Способ водораспределения на рисовых оросительных системах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО, 115 016 25 00 ОБРЕТЕНИЯОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Бочкарев Я. В. Гидравлическая автоматизация водораспределения на оросительных системах. Фрунзе, Киргизстан,1971, с. 41,2. Авторское свидетельство СССР позаявке2951397/15, кл, Е 02 В 13/00, 1980.(54) (57) СПОСОБ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХСИСТЕМАХ, включающий подачу заданногорасхода головным сооружением канала втечение интервала времени управления,компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления,осуществляемую в обратной зависимости отсреднего отклонения уровней в чеках отзаданных значений за предшествующийинтервал времени управления, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и снижения стоимоститехнической реализации управления, осуществляют локальные водорегулирования на перегораживающих сооружениях и на последнем по течению водовыпуске - по верхнему бьефу, а на остальных боковых водо- выпусках - по потребности, при этом водо- распределение ниже водовыпуска, регулируемого по верхнему бьефу, производят путем последовательного заполнения рисовых чеков в зависимости от достижения заданных уровней в оросителе и прекращают подачу воды в чеки при достижении в них предельно допустимых горизонтов воды, а внутри интервала времени управления производят коррекцию расхода головного сооружения, причем величину коррекции в О определяют по следующей зависимости:ЬЯ(Я - Яч.). ,.)где Я" -фактический расход воды, поступающий в водовыпуск, регу- АД лируемый по верхнему бьефу;Яф - запланированный расход воды,поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; фЯ - общая площадь рисовой системы; фью 3; - площадь рисовой системы, на фиыкоторой производится регулирова- (д ние по потребности. СлИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации водораспределения на рисовых оросительных системах.Известен способ водораспределения по потребности (по нижнему бьефу), при котором все процессы перераспределения воды в каналах, вызванные изменением потребляемых расходов в отводах, производят автоматически за счет резервных объемов воды при наполнении или опорожнении в бьефах, расположенных выше точек водоотвода. Управление осуществляют посредством гидравлических связей между бьефами (прямой и обратной) при помощи устройств, поддерживающих постоянные уровни в нижнем бьефе перегораживающих сооружений, при этом изменение расхода или уровней воды потребителей, находящихся в нижних звеньях системы, вызывает последовательную перестройку боковых водовыпусков и перегораживающих сооружений снизу вверх вплоть до головного водозаборного сооружения 1.Недостатком известного способа является большая стоимость реализации, вызванная необходимостью наличия горизонтальных дамб каналов и катастрофических сбросов в каждом бьефе, Кроме того, в условиях дефицита воды верхние звенья системы опорожняются, что приводит к потерям командования каналов, нарушению сроков полива сельскохозяйственных культур и снижению их урожайности.Известен способ водораспределения на открытых каналах, включающий подачу заданного расхода воды головным сооружением канала в течение интервала времени управления и компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления, осуществляемую в обратной зависимости от среднего отклонения уровней в чеках от заданных значений за предшествующий интервал времени управления 2 .Недостатком способа является большаястоимость реализации, обусловленная необходимостью наличия большого количества контролируемых пунктов телемеханики, перестраиваемых с диспетчерского пункта гидротехнических сооружений, что снижает надежность системы в целом. При этом нарушаются планы водораспределения и снижаются урожаи сельскохозяйственных культур. Качество управления по известному способу (даже при работающей аппаратуре) недостаточное, ввиду понижения точности пропорционального деления расходов при заростании каналов и затрудненной оперативной оценки хода водораспределения.Цель изобретения - повышение точности, надежности и снижение стоимости технической реализации управления водорас 5 го 5 20 25 30 35 40 45 50 55 пределением на рисовых оросительных системах.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу водораспределения на рисовых оросительных системах, включающему подачу заданного расхода головным сооружением канала в течение интервала времени управления, компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления, осуществляемую в обратной зависимости от среднего отклонения уровней в чеках от заданных значений за предшествующий интервал времени управления, осуществляют локальные водорегулирования на перегораживающих сооружениях и на последнем по течению водовыпуске - по верхнему бьефу, а на остальных боковых водовыпусках - по потребности, при этом водораспределение ниже водовыпуска, регулируемого по верхнему бьефу, производят путем последовательного заполнения рисовых чеков в зависимости от достижения заданных уровней в оросителе и прекращают подачу воды в чеки при достижении в них предельно допустимых горизонтов воды, а внутри интервала времени управления производят коррекцию расхода головного сооружения, причем величину коррекции ЬЯ определяют по следующей зависимости:ь 1;)где Я" - ф актический расход воды , поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу;Ярр - запланированный расход воды,поступающий в водовыпуск, регу. лируемый по верхнему бьефу;- общая площадь рисовой системы . - площадь рисовой системы, на которой производят регулирование по потребности.На фиг. 1 изображена технологическаясхема реализации способа; на фиг. 2 разрез вдоль магистрального канала; на фиг. 3 - схема гидроавтомата комбинированного водораспределения.Система для реализации способа содержит водоисточник 1, головное сооружение 2, магистральный канал 3 с перегораживающими сооружениями 4 и боковыми водо- выпусками 5Последний по течению водовыпуск 6и перегораживающие сооружения 4 снабжены гидро автоматами уровня верхнего бьефа 7, а боковые водовыпуски 5 - гидроавтоматами уровня нижнего бьефа 8, Все гидротехнические сооружения, подкомандные водовыпуску 6, оборудованы гидроавтоматами 9 комбинированного водораспределения в распределителе 10, оросителях 11 и демпферных рисовых чеках 2.Гидроавтомат 9 состоит из гибкой оболочки 13 с входным 14 и выходным 15 патрубками. Выходной патрубок 15 под20 25 30 35 40 45 50 55 ключен к клапану 16, закрепленному с поплавком 17, к которому присоединена емкость 18 с отверстием 19, Гибкая оболочка 13 закреплена внутри трубчатого водовыпуска 20, соединяющего ороситель 11 с рисовым чеком 12. Гидроавтомат 9 включает также патрубок 21, один конец которого расположен в зоне 22 избыточного наполнения оросителя 11, а другой - над емкостью 18. Система для реализации способа включает также расходомер 23, установленный на водовыпуске 6 связанный с контролируемым пунктом 24, соединенным линией 25 связи с диспетчерским пунктом 26.Головное сооружение 2 содержит регулятор 27 расхода, который связан телемеханическим радиоканалом 28 с диспетчерским пунктом 26. В состав системы входит также агрометеостанция 29, соединенная с диспетчерским пунктом 26 линией связи 30.Способ реализуют следующим образом.В соответствии с прогнозом водопотребления, осуществляемым агрометеостанцией 29, с диспетчерского пункта 26 передается команда на регулятор 27 расхода, который управляет расходом, подаваемым головным сооружением 2 в магистральный канал 3.Боковые водовы пуски 5 осуществляют отбор расхода д;, соответствующий фактической потребности подком анди ых им рисовых чеков. Не восстребованная боковыми водовыпусками 5 вода сбрасывается вниз по течению через перегораживающие сооружения 4, которые осуществляют подпор воды для создания командования в магистральном канале 3 и с помощью регуляторов уровня верхнего бьефа 7 обеспечивают постоянные уровни воды перед перегораживающими сооружениями 4.Таким образом, вся ошибка в прогнозе водопотребления, соответствующая плошади рисовой системы, подкомандной водовыпускам 5, транспортируется вниз по течению и поступает в последний водовыпуск 6, а затем перераспределяется между оросителями 11 и демпферными рисовыми чеками 12.Величина расхода, поступающего в демпферные рисовые чеки, определяют по формуле. где Я - фактический расход воды, поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу;Яфр - запланированный расход воды, поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу;Я - общая площадь рисовой системы;- площадь рисовой системы, на которой производится регулированиепо потребности. Интервал времени, в течение которого можно не предпринимать управляющих воздействий, равенЬГ:, -дЧдо,где ЬУ-объем резервного объема демпферных рисовых чеков 12.По истечению времени Ь Ю (ияи ранее) изменяется величина расхода головного сооружения 2 путем перестройки уставки регулятора 27 расхода на величину ьЯ, равную отрицательной величине произведения разности поступающего и прогнозируемого расхода на демпферные рисовые чеки, умноженную на площадь всей системы, отнесенной к плошади системы, регулируемой по потребности (см. форм.Д Я).В случае заполнения резервных емкостей демпферных рисовых чеков 12 система работает следующим образом.Избыточный расход ЬЯ поступает в распределитель 1 О оросителя 11 и вызывает увеличение уровня воды до зоны 22. В результате в патрубок 21 поступает вода, которая заполняет емкость 18, которая притопляет поплавок 17 на величину ЬН" резервной емкости демпферных рисовых чеков 12. Клапан 16 отрывается и по патрубку 15 осуществляется сброс воды из полости гибкой оболочки 13, которая, опороЖняясь, полностью открывает трубчатый водовыпуск 20. Вода из оросителя будет поступать в рисовый чек 12 до тех пор, пока уровень воды не увеличится на ЬНф и клапан 16 закроется. В этом случае отток воды по патрубку 15 прекращается, а оболочка 13 заполнится водой через входной патрубок 14 Подача воды в чек прекратится в случае уменьшения уровня воды в оросителе ниже зоны 22, в которой расположен патрубок 21. В этом случае вода не поступает в емкость 18, которая, опорожняясь через отверстие 19 вызывает всплытие поплавка 17 и закрытие клапана 16.. Патрубки 21 разных чеков располагают на разной высоте в зоне 22 так, что вначале заполняется резервная емкость одного чека, затем следующего и т.д., последовательно до тех пор, пока все резервные емкости демпферных рисовых чеков не заполнятся. При отсутствии излишков воды гидроавтоматы 9 работают как обычные регуляторы уровня нижнего бьефа.При прогнозе водопотребления на последующий интервал времени управления учитывается величина наполнения резервной емкости демпферных рисовых чеков на прошедшем интервале времени управления.Предлагаемый способ водораспределения существенно повышает надежность управления (благодаря сокращению в десятки раз количества контролируемых пунктов систем телемеханики и линий связи) . Реализация системы управления по предлагае1155 199 11 10 мому способу (по сравнению с прототипом) в 2,5 раза дешевле и не превышает 30 руб/га. Кроме того, намного возрастает оперативность управления, поскольку диспетчер может в любой момент времени определить неувязку баланса расхода по системе, ожидаемое время заполнения резервных емкостей и ввести соответствующие коррективы в процесс водораспределения. Точность регулирования по предлагаемому способу выше точности прототипа в связи с тем, что заростание каналов и вызываемая им трансформация кривых свободной поверхности каналов не влияет на процесс перераспределения воды между чеками и уровни воды в них не могут увеличиться выше допустимого значения, поскольку после заполнения резервной емкости подача воды в чеки полностью прекращается. 5Суммарный годовой экономический эффект от применения предлагаемого способа водораспределения складывается из уменьшения единовременных капитальных затрат, снижения эксплуатационных расходов, уменьшения потерь воды за счет повышения оперативности управления и повышения урожайности риса за счет более точного водораспределения и составляет 73,5 руб/га в год.СосТехред ТиражВНИИПИ Госудапо делам нз 113035, Москва, Ж илиал ППП Патент едактор А. Ревинаказ 2928/2 авитель Т.И. Верес743ственногообретений- 35, Раушг. Ужгор укосКорректорПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/д, ул. Проектна иницка