Необходимость оценки эксплуатационной надежности каналов Саратовской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Необходимость оценки эксплуатационной надежности каналов Саратовской области

Н.М. Колосова - канд. техн. наук, доцент;

О.В. Михеева - канд. техн. наук, доцент;

Т.И. Болуто - почетный работник высшего

профессионального образования, ст. препод.

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный

университет имени Н.И. Вавилова», г. Саратов, Россия

Работоспособность оросительной системы зависит в первую очередь от надежной работы каналов. В статье рассмотрены аварийные ситуации, их причины и последствия при эксплуатации. На примере Приветской оросительной системы Саратовской области проведена оценка показателей надежности канала в земляном русле.

The efficiency of irrigation system depends primarily on the reliability of the channels. The article deals with emergency situations, their causes and consequences of the operation. For example Privetskoy irrigation system Saratov region assessed the reliability indices in the earthen canal channel.

Наибольшее число гидротехнических сооружений мелиоративного назначения федеральной собственности составляют мелиоративные каналы и сетевые сооружения. К настоящему времени срок эксплуатации большинства сооружений мелиоративного назначения составляет от 25 до 50 лет. Такой срок является предельным для сооружений подобного класса. Ввиду длительного срока работы многие из этих сооружений характеризуются значительным снижением пропускной способности, разрушениями и повреждениями при недостаточном финансировании эксплуатационных работ.

Наибольшее распространение во всех странах мира получили каналы в земляном русле. Это объясняется, прежде всего, историческими причинами, так как потребность в строительстве оросительных систем предшествовала развитию технических средств, необходимых для создания каналов более совершенных конструкций, которыми являются сбалансированные каналы в облицовках и каналы-лотки.

Земляные каналы сооружают и в настоящее время, поскольку их строительство по технико-экономическим показателям обходится значительно дешевле, чем иных конструкций, особенно крупных каналов. Кроме этого, для них не требуются сложные строительные машины и высококвалифицированные кадры рабочих, эксплуатация таких каналов проста, ремонт легко доступен.

Однако каналы в земляном русле имеют ряд недостатков: они подвержены размыву и заилению ложа; имеют значительные потери воды на фильтрацию через ложе русла, что снижает коэффициент полезного действия оросительной системы и создает опасность ухудшения мелиоративного состояния почв, их засоления и заболачивания; большие эксплуатационные расходы на поддержание каналов в работоспособном состоянии.

Отрицательные качества каналов в земляном русле в значительной степени уменьшаются при выполнении требований, предъявляемых к ним при проектировании и правильном определении расчетных гидравлических характеристик. [1] оросительный система канал русло

Работоспособность оросительной системы зависит от эксплуатационной надежности основных ее элементов и в первую очередь от надежной работы каналов, поэтому необходимо учитывать возможные аварийные ситуации, их причины и последствия при эксплуатации.

Для определения работ способности каналов, разработки мероприятий, назначения мероприятий по ликвидации повреждений и проведения планово-профилактических работ по техническому их обслуживанию, необходимо оценить показатели их надежности.

На основе проведенных обследований на Приветской оросительной системе проведена оценка показателей надежности канала в земляном русле.

Приветская оросительная система расположена в границах Духовницкого района Саратовского Заволжья. Водоподача на систему производится головной насосной станцией из Саратовского водохранилища в магистральный канал. Магистральный канал рассчитан на пропуск максимального расхода - 17,92 м3/с; протяженность его составляет 7,33 км; ширина канала по дну - 12,0 м; глубина - 4,5 м; откосы: мокрые 1:2, сухие 1:1,5; трасса канала проходит в суглинистых грунтах с ПК+0 до ПК 39+00; наблюдаются участки просадочных грунтов II группы. Канал наполняется водой до расчетных горизонтов: максимального - 62,87 м и минимального - 61,60 м. По натурным наблюдениям выявлено, что на участке канала с ПК 30+10 до ПК 35+00 произошло заиление и деформация ложа канала, оползание откосов, что может вызвать несколько видов отказов.

Оценка показателей надежности проведена с применением нормального закона распределения

, (1)

где Ф(t) - функция нормального распределения.

Установлено, что нормальному закону подчиняются: изменчивость физико-механических показателей материала и турбулентные пульсации.

Вероятность отказа на канале по изменчивости поперечного сечения, вследствие заиления и деформации ложа канала, определяется выражением

, (2)

где - среднеквадратическое отклонение поперечного сечения; т - коэффициент запаса; t - годы эксплуатации.

Вероятность отказа по действующим скоростям течения в канале, когда изменения происходят вследствие оползания откосов, фильтрации и суффозии, определяется выражением:

, (3)

где - среднеквадратическое отклонение по скорости.

Вероятность отказа по однородности материала, когда изменения происходят вследствие оползания, разрушения или размыва откосов, определяется выражением

, (4)

где - среднеквадратическое отклонение по материалу;

К - коэффициент однородности.

Вероятность отказа с учетом всех факторов описывается выражением

. (5)

При этом степень риска составит

. (6)

На основе проведенных расчетов построены характеристики надежности Q(t) и P(t), с учетом всех факторов (рисунок).

Основные характеристики надежности канала в земляном русле

Данный расчет по оценке эксплуатационной надежности канала в земляном русле позволит предотвратить возможные аварийные ситуации. Например, только подъем уровня грунтовых вод вызывает заболачивание сельскохозяйственных угодий, затопление прилегающих территорий, в том числе промышленных зон и т.п. Все это приведет к необходимости разработки проектов по инженерной защите территорий от затопления с отводом поверхностных вод или понижения уровня грунтовых вод [2].

Предложенный метод расчета позволит определить нарушения в эксплуатации каналов в земляном русле от различных факторов. Выполнив анализ аварийных ситуаций за период эксплуатации, можно скорректировать режим работы не только существующих каналов и гидротехнических сооружений на них, но и дать рекомендации по эксплуатации вновь возводимых каналов в земляном русле.

Библиографический список

1. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. - М.: Колос, 1979. 379 с.

2. Розанов Ю.А. Теория вероятностей, случайные процессы и математическая статистика. / Учебник для вузов. 2-е изд., доп. - М.: Наука, 1989. 320 с.

Размещено на Allbest.ru