Кузьмич Людмила Володимирівна. Підвищення надійності та удосконалення елементів закритої мережі осушувальної системи (в умовах Західного Полісся України) : дис... канд. техн. наук: 06.01.02 / УААН; Інститут гідротехніки і меліорації. - К., 2006.
Анотація до роботи:
Кузьмич Л.В. Підвищення надійності та удосконалення елементів закритої мережі осушувальної системи (в умовах Західного Полісся України). – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 06.01.02 – сільськогосподарські меліорації (технічні науки). – Інститут гідротехніки і меліорації УААН, Київ, 2006р.
Роботу присвячено вивченню питань забезпечення та підвищення надійності закритої мережі осушувальної системи. На підставі проведених досліджень запропоновано класифікацію причин аварійних ситуацій (аварій) та удосконалено класифікацію відмов елементів осушувальних систем та класифікацію факторів, що впливають на надійність осушувальних систем.
На основі аналітичних, польових та лабораторних досліджень, гідравлічних, математичних та імовірнісно-фізичних розрахунків встановлено типи теоретичних законів розподілу надійності в часі для елементів закритої осушувальної мережі, розроблено метод розрахунку їхньої надійності.
З метою підвищення надійності елементів осушувальних систем запропоновано нові конструкції дренажних колодязів та гирлових споруд, обґрунтовано їхню економічну доцільність.
На основі встановлених нами закономірностей зміни надійності гирлових споруд та оглядових колодязів у часі, обґрунтовано терміни проведення капітальних ремонтів для існуючих та нових конструкцій дренажних колодязів та гирлових споруд.
Розвиток елементів закритої мережі осушувальних систем йде в напрямку ускладнення їхніх конструкцій, удосконалення способів технічного обслуговування, розширення діапазону дії введенням елементів надлишковості та резервування. Однак питання висвітлення властивостей надійності, а саме безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності та збереженості не отримали свого розвитку і потребують досліджень.
На основі узагальненого досвіду експлуатації осушувальних систем і аналізу науково- технічної літератури удосконалені класифікація відмов елементів осушувальних систем та класифікація факторів, що впливають на надійність осушувальних систем. В результаті дослідження впливу різних природних та штучних факторів на надійність елементів осушувальних систем та вивчення причин виникнення характерних пошкоджень та відмов встановлено, що конструкційні причини пошкоджень і відмов елементів осушувальних систем становлять 34%, виробничі - 26% та експлуатаційні - 40% від їх загального числа.
Аналітичними дослідженнями елементів закритої осушувальної мережі з використанням елементно-структурного, функціонального, процесного та макроскопічного їхнього представлення виділено загальносистемні функції, що об’єднують осушувальну систему в єдине ціле: пониження рівня води, збір, транспортування і відведення надлишкової води, а також цільові функції дренажного колодязя та гирлової споруди.
Розроблена функціональна модель надійності закритого дренажу, яка представлена у вигляді гідравлічної моделі об’єкта збирання, транспортування і відведення надлишкових вод – модуля проточного тракту, який включає: вхід в дрену – дренажну лінію – дренажний колодязь – гирлову споруду. При цьому приймається, що елементи модуля проточного тракту з’єднані послідовно, а приплив води до дрени – за паралельною схемою з’єднання елементів.
Аналіз функціонування входу в дрену та дренажної лінії показав, що надійність дренажу залежить від відмови стику між трубками (відхилення у розмірах стику, пошкодження чи кольматаж фільтра, замулення засипки), а також від відмови дренажної лінії (замулення).
Зниження надійності дренажного колодязя і його відмова виникає при замуленні колодязя дренажним стоком наносів, при засипанні колодязя грунтом зворотньої засипки після механічних пошкоджень елементів та втраті збереженості споруди (розукомплектації), а також при засміченні. Встановлено, що середній наробіток відстійника на відмову внаслідок замулення дренажним стоком наносів становить 9 років. За низької якості будівництва дренажу наробіток на відмову становить 2,4 року. Рекомендується після проведення режимних спостережень за роботою дренажу після будівництва чи реконструкції, тобто через 2 - 3 роки експлуатації, відкриті дренажні колодязі переобладнувати на закриті.
Польові дослідження довговічності дренажних колодязів показали, що міцність бетону кілець коливається в межах 35 – 44 МПа і знизилася за 31 рік експлуатації всього на 10%. Запас міцності бетону кілець дозволяє подовжувати строк служби дренажного колодязя.
Зниження надійності гирлової споруди осушувальної системи викликане деформаціями укосу каналу в результаті розмиву грунту берми каналу поверхневими водами по сліду осідання грунту в траншеї колектора, суфозії грунту в укосі по контуру споруди (оголовка, труби), підмиву оголовка споруди водою в каналі, а також в результаті втрати збереженості споруди (втрати труби), заростання та замулення гирла в каналі.
Розроблена класифікаційна карта аварійних ситуацій (аварій) на об’єктах закритої осушувальної мережі, в якій за масштабами можливих наслідків та за галузевими класифікаційними ознаками виділені локальний, об’єктовий та місцевий рівні аварійних ситуацій (аварій) та встановлені їхні порогові значення.
Кількісний аналіз надійності елементів закритої мережі на основі фізичних моделей і польових досліджень дозволив встановити експоненціальний тип теоретичного закону розподілу надійності дренажного колодязя та гирлової споруди у часі.
Розроблено метод розрахунку надійності дренажного колодязя (імовірності безвідмовної роботи) внаслідок замулення та засипання відстійника на основі розрахунків об’єму стоку наносів та імовірності засипання колодязя внаслідок його механічних пошкоджень.
В результаті системних досліджень розроблено нові технічні рішення, які направлені на удосконалення елементів закритої мережі і створення функціонально-технологічних умов удосконалення і підвищення надійності осушувальної системи:
улаштування в колодязі перед відвідним колектором відбивної плити для зниження інтенсивності замулення;
переобладнання відкритого колодязя в закритий із засипанням його піском і періодичним обробленням поверхні грунту гербіцидами для створення плями оголеного грунту;
улаштування спеціального кріплення труби гирлової споруди в місці під’єднання до колектора або улаштування гирлової споруди із подовженою трубою і схованою опорою без вихідного оголовка для підвищення збереженості і стійкості споруди.
Для забезпечення надійності мережі осушувальної системи в справному стані необхідно регулярно проводити планово-попереджувальні ремонти. Проведеними розрахунками на основі встановленого експоненціального закону розподілу дренажного колодязя та гирлової споруди в процесі експлуатації доведено, що удосконалення конструкцій цих споруд дозволяє подовжити термін періодичності проведення капітального ремонту з 8 років до 21 року, зменшити щорічні експлуатаційні витрати, знизити інтенсивність відмови в 2,4 рази та подовжити строк служби споруд до строку служби гончарного дренажу.
