04 марта 2016г.
Экономия воды на оросительных системах позволяет не только расширять площади орошения и повышать рентабельность орошаемого земледелия, но и является эффективным способом борьбы с засолением орошаемых земель. Использованию внутренних ресурсов оросительных систем уделял большое внимание в своих работах А.Н.Костяков, отмечая необходимость уменьшения потерь воды в системе, совершенствования водопользования и эксплуатации как системы в целом, так и отдельных ее элементов. Для автоматизации водораспределения на открытых оросительных каналах используются следующие виды регулирования: управление снизу вверх при наличии обратной гидравлической связи между объемом водопотребления ниже створа регулирующего сооружения и объемом воды, поступающей к сооружению, и нормированное водораспределение сверху вниз, при отсутствии обратной связи. Системы автоматизации водораспределения второго типа более просты технологически, но системы первого типа обладают рядом явных преимуществ, к которым, в первую очередь, можно отнести экономию воды [2].
В настоящее время стабилизаторы расхода воды успешно используются на каналах оросительных систем [1]. Использование принципа гидродинамического регулирования позволило разработать новые автоматические напорные водовыпуски: стабилизаторы расхода, обеспечивающие постоянство водоподачи ниже створа перегораживающего сооружения при росте уровня воды в верхнем бьефе [3], и регуляторы расхода, способные подавать ниже створа перегораживающего сооружения расход, соответствующий водопотреблению в нижнем бьефе [4]. Гидродинамические водовыпуски могут быть использованы при каскадном регулировании водоподачи на каналах открытых оросительных систем. Возможность подачи управляющего сигнала как со стороны верхнего, так и со стороны нижнего бьефа в водовыпусках с гидродинамическим регулированием позволит применять различные технологические схемы автоматизации водораспределения при использовании этих сооружений.
Помимо каналов, оборудованных автоматизированными водовыпусками, в систему водораспределения могут входить и неавтоматизированные гидротехнические сооружения. При наличии гидродинамических стабилизаторов расхода технологическая схема автоматизации является системой без обратной гидравлической связи между объемом потребления и подачи воды ниже створа стабилизатора. Она осуществляет нормированное распределение сверху вниз (Рисунок 1).
Приведенная схема предусматривает использование гидродинамических стабилизаторов расхода, расположенных в местах
пересечения канала первого уровня с каналами второго
уровня. Система автоматического
регулирования представлена объектом
управления – напорным трубчатым водопропускным сооружением
с гидродинамической стабилизацией расхода по верхнему
бьефу и участком канала, ограниченного выше и ниже по течению регуляторами уровня нижнего
бьефа (УНБ) с защитой
от переполнения.
При использовании гидродинамических регуляторов расхода
по нижнему бьефу (Рисунок
2) технологическая схема
автоматизации водоподачи является системой
первого типа, имеющей обратную гидравлическую связь между
объемом водопотребления в каналах второго
порядка и канале
первого порядка.
Снижение потребления воды в канале второго
порядка активизирует работу гидродинамического регулятора и расход воды ниже створа автоматического водовыпуска уменьшается. Регуляторы УНБ в данном случае необходимы для поддержания постоянного уровня в канале первого
порядка.
Наиболее перспективным при каскадном
регулировании расхода является совместное использование стабилизаторов расхода по верхнему бьефу, расположенных на входе из канала первого уровня в канал второго уровня, с последующим размещением в головной части ответвлений каналов третьего уровня регуляторов расхода по нижнему бьефу (Рисунок 3).
Система автоматического регулирования при этой компоновке сооружений будет состоять
из объекта управления – напорного трубчатого водовыпуска-регулятора расхода по нижнему бьефу и участка
канала, ограниченного выше по течению стабилизатором расхода
по верхнему бьефу. Основное назначение стабилизаторов расхода в данном случае – автоматическое поддержание в канале второго порядка постоянного уровня воды, необходимого для функционирования расположенных по его трассе регуляторов. Приведенная компоновочная схема является комбинированной, в которой автоматизация водоподачи в канал второго порядка соответствует автоматическому нормированному водораспределению (сверху вниз), а водоподача
в каналы третьего порядка соответствует автоматизации снизу вверх при наличии
обратной гидравлической связи.
Каскадное регулирование по приведенным схемам использует принцип управления по отклонению или принцип Ползунова.
На входе в автоматический водовыпуск (при стабилизации по верхнему бьефу) или выходе из него (при регулировании по нижнему
бьефу) происходит сравнение
текущего значения
уровня регулирующего бьефа с требуемым значением. При отклонении в большую
сторону запускается процесс стабилизации / регулирования расхода водовыпуска, при снижении уровня бьефа до расчетного значения регулирующее воздействие автоматически отключается.
Список литературы
1.
Атаманова О. В.
Расчет
и
проектирование гидравлических стабилизаторов расхода
воды
на каналах оросительных систем
/ О.В. Атаманова // Гидротехническое строительство. 2005. № 3. С. 21-24.
2.
Бочкарев Я. В. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов в гидромелиорации: [Для спец. 1511 "Гидромелиорация"] / Я. В. Бочкарев,
Е. Е. Овчаров. М.: Колос,
1981. - 335 с.
3.
Снежко В.Л. К вопросу
автоматизации напорных водопропускных сооружений малых гидроузлов / В.Л. Снежко // Перспективы науки. 2010. № 10 (12). С. 54-58.
4.
Снежко В.Л. Гидродинамические регуляторы расхода для каналов
оросительной сети / В.Л. Снежко
// Аграрная наука. 2011. № 3. С. 28-29.