Анотація до роботи:

Єрошкін Ю. М. Удосконалення методів гідравлічних розрахунків пропускної здатності шлюзів-регуляторів, працюючих в умовах неусталеного руху в каналах зрошувальних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.16 – гідравліка та інженерна гідрологія. – Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, 2008.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропонована методика розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів на каналах, яка дозволяє будувати витратні характеристики споруд як на стадії проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд.

Використовуючи методи математичного та статистичного моделювання, в роботі запропоновані імовірнісні характеристики для прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку в каналах зрошувальних систем, які базуються на теорії викидів випадкових функцій.

За результатами лабораторних досліджень уточнені аналітичні залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при вільному витіканні з-під вертикального щита, які враховують вплив недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з різною відносною висотою отвору та різним його розташуванням в споруді. Отримані залежності для визначення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку для умов затопленого витікання з-під щита.

У дисертаційній роботі запропоновано нове вирішення наукової задачі, що полягає в удосконаленні методів розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів врахуванням впливу просторових умов, недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з-під щита та застосуванням теорії викидів випадкових функцій до прогнозування параметрів повільнозмінного неусталеного потоку, яке сприяє розв’язанню проблеми оперативного водообліку і водорегулювання за допомогою існуючих гідротехнічних споруд та раціональному використанню водних і енергетичних ресурсів.

Основні висновки дисертаційної роботи полягають в наступному:

1. Зміна глибин (рівнів) води в каналах зрошувальних систем між гідротехнічними спорудами відбувається за законами повільнозмінного неусталеного руху і упродовж доби може бути представлена залежностями теорії викидів випадкових функцій.

2. Для визначення глибини води на порозі шлюзів-регуляторів при повністю піднятих затворах можна використовувати удосконалений графік функції e_h=f(e_н;e_п) (рис. 4) або залежності (6), (12).

3. Для визначення пропускної здатності шлюзів-регуляторів при витіканні з-під щита можна використовувати формули (8), (9), які базуються на рівняннях кількості руху і враховують усі геометричні та гідравлічні параметри споруд та каналів, на яких влаштовані ці споруди.

4. При вільному витіканні з-під щита коефіцієнт вертикального стиснення потоку _с є функцією від а/Н та додаткового відношення віддалі від щитового отвору до входу в споруду L_щ до висоти підняття затворів а (13). У практичних розрахунках для знаходження _с можна використовувати залежності (14) – (17). Значення коефіцієнтів _с, що обчислені за цими формулами, є більшими від теоретичних даних М. Є. Жуковського і А. Д. Альтшуля. В діапазоні відношень а/Н<0,3 розбіжність досягає 22 %. Це можна пояснити тим, що залежності М. Є. Жуковського не враховують вплив на коефіцієнт _с недосконалості та неповноти стиснення струмини при витіканні з гідравлічно малих отворів (а/Н0,1…0,15).

5. У діапазоні відносних відкриттів щитів а/Н>0,3 значення коефіцієнта _с при затопленому витіканні з-під щита є більшими ніж значення _с при вільному витіканні. Особливо суттєва різниця має місце при а/H0,50 і може становити понад 30 %. Для практичних розрахунків значення коефіцієнтів вертикального стиснення потоку при затопленому витікання для а/Н<0,3 можна знаходити за формулами (14) – (17), а для а/Н0,3 – приймати згідно табл. 2.

6. Для оперативного водорегулювання, раціонального використання води, обліку води без додаткових споруд на зрошувальних системах доцільно мати напірно-витратні характеристики існуючих шлюзів-регуляторів. Витратну характеристику шлюзу можна представити у вигляді функції Q=f(a, H, h_н), розв’язки якої за залежностями (8) – (10) можна звести у тарувальні таблиці (див. табл. 3). Серія таких таблиць буде являти собою напірно-витратну характеристику для конкретної споруди.

7. Зменшення затрат електроенергії DЕ за рахунок використання зарезервованих в б’єфах каналу об’ємів води протягом часу Dt можна оцінити за формулою (20). Якщо витрата DQ знаходиться у межах похибок водообліку, тобто DQ=(0,05…0,1)Q_c, то DЕ буде становити 5…10 % від затрат електроенергії за поливний сезон.

8. В існуючій методиці гідравлічних розрахунків щитових отворів, працюючих у просторових умовах, явище збільшення коефіцієнта вертикального стиснення потоку e_с за щитом при затопленому витіканні не враховується. В дисертації доведено, що при збільшенні коефіцієнта вертикального стиснення e_с в 1,2 разів загальна довжина кріплення русла за шлюзом зменшується в 1,4 рази.

9. Виробництву рекомендується методика визначення витрати шлюзів-регуляторів, яку можна використати для побудови напірно-витратних характеристик як на етапі проектування, так і під час експлуатації існуючих споруд. Використовуючи аналітичні залежності (1) – (5), що дозволяють призначати інтервали часу для вимірювання напорів перед спорудою, можна визначати середні витрати за одиницю часу з відповідною ймовірністю та похибкою в умовах неусталеного руху в каналах.

Публікації автора:

1. Науменко І. І. Визначення числових характеристик законів розподілу випадкових величин за допомогою ПЕОМ / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво : зб. наук. праць. – Рівне, 2001. – Вип. 26. – С. 75–82. (Автор розробив алгоритм пошуку теоретичного розподілу для апроксимації дослідних даних методом випрямлення інтегральної функції розподілу та переклав його на мову програмування).

2. Науменко І. І. Аналітичні дослідження пропускної здатності безнапірних шлюзів-регуляторів / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2002. – Вип. 5 (18). – С. 112–121. (Автор виконав аналіз існуючих методів розрахунку пропускної здатності шлюзів-регуляторів та удосконалив залежності для визначення витрати шлюзів, працюючих в безнапірному режимі).

3. Науменко І. І. Дослідження коефіцієнтів вертикального стиснення потоку за вертикальним щитом / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Вип. 3 (27). – С. 139–146. (Автор виконав лабораторні дослідження коефіцієнтів вертикального стиснення потоку за вертикальним щитом, уточнив аналітичні залежності для їх розрахунку).

4. Науменко І. І. Пропускна здатність безнапірних шлюзів-регуляторів з вертикальними плоскими затворами / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво : зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Вип. 29. – С. 57–66. (Здобувач виконав експериментальні дослідження пропускної здатності шлюзів-регуляторів та аналіз отриманих результатів).

5. Єрошкін Ю. М. Удосконалення методики побудови витратних характеристик шлюзів-регуляторів з плоскими затворами для водорегулювання та водообліку на меліоративних системах / Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2006. – Вип. 4 (36). – С. 122–127.

6. Науменко І. І. Аналіз методів для прогнозування глибин води в каналах зрошувальних систем при неусталеному русі / І. І. Науменко, Ю. М. Єрошкін // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування : зб. наук. праць. – Рівне, 2006. – Вип. 4 (36). – С. 149–158. (Здобувач здійснив математичне моделювання неусталеного руху в каналах зрошувальних систем та визначив закономірності зміни рівнів води в каналах перед гідротехнічними спорудами).