Расчет геометрических и гидравлических параметров канала.

 

Для трапецеидального поперечного сечения канала определяются основные геометрические и гидравлические параметры при равномерном установившемся движении по следующим формулам:

- относительная ширина канала b = ;

- площадь живого сечения w=b∙h+m∙h², м²;

- cмоченный периметр c=b+2∙h∙(1+m²)^0,5, м;

- гидравлический радиус R=w/c, м;

- ширина канала по урезу воды B=b+2∙m∙h,м;

- скоростной множитель (коэффициент Шези) C= ∙R ^y,

где y=2,5∙ - 0,75∙( - 0,1)∙ - 0,13;

- расходная характеристика k=w∙C∙ ;

- скорость движения воды (средняя) V= , м/с;

При установившемся неравномерном плавно изменяющемся движении гидравлический показатель русла определяется по следующей зависимости:

x = (3+2∙y^’ ) ∙ (1+ )-(1+2∙y^’) ∙ (),

где y^’ » 0.15.

 

Для выполнения расчётов задаются предварительным значением нормальной бытовой глубины h₀₁, которое корректируется путем итераций до соответствия заданному расходу.

Результаты расчёта представляются в табличной форме в диапазоне от Q min до Q max и в виде графика h = f (Q).

 

Выбор схемы регулирования.

При проектировании автоматизации водораспределения на оросительной системе выбор схемы регулирования производится с учётом данных по уклонам, по расходам, по типу дождевальных машин, а также с учётом стадии автоматизации и назначения каналов оросительной системы.

Для заданных условий работы межхозяйственной сети, при новом проектировании с поливом дождевальными машинами при средних уклонах поверхности земли по трассе канала принимается схема регулирования II класса в виде каскадного регулирования с перетекающими объёмами.

Для выбранной схемы регулирования характерны следующие особенности:

- водораспределение осуществляется по запросам потребителей, в пределах плана водопользования, снизу вверх;

- наличие свободных статических напоров или обратной связи между бьефами;

- создание необходимых объёмов регулирования;

- пропорциональное соответствие поступающих в бьеф расходов и расходов потребителей;

- стабилизация уровней в средней части бьефа;

- импульсно – паузный закон перерегулирования перегораживающих сооружений;

- учёт волновых процессов;

- минимизация непроизводственных сбросов из канала.

 

Расчет оптимальной длины бьефа.

 

Основной фактор качества и эффективности схемы регулирования водораспределения и оросительной системы в целом — это оптимальное количество сооружений при оптимальных длинах бьефов.

Длина бьефа не должна быть меньше минимально необходимой длины, определяемой по времени добегания волны, вызванной включением водопотребителей в конце бьефа, до регулятора и времени подачи в бьеф необходимого расхода воды.

Минимальная необходимая длина бьефа, обеспечивающая процесс перерегулирования при каскадном регулировании определяются из уравнения (3.1) или по номограммам [6]:

(3.1)

где l - искомое значение длины бьефа, м; m- заложение откосов канала; I - уклон дна канала; b – ширина канала по дну, м; h - нормальная бытовая глубина воды в канале, м; V - скорость воды при h , м/с; t - время открытия регулятора, сек; k – коэффициент, зависящий от глубины и глубины канала, k=1.1÷1.5; - расход мгновенно включающихся потребителей, м³/с.

Длина бьефа должна учитывать соотношения капиталовложений на устройство горизонтальных дополнительных дамб при более длинных каналах и капиталовложений на устройство дополнительных перегораживающих сооружений. В этом случае оптимальная по капиталовложениям длина бьефа определяется по зависимости (3.2) или по номограммам [6]:

Для каналов в полувыеке-полунасыпи в облицованном русле:

∙Sз∙m^*∙I_д ²∙l_opt ³+[S_з∙(b_дам+2∙m^*∙H_н)+2∙S₀∙ ]∙I_д*l_opt ² - Sc = 0, (3.2)

где l _opt - искомая длина бьефа, м; H_н- средняя высота насыпи, м; b_дам -ширина дамбы по верху, м;m- заложение откосов канала;m^*= 0,5∙(m_н+m), где m_н- заложения наружных откосов дамб, при m_н=m получаем m^*=m; Iд- уклон дна канала; Sз- стоимость 1м³ насыпи, грн.; Sо- стоимость 1м² облицовки, грн.; Sс- стоимость перегораживающих сооружений, грн.

В случае, если lmin<lopt, к дальнейшему расчёту принимаем lopt.

В случае, если lmin>lopt, к дальнейшему расчёту принимаем lmin из условия обеспечения работы потребителя.