состав и методика исследования, экспериментальная установка и модели

4.3 Исследования переходного процесса и анализ качества регулирования 183 5 Внедрение системы водорегулирования в оросительных каналах для дождевальных машин фронтального действия с забором из низконапорного трубопровода. Технико-экономические показатели 187 5.1 Объект и результаты внедрение системы водорегулирования в оросительных каналах для дождевальных машин фронтального действия с забором из низконапорного трубопровода 187 5.2 Технико-экономические показатели и экономическая эффективность средств механизации водорегулирования

Актуальность темы. На территории Нечерноземной зоны России орошение сельскохозяйственных культур в засушливые периоды является первостепенной необходимостью для получения высокого урожая. В южной части Нечерноземной зоны РФ, где расположены Орловская, Рязанская, Тульская области, Мордовская и Чувашская автономные республики, часть Горьковской, Ивановской и Московской областей, основным способом орошения сельскохозяйственных культур является дождевание. Для этого на оросительных системах Нечерноземья широко применяются современные мобильные дождевальные агрегаты ДДА-100МА. Практика их эксплуатации показала, что при поливах регулирование подачи воды во временные оросители, откуда дождевальная машина забирает воду, осуществляется в ручную и при этом наблюдаются большие транзитные сбросы, достигающие 15. 22% от подаваемой в ороситель воды. ^

В условиях рыночных отношений и особенно современного экономического кризиса в число первостепенных выдвигаются проблемы ресурсо- и энергосбережения, интенсификации производства, эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель. В этой связи как никогда остро поставлен вопрос поиска путей экономии воды, энергии, трудоресурсов, что можно достичь техническим совершенствованием оросительных систем, технологии орошения, механизацией производственных процессов.

Основным направлением при этом является механизация системы водораспределения в низовом звене оросительной системы - открытом оросителе для ДДА-100МА. Эти задачи в основном решены на системах с облицованными оросителями и подводом воды к ним по внутрихозяйственным каналам, при этом многие из них требуют прокладки линий энергоснабжения, введения радиоканалов связи, что повышает их стоимость, осложняет эксплуатацию и т.д. На системах с подводом воды по низконапорному трубопроводу к оросителям в земляном русле, наиболее распространенных в Нечерноземной зоне, известны лишь отдельные решения преимущественно по созданию локальных регуляторов. Последние, как правило, не отвечают в полной мере технологическим требованиям работы дождевальной машины.

Исходя из вышеизложенного, в число наиболее актуальных встает задача создания системы механизации водорастределения в оросителях для дождевальных машин фронтального перемещения на основе вододействующих устройств с учетом особенностей орошения в Нечерноземной зоне Российской Федерации.

Цель работы заключается в разработке и исследовании системы механизации водорегулирования в оросителях для дождевальных машин фронтального перемещения, обеспечивающей водозабор из низконапорного трубопровода и водоподачу в ороситель по потребности дождевальной машины, позволяющей осуществлять непрерывный технологический процесс полива, практически исключить непроизводительные транзитные сбросы оросительной воды в период полива и работающей на базе гидравлической энергии потока, относящейся к возобновляемой.

Научная новизна. На основании анализа существующих систем водораспределения и особенностей оросительной сети для ДДА-100МА, доказана необходимость совершенствования систем водораспределения на уклонных оросителях путем оснащения их вододействующими средствами регулирования уровней воды в оросителе, обеспечивающих водозабор из низконапорного трубопровода с" водоподачей в ороситель по потребности дождевальной машины и проход дождевальной машины по оросителю в прямом и обратном направлениях без прекращения полива.

Разработана математическая модель процесса водорегулирования, применение которой позволяет обоснованно выбирать параметры системы водорегулирования в оросителях для ДДА-1ООМА.

Разработаны конструкции вододействующих средств механизации водорегулирования - мембранного регулятора уровня воды и затвора-автомата уровня нижнего бьефа (положительное решение о выдаче свидетельства на полезную модель № 98107034/20 (008457) от 1 июля 1998г.) , удовлетворяющих требованиям работы дождевальной машины в непрерывном режиме.

Изучены основные гидравлические характеристики предложенных средств механизации и получены расчетные зависимости по определению гидравлических и конструктивных параметров.

Разработана методика инженерного расчета предлагаемой системы механизации водорегулирования с использованием предлагаемых вододействующих устройств.

Практическая ценность. Использование результатов данной работы позволяет практически исключить непроизводительные транзитные сбросы оросительной воды во время полива, обеспечить работу системы по спросу дождевальной машины, беспрепятственно пропускать ее водозаборное устройство через затвор-автомат, снизить эксплуатационные затраты.

Реализация работы. Материалы разработок и исследований приняты в практику проектирования проектным институтом «Рязаньагроводпроект» и нашли применение при разработке проекта реконструкции оросительной системы для ДДА-100М в совхозе «Кирицы» Спасского района Рязанской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях мелиоративной секции технологического факультета, научных конференциях профессорско-преподавательского состава, 8 аспирантов и студентов Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии (1996, 1997, 1998), на заседании секции научно-производственной конференции факультета мелиорации и водного хозяйства (Белорусская СХА, Горки, 1997).

Публикации. По результатам работы опубликовано 6 статей и получено положительное решение о выдаче свидетельства на полезную модель № 98107034/20 (008457) от 1 июля 1998г.

Структура и объем. Диссертационная работа изложена на 237 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав и основных выводов, иллюстрируется 72 рисунками, содержит семь таблиц и пять приложений. Список использованных источников включает 116 наименований из них пять иностранных.