Лекція 14. Автоматизація водорозподілу на закритих зрошувальних системах. Автоматизація водорозподілу на системах з безнапірними і самотічнонапірними трубопроводами. Автоматизація водорозподілу на високонапірних системах.

 

 

Закриті зрошувальні системи у порівнянні з відкритими мають наступні переваги: вони порівняно прості і надійні в керуванні, у них немає холостих скидів води, відсутні втрати на фільтрацію і випаровування, вони мають підвищений коефіцієнт використання землі і у ряді випадків скорочену транспортуючу мережу.

При відносно невеликих витратах вартість закритих систем менша, ніж відкритих. При середніх і великих витратах іноді застосовують змішану систему водоводів: відкриті канали і закрита розподільча мережа. У всіх випадках вибір системи водорозподілу повинен базуватися на техніко-економічному порівняння варіантів з врахуванням короткотермінових і довгостроково діючих факторів.

 

 

При невеликих ухилах зрошуваних територій щодо рівня води в джерелі зрошення застосовують системи з безнапірними трубопроводами. Джерелами зрошення можуть бути водосховище, річка або магістральний канал, з яких вода через керований затвор подається у трубопровід (рис. 14. 1). У трубопроводі виділяють три ділянки: безнапірна І, перехідна ІІ і напірна ІІІ.

Подача води у зрошувальну мережу здійснюється шляхом створення підпорів на ділянках перед водовипусками. Для цього у водовипускному колодязі 2 установлюють гідравлічний регулятор рівня 3, що стабілізує рівень води в колодязі на заданій відмітці. При підтримці сталого рівня води в колодязі можна забезпечити подачу в зрошувальну мережу заданої витрати.

Для подачі з колодязя через отвір перетином   витрати Q з похибкою   коливання напору в колодязі не повинне перевищувати  . Це зумовлено тим, що   і відносна зміна витрати  , тобто вона відбувається у два рази повільніше зміни напору. Залежність   визначає допустиму похибку стабілізації рівня води в колодязі.

 

Рис. 14. 1. Фрагмент схеми регулювання на системах з безнапірними трубопроводами.

 

У залежності від допустимої похибки  , в якості регуляторів, що стабілізують рівень у колодязі, можна використовувати циліндричні регулятори, мембранні з голчастим затвором, мембранні із соплом-заслінкою. При невеликих підпорах використовують регулятор з клиноподібним затвором.

При виборі типу регулятора і його параметрів необхідно враховувати, що стійкість і якість процесу регулювання залежать від ємності колодязя: з підвищенням ємності стійкість і якісні показники системи автоматичного регулювання поліпшуються. Але збільшення ємності зв'язане з додатковими витратами.

При заданих показниках якості роботи системи регулювання зменшення ємності колодязя можна домогтися за рахунок підвищення швидкодії регулятора і збільшення підпору. Тому вибір параметрів регулятора і ємності колодязя необхідно робити на основі аналізу рівняння замкненої системи автоматичного регулювання.

 

 

При великих (і = 0, 01... 0, 005) ухилах місцевості застосовують системи з самотічнонапірними трубопроводами, на яких автоматизація водорозподілу здійснюється за допомогою проміжних зрівняльних басейнів (рис. 14. 2), які, розділяючи трасу магістрального трубопроводу, знижують статичні напори і дозволяють використовувати низьконапірні труби. Одночасно вони є місцями відбору води на зрошення і виконують роль регулюючих ємностей.

Рівні води в басейнах підтримуються сталими за допомогою гідравлічних регуляторів, що здійснюють регулювання за нижнім б'єфом. При збільшенні відбору (наприклад, з басейну 2) рівень починає знижуватися і регулятор 3 збільшує подачу води з трубопроводу 1. В наслідок цього рівень води у вище розташованому басейні також починає знижуватися і регулятор стабілізує його за рахунок збільшення припливу. Таким чином, збільшення витрати в кожнім з басейнів призводить до перебудови роботи регуляторів у всіх вище розташованих басейнах і в головній водозабірній споруді.

 

Рис. 14.2. Фрагмент схеми регулювання на системах з самопливнонапірними трубопроводами.

 

При зменшенні водоспоживання також відбувається послідовна знизу вгору перебудова регуляторів і в систему надходить зменшена витрата. Отже, зворотний зв'язок між басейнами реалізується через напір у трубопроводах. Тому система із самотічнонапірними трубопроводами, як і система регулювання за нижнім б'єфом у відкритих каналах, забезпечує водою споживачів за запитом.

Як регулятори рівня при децентралізованому керуванні і невеликих напорах доцільно застосовувати циліндричні регулятори прямої дії, а при великих напорах – регулятори мембрані. При централізованому керуванні можна використовувати циліндричні регулятори непрямої дії, а також мембранні регулятори, доповнені дистанційно керованими пристроями зміни уставок.

Об’єм басейну, що складається з об’єму регулювання 4 і мертвого об’єму 5, орієнтовно можна визначити за формулою

  /14. 1/

де   – забір води споживачами, що одночасно підключаються;   – час, протягом якого регулятор збільшить витрату на  ;   – мертвий об’єм води в басейні.

Остаточно об’єм басейну визначають на основі розрахунку перехідних процесів у системі автоматичного регулювання рівня за методикою, викладеною в розділі 3. Для запобігання переповнення, що можливо при аварії з регулятором, кожен басейн обладнується пристроєм аварійного скидання.

При неспокійному рельєфі місцевості більше економічними у ряді випадків виявляються комбіновані системи водорозподілу, які складаються з відкритих каналів, лотків і самотічно-напірних трубопроводів (рис. 14. 3). З відкритого магістрального каналу МК у розподільчий трубопровід 1 вода поступає самопливом за рахунок напору, створюваного ухилом місцевості. Автоматична стабілізація рівнів у місцях з’єднання трубопроводів