У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає в необхідності удосконалення процесів водорегулювання шляхом застосування сучасних засобів гідравлічної автоматизації. Показано, що здійснення такого підходу потребує розробки більш досконалих конструкцій автоматичних гідравлічних регуляторів, обґрунтування їх конструктивних параметрів та удосконалення методу розрахунку рівневого режиму в колекторно-дренажній мережі, що в цілому підвищить ефективність водорегулювання. На підставі аналізу й узагальнення досліджень інших авторів та практичного досвіду встановлено, що застосування уніфікованих засобів гідравлічної автоматизації на відкритій і закритій мережах дає змогу більш ефективно здійснювати повний цикл регулювання водно-повітряного режиму ґрунтів на осушувально-зволожувальних системах відповідно до потреб вирощуваних сільськогосподарських культур. На основі розробленої класифікації використовуваних на осушувальних системах регулюючих пристроїв, удосконалено підходи до більш ефективного застосування принципу використання гідростатичної енергії води за рахунок її перетворення і підсилення, що дало змогу зконструювати більш досконалі гідравлічні регулятори із збільшеною точністю (1,92…3,55%) та швидкодію (3-22 хв.) регулювання і можливістю їх використання на закритих і відкритих мережах. На основі теоретичних досліджень впливу сил гідростатичного тиску на елементи гідрорегуляторів, удосконалено методи розрахунку їх параметрів, які, на відміну від наявних, дають змогу врахувати найбільш критичні режими роботи гідрорегуляторів та регулювальної мережі і обґрунтувати їх розрахункові значення.
5. Для визначення напорів над дренами, тривалості їх витримування з урахуванням обмежень на нерівномірність зволоження по міждренню та інших показників циклічного режиму підгрунтового зволоження, удосконалено метод Інституту гідромеханіки (НАНУ) щодо розрахунку рівневого режиму в колекторно-дренажній мережі, що дає змогу розраховувати параметри регулювання осушувально-зволожувальною мережею. Для практичної реалізації удосконаленого методу розроблено алгоритм розрахунку зміни РҐВ та комп’ютерну програму із зручним інженерним інтерфейсом, що дає змогу обґрунтовувати параметри регулювання РҐВ при зволоженні і розраховувати параметри настройки розроблених гідравлічних регуляторів. 6. На основі операційних методів математичної фізики, з метою вибору раціональних параметрів розроблених засобів гідравлічної автоматизації без проведення натурних досліджень, запропоновані математичні моделі взаємодії регулюючої мережі з гідрорегуляторами, що, на відміну від наявних, дають змогу моделювати характер впливу гідравлічних регуляторів на процеси водорегулювання. Практична реалізація такого підходу подана у вигляді блок-програм програмного комплексу MatLab-Simulink, які можуть використовуватися при проектуванні нових та реконструкції існуючих осушувально-зволожувальних систем. За результатами лабораторних досліджень пропускної здатності запірних органів розроблених гідрорегуляторів науково обґрунтовано наявність лінійного характеру зв’язку між коефіцієнтом витрати m, площею поперечного перерізу потоку w при визначенні витрати води Q, яка проходить через них для різних перепадів рівнів води між б’єфами регулюючих споруд, що дає змогу визначати максимальну та мінімальну пропускну здатність гідрорегуляторів за спрощеними інженерними розрахунками.
8. За результатами виробничої перевірки розроблених засобів гідравлічної автоматизації на Кишинській осушувально-зволожувальній системі доведено, що в автоматизованому режимі забезпечується необхідний рівневий режим з меншим діапазоном варіювання регульованих рівнів (10…20%) упродовж 70…90% тривалості вегетаційного періоду, що дало змогу підвищити ефективність відповідних технологій і знизити негативний вплив посушливих періодів на розвиток та врожай вирощуваних сільськогосподарських культур. 9. На основі узагальнення результатів лабораторних і польових досліджень та машинного експерименту на ЕОМ проведена комплексна оцінка ефективності застосування автоматизованого водорегулювання на Кишинській ОЗС, що дало змогу дослідити поведінку даної системи з урахуванням змінних погодно-кліматичних умов за всім можливим спектром і встановити, що застосування засобів гідравлічної автоматизації підвищує ефективність водорегулювання загалом. На підставі виробничо-польових досліджень проведено загальну оцінку ефективності впровадження засобів гідравлічної автоматизації для удосконалення процесів водорегулювання і показано інвестиційну привабливість та економічну доцільність їх використання, про що свідчать індекс доходності інвестицій ІДІ=1,64, чистий дисконтований дохід ЧДД=752,5 грн/га і дисконтований термін окупності, ДТО=2 роки.
Екологічний ефект при впровадженні даних науково-технічних розробок досягається за рахунок загального покращення водного режиму через зменшення діапазонів коливань РҐВ, що дало змогу знизити інтенсивність промивного водного режиму та вимивання поживних речовин з верхнього орного шару ґрунту. Результати наукових досліджень покладені в основу розроблених рекомендацій по встановленню та експлуатації автоматичних гідрорегуляторів на осушувально-зволожувальних системах Західного Полісся, використовуються насамперед у експлуатаційних та проектних організаціях Житомирської області, а також впроваджено у навчальний процес при підготовці фахівців за спеціальністю “Гідромеліорація” і “Автоматизоване управління технологічними процесами” (НУВГП).
|
