ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНИХ КОНСТРУКТИВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗБІРНИХ ДРЕНАЖНИХ ТРУБОПРОВОДІВ МЕЛІОРАТИВНИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.13.2023.149-159Ключові слова:
Збірний дренажний трубопровід;, коефіцієнт фільтрації;, фільтраційний опір;, гідравлічний коефіцієнт тертя;, змінна витрата рідини.Анотація
В роботі на основі проведеного аналізу диференційних рівнянь, що описують
рух рідини зі змінною витратою в напірних збірних дренажних трубопроводах, запропоновано методику розрахунку ефективних конструктивних характеристик розглядуваних труб.
Вважається, що зміна витрати вздовж шляху за довжиною збірника здійснюється безперервно.
Досліджувана система диференційних рівнянь складається з рівняння гідравліки змінної маси і модифікованого рівняння фільтрації. Шляхом введення нових оригінальних змінних вихідна система зводиться до безрозмірного вигляду.
Під ефективними характеристиками дренажного трубопроводу в роботі розуміються параметри, при яких ґрунтові води надходять в трубу
на всій її довжині з інтенсивністю не меншою за величиною ніж задана за технологіч-ними вимогами. Показано, що величина ефективних параметрів в основному залежить від величини трьох важливих факторів: коефіцієнта опору збірного дренажного трубопроводу «ζl»; відстані між дренажними трубами «E»; узагальненого параметра «A», який комплексно враховує конструктивні і фільтраційні характеристики розглядуваного потоку. При проведенні аналізу використано поняття фіктивного дренажного трубопроводу нескінченної довжини або трубопроводу з нескінченною фільтруючою спроможністю його
бічної поверхні. При цьому забезпечується необхідний перепад напорів між рівнем ґрунтових вод і п’єзометричним напором всередині реального і фіктивного трубопроводів. Отримані розрахункові формули досить прості і зручні для
використання.
Приведено приклад розрахунку ефективних характеристик реального напірного збірного дренажного трубопроводу.
Представлена методика розрахунку безумовно буде корисною при реальному проектуванні збірних дренажних труб меліоративних систем, оскільки її використання дозволить раціонально розраховувати їх параметри і за рахунок цього суттєво зменшити вартість будівництва і забезпечити оптимальні умови експлуатації меліоративних систем.
Посилання
Schultz, B. & De Wrachien, D. (2002). Irrigation and drainage systems research and development in the 21st century. Irrigation and Drainage, 51 (4), 311-327.
https://doi.org/10.1002/ird.67
Valipour, M., Krasilnikof, J., Yannopoulos, S.,Kumar, R., Deng, J., Roccaro, P., Mays, L.,
Grismer, M. E. & Angelakis, A. N. (2020). The evolution of agricultural drainage from the earliest times to the present. Sustainability, 12 (1), 416.
https://doi.org/10.3390/su12010416
De Wrachien, D., Schultz, B. & Goli, M. B. (2021). Impacts of population growth and climate change on food production and irrigation and drainage needs: A world-wide view. Irrigation and Drainage, 70 (5), 981-995.
https://doi.org/10.1002/ird.2597
Schultz, B., Thatte, C. D. & Labhsetwar, V. K. (2005). Irrigation and drainage. Main contributors to global food production. Irrigation and Drainage, 54 (3), 263-278.
https://doi.org/10.1002/ird.170
Gramlich, A., Stoll, S., Stamm, C., Walker, T., & Prasuhn, V. (2018). Effects of artificial land
drainage on hydrology, nutrient and pesticide fluxes from agricultural fields – A review. Agriculture, Ecosystems & Environment, 266, 84-99.
https://doi.org/10.1016/j.agee.2018.04.005
Smedema, L. K., Abdel-Dayem, S. & Ochs, W.J. (2000). Drainage and agricultural development. Irrigation and Drainage Systems, 14, 223-235.
https://doi.org/10.1023/A:1026570823692
Ромащенко, М. І., Балюк, С. А., Вергунов, В. А., Вожегова, Р. А., Жовтоног, О. І., Рокочинський, А. М., Тараріко, Ю. О. & Трускавецький, Р. С. (2020). Сталий розвиток меліорації земель в Україні в умовах змін клімату. Аграрні інновації, 3, 59-64.
https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2020.3.10
Турченюк, В. О., Рокочинський, А. М., Вовк, П. П., Приходько, Н. В. & Ричко, Д.
М. (2018). Комплекс заходів з підвищення ефективності функціонування рисових зрошувальних систем. Вісник НУВГП. Серія «Технічні науки», 4 (84), 3-21.
https://doi.org/10.31713/vt420181
Козішкурт, С. М. & Турченюк, В. О. (2018). Методологічні та екологічні аспекти удосконалення розрахунку водних режимів сільськогосподарських культур Вісник НУВГП. Серія «Технічні науки», 3 (87), 19-27.
https://doi.org/10.31713/vt320192
Олейник, А. Я. (1981). Геогидродинамика дренажа. Київ: Наукова думка, 284.
Дмитриев, А. Ф., Безусяк, А. В. & Хлапук, Н. Н. (1992). Совершенствование осушительно-увлажнительных систем. Львів: Світ,175.
Castellano, M. J., Archontoulis, S. V., Helmers, M. J., Poffenbarger, H. J. & Six, J.
(2019). Sustainable intensification of agricultural drainage. Nature Sustainability, 2, 914-921.
https://doi.org/10.1038/s41893-019-0393-0
Oyarce, P., Gurovich, L. & Guarte, V. (2017). Experimental evaluation of agricultural drains.
Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143 (4), 143(4):04016082.
https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001134
Cherniuk, V., Hnativ, R., Kravchuk, O., Orel, V., Bihun, I. & Cherniuk, M. (2021). The
problem of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines. Eastern-European Journal
of Enterprise Technologies, Vol. 6, 7 (114), 93-103.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246852
Кравчук, А. М. & Кравчук О. А. (2022). Вплив величини похилу на розрахункові параметри збірних дренажних трубопроводів. Сучасне будівництво та архітектура, 2, 88-96.
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2022-2-88-96
Clemo, T. (2006). Flow in Perforated Pipes: A Comparison of Models and Experiments. SPE
Production & Operations, 21 (2), 302-311.
https://doi.org/10.2118/89036-PA
Кравчук, А., Кочетов, Г. & Кравчук, О. (2020). Проектування трубопроводів для рівномірного збору води вздовж шляху. Проблеми водопостачання, водовідведення та
гідравліки, 33, 34-40.
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2020.33.34-40
Науменко, І. І. & Волощук, В. А. (2001). Математичні моделі для гідравлічних розрахунків трубопроводів з дискретно зростаючими витратами. Вісник РДТУ, 1(8), 88-99.
Кравчук, А. М. & Кравчук О. А. (2021). Аналіз результатів розрахунку збірних дренажних трубопроводів при наявності транзитної витрати. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки, 37, 11-17.
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.37.42-46
Кравчук, А., Кравчук, О., Ломако, А. & Кравчук, О. (2022). Зміна параметрів збірних дренажних трубопроводів при пропуску транзитної витрати. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки, 41, 52-58.
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2022.41.52-58
Олейник, А. Я. & Поляков В. Л. (1987). Дренаж переувлажненных земель. Київ: Наукова думка, 279. 22. Кравчук, А. М., Чернишев, Д. О. & Кравчук О. А. (2021). Гідравліка напірних перфорованих трубопроводів очисних споруд систем водопостачання та водовідведення: монографія. Київ: КНУБА, 204.
Kravchuk, A., Cherniuk, V., Kravchuk, O. & Airapetian, T. (2022). Assessing the value of
the hydraulic friction factor in pipelines working with a flow connection along the path. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies, Vol. 5, 7 (119), 61-67.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265670
Чернюк, В. В., Іванів, В. В. & Ценюх, М. Б. (2019). Нерівномірність притоку води до напірного трубопроводу-збирача залежно від кута приєднання вхідних струменів. Науковий вісник НЛТУ України, 29(9), 116-120.
https://doi.org/10.36930/40290920
Kravchuk, O. A. (2021). Particularities of hydraulic calculation of collecting pressure drainage pipelines. Bulletin of Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, 83, 130-
