В каналах оросительных систем»

 

по дисциплине

«Автоматизация гидромелиоративных систем»

 

для студентов специальности

«Гидромелиорация»

 

 

Утверждено

На заседании кафедры

Гидромелиорации и ГТС

Протокол № 13

от 21 апреля 2006 г.

 

Симферополь -2006

Методические указания к выполнению курсовой работы «Проектирование и расчет автоматического регулирования в каналах оросительных систем» по дисциплине «Автоматизация гидромелиоративных систем» для студентов специальности «Гидромелиорация» / Сост. Захаров Р.Ю. – Симферополь: НАПКС, 2006.- 16 с.

 

Учебное издание

 

Утверждено на заседании кафедры Гидромелиорации и ГТС 21 апреля 2006 г.

Протокол № 13.

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы

«Проектирование и расчет автоматического регулирования

в каналах оросительных систем»

по дисциплине

«Автоматизация гидромелиоративных систем»

 

для студентов специальности

«Гидромелиорация»

 

Составитель: Р.Ю.Захаров

 

 

Содержание

Введение. 4

Исходные данные. 6

1. Расчет геометрических и гидравлических параметров канала. 7

2. Выбор схемы регулирования. 7

3. Расчет оптимальной длины бьефа. 8

4. Принципы расчета переходных процессов в каналах оросительных систем с автоматическим регулированием. 9

5. Построение кривой свободной поверхности по методу Б.А.Бахметева. 10

6. Определение отметок уставок датчиков. 12

7. Расчет автоматического регулятора уровня. 12

8. Поверочные расчеты на защиту от переполнения и на внезапное включение потребителя. 13

9. Определение эффективности автоматического регулирования.. 14

Перечень рекомендованной литературы. 15

 

Введение

 

Под автоматизацией производственных процессов понимают полное или частичное применение устройств, приборов, приспособлений, механизмов, машин, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, а лишь под его контролем.

Цель автоматизации гидромелиоративных систем (ГМС) – оперативное водораспределение в комплексе с автоматизацией полива сельскохозяйственных культур. Автоматизация полива базируется на установлении оптимальных сроков и норм поливов, что в орошаемой зоне Украины связано с трудностями различного характера, например: сложностью прогнозирования графиков поливов, неоднородностью почвенно-гидрологических свойств и гидрогеологических условий, разнообразием применяемых способов и техники поливов и другими причинами.

Автоматизация позволяет в принципе изменить конструкцию оросительных систем, в частности, резко сократить протяженность каналов, количество сбросных сооружений и за счет этого повысить коэффициент земельного использования территорий. Оросительные системы, выполненные с автоматизацией технологического процесса водозабора, водоподачи, водораспределения и полива, позволяют сэкономить до 30¸40% поливной воды и высвободить под посевы дополнительно 6¸ 8% сельхозугодий. КПД таких систем достигает 0,9...0,95.

Автоматизация гидромелиоративных систем позволяет регулировать водный, температурный и солевой режимы в соответствии с биологическими особенностями культур на всех фазах развития и в зависимости от меняющихся условий окружающей среды, а также создавать условия для перехода к программированию урожаев при сохранении и даже улучшении мелиоративной обстановки орошаемых и прилегающих к ним земель.

Для более полного изучения курса «Автоматизация гидромелиоративных систем» для студентов, обучающихся по специальности «Гидромелиорация», предусматривается выполнение курсовой работы.

Работа гидротехнических сооружений на оросительных системах обуславливает возникновение в каналах неустановившегося движения. В связи с этим основными задачами расчета переходных процессов водоподачи и водораспределения является установление в определенных створах этих каналов характера образования и протекания неустановившегося режима потока, возникновения и распределения волн, реакции сооружений на эти процессы и, в конечном итоге, определение времени, которое необходимо для перерегулирования системы. К конкретным задачам расчета процессов в каналах относятся: определение оптимального режима работы автоматических регуляторов и проверка принятых параметров канала для обеспечения водой потребителей по их запросу в расчетных приделах путем поддержания требуемых безаварийных уровней в бьефах, а также обеспечение минимума непроизводительных сбросов воды из канала.

Автоматизация водоподачи в каналах каскадного регулирования основывается на стабилизации уровней воды в определенных створах бьефов (в начале и в конце бьефа и в местах сосредоточенного отбора воды) и подач определенного расхода для поддержания этих уровней в заданных пределах с целью регулирования объемов воды в бьефах.

В реальном масштабе времени для упрощения в предварительных расчетах при определении параметров бьефов допустимо рассматривать движение воды как установившееся неравномерное. Тогда решение дифференциальных уравнений движения воды в бьефе, определяемые в общем случае численными методами, сводятся к определению глубин в определенных створах. Так, при известных геометрических размерах в определяемых створах и положения кривой свободной поверхности воды в бьефе, можно определить объемы воды. Построение кривой свободной поверхности потока в призматических руслах с прямым уклоном дна основано на допущении о возможности принятия при интегрировании постоянными и равными их среднему значению между двумя сечениями величины гидравлического показателя русла (x) и характеристики изменения удельной кинетической энергии вдоль потока (j). Построение кривой свободной поверхности может выполняться с использованием функции Б. А. Бахметева.

Цель курсовой работы (КР) по дисциплине «Автоматизация гидромелиоративных систем» - развить у студентов навыки в использовании теоретических знаний при проектировании и расчете автоматического регулирования каналов оросительных систем. КР выполняется в виде пояснительной записки (ПЗ) объемом 15-20 страниц рукописного текста на одной стороне листа формата А4 (297´210 мм) и графического материала в виде рисунков формата А4 на миллиметровке и кальке. В ПЗ необходимо соблюдать следующие размеры полей: левое - 30 мм, правое - 10 мм, верхнее - 25 мм, нижнее - 20 мм; в нее должны входить разделы, оговоренные в данных методических указаниях. В каждом разделе даются расчетные формулы с пояснением обозначений параметров и их единиц. После каждой расчетной формулы приводятся результаты вычислений в виде развернутой подстановки числовых значений параметров и конечного результата. Необходимо давать комментарии, касающиеся условий, при которых получены формулы, назначения рассчитываемых параметров, результатов расчетов, экологические аспекты, последовательность построения рисунков и др. Текст пишут аккуратно синими, черными или фиолетовыми чернилами (пастой) без орфографических и стилистических ошибок.

Рисунки должны иметь подрисуночные подписи, а таблицы - названия.

После титульного листа располагается оглавление. В конце пояснительной записки следует привести список использованной литературы.

Страницы пояснительной записки нумеруются в правом верхнем углу в точке пересечения прямых, отстоящих от верхнего края листа на 15 мм и от правого - на 10 мм.

 

Исходные данные.

 

1. Длина магистрального канала L,м.

2. Ширина канала по дну b,м.

3. Уклон канала по дну i.

4. Заложение откосов канала m.

5. Шероховатость русла n.

6. Расход сосредоточенного потребителя DQ_п,м³/с.

7. Минимальный расход воды по расчетному бьефу Qmin,м³/с.

8. Максимальный расход воды по расчетному бьефу Qmax,м³/с.

9. Стоимость 1 м³ насыпи Sз, грн/м³.

10. Стоимость 1 м² облицовки Sо, грн/м².

11. Ширина дамбы по верху bд, м.

12. Высота насыпи дамбы Hн,м.

13. Стоимость перегораживающего сооружения Sс, грн.

Варианты исходных значений приведены в табл. 1.1÷1.3.

 

Таблица 1.1

Максимальный расход воды Qmax

Параметр	Вариант – последняя цифра зачетной книжки студента
Qmax, м^3/с

 

Таблица 1.2

Минимальный расход воды Qmin

Параметр	Вариант – предпоследняя цифра зачетной книжки
Qmin, м^3/с

 

Таблица 1.3

Параметры	Вариант – последняя цифра зачетной книжки
L,м.
b,м
i	0,0001	0,0002	0,0001	0,0002	0,0001
m	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
n	0,016	0,016	0,016	0,016	0,016
DQп,м^3/с		1,5		1,5
Sз, грн/м^3
Sо, грн/м^2
bд, м
Hн,м	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Sс, грн