Анотація до роботи:

Чернишевська Л.Ю. Створення водоощадливих конструкцій каналів зрошувальних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 06.01.02 – сільськогосподарські меліорації (технічні науки). – Інститут гідротехніки і меліорації УААН, Київ, 2002 р.

У дисертації розроблено наукові основи створення водоощадливих конструкцій каналів при проектуванні, будівництві, експлуатації зрошувальних систем в різних грунтових умовах, які забезпечують мінімізацію фільтраційних втрат і впливу на еколого-меліоративний стан масивів зрошення.

Проведено системні дослідження роботи облицювання спільно з їх грунтовими основами в процесі будівництва, експлуатації каналів з різними конструкціями облицювання на зрошувальних системах півдня України і Поволжя.

Визначено фільтраційні втрати, коефіцієнти фільтрації і протифільтраційну ефективність, фільтраційні опори сучасних конструкцій облицювань.

У результаті досліджень розроблено технічні вимоги до підготовки грунтової основи каналів, у тому числі із нетрадиційних для гідротехнічного будівництва грунтів, таких як вивітрілі вапняки.

Розроблено заходи щодо мінімізації фільтраційних втрат із каналів різного порядку при проектуванні та будівництві нових і після довготривалої експлуатації.

Результати дисертаційної роботи впроваджено при проектуванні, будівництві і експлуатації каналів загальною довжиною 500 км на зрошувальних системах України і Росії із значним економічним і екологічним ефектом.

1. Установлено, що коефіцієнт корисної дії каналів є недостатнім критерієм для оцінки ефективності роботи каналів, оскільки він не враховує вплив фільтраційних втрат на еколого-меліоративний стан зрошуваних земель – в багатьох випадках спостерігається підтоплення земель в зонах розташування каналів з високим коефіцієнтом корисної дії. У зв’язку з цим запропоновано ввести в число показників технічного рівня зрошувальних систем додатковий показник екологічної надійності каналів, який характеризується гранично допустимими величинами фільтраційних втрат, які не спричинюють підняття грунтових вод вище критичного рівня.

2. Визначено, що на величину фільтраційних втрат впливають: наявність облицювання, конструкція облицювання, стадії фільтрації, водно-фізичні властивості грунтової основи, водно-тепловий режим системи “облицювання – грунт”, глибина води в каналі, періодичність роботи каналу, розміри каналу, гідрогеологічні умови. Установлено, що найбільші питомі фільтраційні втрати мають місце в необлицьованих каналах, що працюють в умовах першої стадії фільтрації, періодично заповнюються водою, мають невеликі розміри, тобто в тимчасових зрошувачах, вивідних борознах.

3.Установлено, що визначення фільтраційних втрат води із каналів залежно від водно-фізичних властивостей грунтів: початкової вологості, повної вологоємкості, зв’язаної вологості, пористості, щільності, коефіцієнта дифузії, коефіцієнтів фільтрації і капілярної водопровідності, а також глибини води в каналі, гідрогеологічних умов та конструкції облицювання з необхідною для практики точністю можна здійснювати за

аналітичними залежностями, отриманих автором на основі теорії переміщення води в грунтах.

Визначено аналітичні залежності між водопоглинальною здатністю грунту, відстанню між борознами, розмірами контуру зволоження, тривалістю поливу, нормою поливу; раціональний режим подачі води в борозни, що забезпечує кореневу систему сільськогосподарських рослин водою на потрібній глибині і виключає непродуктивні фільтраційні втрати води в глибинні шари грунту, які визначаються водно-фізичними властивостями грунтів і глибиною розвитку кореневої системи рослин.

4. Установлено, що ПФО каналів працюють спільно з їх грунтовою основою, і ПФЕО залежить від водно-фізичних властивостей грунтової основи, в першу чергу, від W_о і r_о при будівництві. Під впливом зміни циклів водно-теплового режиму системи “облицювання – грунт” щільність грунтової основи змінюється, що призводить до деформації, тріщиноутворення, руйнування ПФО і зменшення ПФЕО.

В процесі експлуатації каналів в облицюваннях утворюються косі, поперечні і повздовжні тріщини з розкриттям від 0,5 до 10 мм. Останніх найбільша кількість. Монолітне бетоноплівкове облицювання має меншу тріщинуватість, ніж монолітне без плівки. Облицювання із плит НПК мають меншу тріщинуватість, ніж монолітний бетон.

Досліджено, що під впливом набухання нерівномірність деформацій між дном і верхньою частиною укосу в поперечних перерізах каналів півдня України досягає 50 мм, а від морозного випинання – до 60 мм, що спричинює розвиток повздовжніх тріщин в бетонному облицюванні.

5 Установлено, що для запобігання тріщиноутворення в монолітному бетонному облицюванні на укосах каналів вище нормального рівня вод в каналах на висоту капілярного підняття потрібно влаштовувати повздовжні деформаційні шви.

Досліджено, що оптимальними конструкціями облицювання в складних грунтових умовах на набухаючих і випинаючих грунтах є такі, при яких забезпечується: оптимальна щільність і вологість грунтової основи при будівництві; обмеження зволоження грунтової основи в процесі експлуатації при допомозі полімерних плівок; захист від морозного випинання грунту морозозахисними і теплоізоляційними шарами із матеріалів з низькими коефіцієнтами теплопровідності.

6. Розроблено технічні вимоги на будівництво дамб каналів, у тому числі із місцевих грунтів. Установлено, що слабкі вивітрілі вапняки можна застосовувати для будівництва дамб каналів зрошувальних систем. Доведено, що із вапняків можна одержати монолітний насип з низькими коефіцієнтами фільтрації. Для будівництва дамб каналів із слабких вивітрілих вапняків визначено технологічні оптимальні параметри (товщина шару грунту, будівельні вологість і щільність, комплекти механізмів, кількість проходів ущільнюючих механізмів по одному сліду), які забезпечують монолітність дамб із вивітрілих вапняків з r_d =1,85-1,92 г/см³ і К_ф=0,01-0,06 м/доб .

7. Визначено величини фільтраційних втрат, К_ф, Е₀, Ф_обл. конструкцій сучасних облицювань. Найменші фільтраційні втрати має монолітне бетоноплівкове облицювання (q = 0,002-0,003 м³/доб з 1 м² поверхні каналу).

Збірне облицювання із плит НПК за сучасної технології будівництва не є ефективним протифільтраційним облицюванням – фільтраційні втрати дорівнюють q = 0,021 м³/доб з 1 м² каналу. Досліджено причини низької протифільтраційної ефективності і запропоновано заходи щодо підвищення ПФЕО цієї конструкції.

8. Запропоновано рекомендації щодо мінімізації фільтраційних втрат із каналів при проектуванні та будівництві і після тривалої експлуатації зрошувальних систем шляхом обгрунтування водоощадливих конструкцій каналів, які забезпечують нормативний коефіцієнт корисної дії і екологічну надійність каналів залежно від різних грунтових умов.

Результати роботи, які включають теоретичні розрахунки фільтрації із каналів, обгрунтування раціональних конструкцій ПФО в складних грунтових і гідрогеологічних умовах, обгрунтування ефективності комплексів “РАХКО”, “АЛЬКОНС”, обгрунтування режиму заповнення каналів, технологію будівництва дамб каналів із місцевих матеріалів, одержані величини фільтраційних втрат і ПФЕО впроваджено при проектуванні, будівництві і експлуатації МК, Р-5, Р-5-1, Р-7, Р-8, Р-8-1, Р-9 КЗС; розподільчих каналів КЗОС, ІІ-ІV черг ПКК, Перекопського каналу загальною довжиною 500 км.

Публікації автора:

Брошури

1. Инструкция по применению разнородных выветрелых известняков при строительстве дамб оросительных каналов (для условий Украинской ССР). – Киев, Минводхоз УССР. – 1986. – 39 с.

2. Тимчасові рекомендації по організації поверхневого поливу по борознах на діючих зрошувальних системах з дощувальними машинами. – Київ, 1997. – 33 с.

Статті у наукових фахових виданнях

1. Беляшевский Н.Н., Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е. Изучение физико-механических свойств грунтов основания оросительных каналов при устройстве противофильтрационных облицовок из монолитного бетона применительно к условиям Каховской оросительной системы // Труды ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Научные исследования по гидротехнике. – Л.: Энергия. – 1971. – С. 237-239.

2. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е. Исследование фильтрации на опытном участке магистрального канала Каховской оросительной системы // Экспресс-информация ЦБНТИ Минводхоза СССР. – М.,1971. – Серия 6. – Вып. 7. – С. 29-31.

3. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е. Влияние физико-механических свойств оснований из лессовых грунтов нарушенной структуры на состояние и противофильтрационные свойства тонких монолитных бетонных облицовок оросительных каналов // Экспресс-информация ЦБНТИ Минводхоза СССР. – М., 1971. – Серия 6. – Вып. 7. – С. 23-27.

4. Чернышевская Л.Е., Бодрик А.Г. Выбор коэффициента диффузии при решении задач о передвижении влаги в ненасыщенных почво-грунтах // Мелиорация и водное хозяйство. – 1972. – Вып. 23. – С. 77-83.

5. Беляшевский Н.Н., Сухоруков П.А.,Чернышевская Л.Е. Изучение фильтрационнных потерь на опытном участке магистрального канала Каховской оросительной системы // Труды ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Научные исследования по гидротехнике. – Л.: Энергия. –1973. – С. 465-466.

6. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Топчий С.Л. О возможности строительства дамб оросительных каналов из переработанного выветрелого известняка // Технология и организация строительства гидромелиоративных систем.– К.: УкрНИИГиМ.–1973.–С. 105-113.

7. Беляшевский Н.Н., Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е. Результаты натурных исследований неустановившейся фильтрации в условиях подовых грунтов из магистрального канала Каховской оросительной системы // Мелиорация и водное хозяйство. – 1974. – Вып. 30. – С. 62-69.

8. Беляшевский Н.Н, Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Пащенко С.В., Старостин С.М. Разработка технических условий на возведение земляных плотин из суглинистых грунтов с включением щебенисто-дресвяных фракций для условий Крыма // Труды ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Научные исследования по гидротехнике. – Л.: Энергия. – 1974. – С. 98-100.

9. Беляшевский Н.Н., Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Топчий С.Л. Исследование физико-механических свойств слабых известняков при строительстве дамб оросительных каналов // Труды ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Научные исследования по гидротехнике. – Л.: Энергия. – 1975. – С.218-220.

10. Чернышевская Л.Е., Зеленый Р.М. Моделирование на БУСЭ–70 неустановившейся фильтрации из распределительного канала // Мелиорация и водное хозяйство.– 1979. – Вып. 46. – С. 55-60.

11. Волошкина Е.С., Чернышевская Л.Е. Расчет фильтрационных потерь из облицованных каналов по методу фильтрационных сопротивлений // Мелиорация и водное хозяйство. – 1988. – Вып. 68. – С. 76 –81.

12. Денисов С.М., Чернышевская Л.Е., Ворошнов С.Н., Шевчук Я.В. Исследование противофильтрационной эффективности облицовок, уложенных комплектом “Альконс” // Труды ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова. – М. –1989. – С. 162-168.

13. Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В, Денисов С.М. Исследование фильтрационных расходов из каналов под ДМ “Кубань”, облицованных сборными железобетонными плитами НПВК // Научные исследования по гидротехнике и мелиорации. – К., 1990. – С. 14-19.

14. Чернышевская Л.Е., Ворошнов С.Н., Шевчук Я.В., Денисов С.М. Изучение противофильтрационной эффективности облицовок, построенных комплексом “Альконс” // Мелиорация и водное хозяйство. – 1991.– Вып. 75.– С. 57-60.

15. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В. Методика полигонных испытаний противофильтрационной эффективности облицовок оросительных каналов // Мелиорация и водное хозяйство. –1991. – Вып.74. – С. 62-67.

16. Чернишевська Л.Ю., Ворошнов С.М., Шевчук Я.В., Денисов С.М. Дослідження фільтраційних втрат через бетонні облицювання каналів для ЕДМФ “Кубань” // Вісник аграрної науки. – 1992. – № 9. – С. 42-43.

17. Шевчук Я.В., Чернишевська Л.Ю. Методика обробки результатів горизонтальних внутрішньосхилових деформацій // Меліорація і водне господарство.– 1993.– Вип. 79.–С.62-64.

18. Ляшко І.І., Чорний М.Й., Пришляк К.С., Чернишевська Л.Ю. Розв’язування задач вологопереносу поблизу облицьованих каналів // Меліорація і водне господарство. – 1994. – Вип. 80. – С. 74-77.

19. Чернышевская Л.Е. Выбор рациональных видов облицовок в зависимости от грунтового основания // Вісник аграрної науки. –1995. – №5. – С. 74-87.

20. Чернышевская Л.Е. Оценка действия капиллярных и гравитационных сил на передвижение влаги в ненасыщенных почво-грунтах // Вісник аграрної науки. – 1997. – № 12. – С. 56-59.

21. Чернишевська Л.Ю. Визначення елементів техніки поливу по борознах залежно від водно-фізичних властивостей грунтів // Вісник аграрної науки. –1998. – №12. – С. 52-57.

22. Чернишевська Л.Ю. Фільтраційні втрати із каналів і заходи щодо їх мінімізації // Водне господарство України. – 1999. – №1-2. – С. 20-25.

23. Чернишевська Л.Ю. Розрахунок фільтрації із зрошувальних каналів // Меліорація і водне господарство. – 2001. – Вип. 87. – С. 178-189.

24. Чернишевська Л.Ю., Ігнатова О.С. Вплив фільтрації із зрошувальних каналів на режим грунтових вод // Вісник аграрної науки. – 2001. – № 1. – С. 63-67.

25. Ворошнов С.М., Чернишевська Л.Ю., Шевчук Я.В. Зрошення картоплі поливом по борознах // Механізація та електрифікація сїльського господарства.—2002.- Вип.86.- С.172-175.

26.Чернишевська Л.Ю., Богуславська Р.Л., Міхоноша Т.І. Дослідження впливу глибини води в каналах на фільтраційні втрати в умовах вільної фільтрації // Меліорація і водне господарство. – 2002. – Вип. 88.- С.172-180.

27. Чернишевська Л.Ю. Щодо реконструкції магістрального каналу Красно-знам’янської зрошувальної системи // Вісник аграрної науки. – 2002 .- № 6.- С.69-70.

Тези наукових конференцій, проспекти, статті

1. Чернышевская Л.Е. К вопросу об исследовании передвижения влаги при подпочвенном орошении // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции молодых специалистов-гидротехников и мелиораторов. Тезисы докладов. –М. –1970.– С.21-22.

2. Чернышевская Л.Е. Исследование передвижения влаги при подпочвенном орошении // Тезисы докладов симпозиума молодых ученых сельского хозяйства.–М.–Л.– 1971.–С. 77-81.

3. Ворошнов С.Н., Сухоруков П.А., Топчий С.Л., Чернышевская Л.Е. К вопросу о противофильтрационной эффективности бетонопленочных облицовок оросительных каналов // Тезисы докладов третьей научно-производственной конференции по проектированию, строительству и эксплуатации оросительных систем в Поволжье. – Волгоград. – 1976. – С. 237-238.

4. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е. Противофильтрационная эффективность тонких монолитных бетонных облицовок в условиях лессовидных суглинков.
– К. – 1978. – 4 с.

5. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В. Выбор типа облицовок оросительных каналов в зависимости от грунтового основания // Республиканская научно-техническая конференция “Повышение эффективности использования мелиорированных земель”. Тезисы докладов. – Ровно. –1984. – С. 34-37.

6. Сухоруков П.А., Ворошнов С.Н., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В. Строительство каналов в районах распространения слабых выветрелых известняков. –К. –1986. – 4 с.

7. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В. Исследование противофильтрационной эффективности облицовок разных конструкций // Республиканская научно-техническая конференция “Достижения НТП – в мелиорацию и водное хозяйство”. Тезисы докладов. – Ровно. –1987. – С. 3.

8. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В., Ворошнов С.Н. Полигонные испытания противофильтрационной эффективности облицовок оросительных каналов. – К. –1988. – С. 2-3.

9. Сухоруков П.А., Чернышевская Л.Е., Шевчук Я.В., Ворошнов С.Н. Оценка противофильтрационной эффективности облицовок оросительных каналов.--К.--1989.-

С. 2.

10. Чалий Б.І., Чернишевська Л.Ю., Ацехович Г.Н. Поверхневий полив // Сучасний стан, основні проблеми водних меліорацій та шляхи їх вирішення (за ред. П.Коваленка). –К.: ”Аграрна наука”. – 2001. – С. 69-72.