Введение к работе
Актуальность темы. В приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации входят рациональное природопользование и энергосбережение.
Рациональное водопользование в орошаемом земледелии включает: сокращение непроизводительных потерь воды, создание современных оросительных систем и модернизацию действующих, совершенствование техники полива, повышение уровня эксплуатации оросительных систем и энергосбережение.
Современное развитие орошаемого земледелия нельзя представить без автоматизации процесса водоподачи. Наибольший эффект будет достигнут в случае автоматизации всего технологического процесса водоподачи - от водозабора до полива путем внедрения соответствующих технических средств на объектах регулирования водоподачи.
Объекты регулирования на внутрихозяйственной оросительной сети, где происходят наибольшие потери воды, достигающие 10-20% от объема водоподачи, представлены водовыпусками в открытые оросители. Эти гидротехнические сооружения являются наиболее массовыми, они рассредоточены на большой территории, поэтому использование здесь регуляторов гидравлического действия будет предпочтительнее, особенно с энергетической точки зрения.
Однако большинство известных конструкций гидрорегуляторов не исследованы экспериментально и не прошли производственных испытаний, для них не разработаны методы инженерных расчетов и рекомендации по эксплуатации. Кроме того, многие конструкции технически не могут быть применены и использованы на водовыпусках в открытые оросители.
Поэтому работы, направленные на совершенствование технических средств регулирования водоподачи для открытой внутрихозяйственной сети оросительных систем, представляют практический интерес и являются актуаль-
ными.
Цель работы - совершенствование технических средств регулирования водоподачи на внутрихозяйственной сети оросительных систем для повышения эффективности эксплуатации гидромелиоративных систем и рационального использования водных ресурсов.
Задачи исследования:
установить основные требования к техническим средствам регулирования водоподачи для открытой внутрихозяйственной оросительной сети, отвечающие современным тенденциям модернизации оросительных систем;
выполнить оптимизацию основных параметров затвора гидравлического регулятора уровня нижнего бьефа;
провести лабораторные исследования для определения гидравлических характеристик автоматизированного водовыпуска;
разработать методику инженерного расчета гидравлического регулятора, выполнить его производственные испытания, дать рекомендации к внедрению и определить экономическую эффективность от внедрения.
Объект исследования - гидротехнические водовыпускные сооружения на открытой оросительной сети.
Предмет исследований - технические средства регулирования водоподачи на открытой внутрихозяйственной оросительной сети.
Методика исследований. Работа выполнена на основе комплексных теоретических, лабораторных и натурных исследований. Лабораторные исследования проведены в гидротехнических лабораториях ОАО «Волго-водпроект» и Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии с использованием отраслевых методик, математического анализа и статистики. Достоверность научных выводов подтверждена большим объемом лабораторных, численных и натурных исследований, их апроба-
цией и внедрением на действующей внутрихозяйственной оросительной сети.
Научная новизна. Определены основные требования к техническим средствам водоподачи на открытой внутрихозяйственной оросительной сети, обоснован тип гидравлического регулятора, оптимизированы параметры его затвора, выполненного в виде конуса, исследовано взаимодействие затвора с гидравлическим потоком, установлены значения коэффициента расхода автоматизированного сооружения, регулирующего водоподачу, его расходная характеристика и точность поддержания заданного уровня воды.
Техническая новизна. Предложена конструкция гидравлического регулятора с конусным затвором для водовыпуска, позволяющая осуществить автоматическое регулирование подачи воды в открытые оросители.
Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований могут быть использованы проектными и эксплуатационными организациями для повышения эффективности эксплуатации гидромелиоративных систем и рационального использования водных ресурсов.
Личный вклад. В диссертации изложены результаты работы, полученные лично автором, при проведении теоретических, лабораторных и натурных исследований. Общий вклад автора составляет не менее 70 %.
На защиту выносятся:
конструкция трубчатого водовыпускного сооружения с гидрорегулятором уровня нижнего бьефа;
результаты экспериментальных и теоретических исследований по выявлению оптимальной формы затвора гидрорегулятора;
гидравлические характеристики трубчатого водовыпуска с гидрорегулятором, полученные экспериментальным путем;
результаты оценки эффективности внедрения усовершенствованных
технических средств регулирования водоподачи в оросители внутрихозяй-
ственной оросительной сети.
Апробация работы. Основные положения, результаты разработок и исследований доложены автором на международных научно-практических конференциях в г. Краснодаре (Кубанский ГАУ - 2008), в г. Москве (ВНИИГиМ - 2009), в г. Волгограде (ФГОУ ВПО ВГСХА и ГНУ ПНИИ-ЭМТ Россельхозакадемии - 2009-2010гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 научных работ, в том числе: 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 132 страницах, содержит 35 рисунков, 16 таблиц и состоит из введения, 5 глав, выводов и приложений. Список литературы включает 140 источников, в т.ч. 2 иностранных.
