4.Принципы расчёта переходных процессов в каналах оросительных систем с автоматическим регулированием водоподачи.

Характерной особенностью работы каналов каскадного регулирования является динамичность происходящих в них процессов, обусловленная изменениями как во времени, так и по длине русла.

Такие процессы, возникающие в период перерегулирования водопотребления (перехода от одного установившегося режима к другому), а также при различных аварийных ситуациях, называют переходными. Основной переходных процессов является неустановившееся движение воды в оросительном канале.

При регулировании с перетекающими объёмами основным принципом схемы является постоянство уровня воды в контрольном створе, расположенном в серединой части участка канала, при котором обеспечивается равенство (баланс) притока и оттока воды и, соответственно, равенство объёмов воды выше и ниже контрольного створа.

Это равенство достигается поддержанием автоматическими регуляторами перегораживающих сооружений в любой момент времени изменений уровней и самих уровней воды в начале и конце бьефа, а также в промежуточных створах, мест отбора воды сосредоточенными потребителями с помощью верхних (max) и нижних (min) уставок датчиков с заданными расчетными пределами и заданной погрешностью уровней.

Задачей расчёта переходных процессов при авторегулировании подачи воды является установление такого закона (графика или гидрографа) водоподачи на перегораживающих сооружениях при известных (заданных) условиях водопотребления, который бы обеспечивал оптимальные переходные процессы на магистральном канале. Под критерием оптимальности в этом случае принимается следующее: переходный процесс от одного режима к другому режиму должен происходить достаточно быстро при минимальных колебаниях уровней и расходов воды в канале с последующим их затуханием.

Математической моделью переходных процессов является краевая задача для уравнений Сен-Венана, которую целесообразно решать одним из численных методов. Уравнение Сен-Винана для рассматриваемой задачи удобно представить в таком виде: , где__l)*F_r –(Q /K²),

где Z –отметка уровня; V – средняя в сечении скорость V= ; с- скорость распространения малых возмущений c= ; q – боковой сток, приходящийся на единицу длины русла; F - число Фруда F =V²/C²; - частная производная , учитывающая непризматичность русла; В- ширина потока по верху; i₀- уклон дна канала; К- расходная характеристика , С- коэффициент Шези (скоростной множитель).

Искомыми функциями в системе является z=z(l;t) и Q=Q(l;t).

Начальное условие – состояние покоя с горизонтальной поверхностью воды или установившийся режим движения. Для равномерного движения h(l;0)=const илиz(h+i₀*l;0)=const и Q(l;0)=const. Для неравномерного установившегося движения функция Z(l;0) определяется с помощью построения кривых свободной поверхности при Q(l;0)=const.

Левое граничное условие- функция уровня или открытие затвора от времени и уровня воды в контрольном створе : z=z(t;z_контр) или a=a(t; z_контр).