Тупроқ ўзанли суғориш каналларида оқим ҳаракати динамикаси

1

ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ

МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ

ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ

DSс 27.06.2017.Т.10.02 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ

ФАТХУЛЛОЕВ АЛИШЕР МИРЗОТИЛЛОЕВИЧ

ТУПРОҚ ЎЗАНЛИ СУҒОРИШ КАНАЛЛАРИДА ОҚИМ ҲАРАКАТИ

ДИНАМИКАСИ

05.09.07 - Гидравлика ва муҳандислик гидрологияси

ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSс)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент – 2018

2

УЎК: 631.623(043.3)

Докторлик (Doctor of Science) диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской (Doctor of Science) диссертации

Contents of the Doctoral (DSc) Dissertation Abstract

Фатхуллоев Алишер Мирзотиллоевич

Тупроқ

ўзанли

суғориш

каналларида

оқим

ҳаракати

динамикаси..............……......................................................................................

3

Фатхуллоев Алишер Мирзотиллоевич

Динамика течения потока в оросительных каналах земляного
русла.......................................................................................................................

29

Fatxulloev Alisher Mirzotilloevich

Dynamics of flow in irrigation channels of the earth channel
……...………………………….............................................................................

53

Эълон қилинган ишлар рўйхати

Список опубликованных работ
List of published works………………………………………………....……….

56

3

ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ

МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ

ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ

DSс 27.06.2017.Т.10.02 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ

ФАТХУЛЛОЕВ АЛИШЕР МИРЗОТИЛЛОЕВИЧ

ТУПРОҚ ЎЗАНЛИ СУҒОРИШ КАНАЛЛАРИДА ОҚИМ ҲАРАКАТИ

ДИНАМИКАСИ

05.09.07 - Гидравлика ва муҳандислик гидрологияси

ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSс)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент – 2018

4

Техника фанлари бўйича фан доктори (DSc) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон

Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида
В2018.1.DSc/Т204 рақам билан рўйхатга олинган.

Диссертация Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш

муҳандислари институтида бажарилган.

Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме) веб-саҳифада

www.tiiame.uz ва«ZiyoNet» ахборот-таълим порталида (www.ziyonet.uz) жойлаштирилган.

Илмий маслаҳатчи:

Латипов Кудрат Шарипович

техника фанлари доктори, профессор

Расмий оппонентлар:

Махмудов Эрназар Жумаевич,

техника фанлари доктори, профессор

Хужаев Исматилло Кушаевич

техника фанлари доктори

Хикматов Фазлиддин

география фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот:

Тошкент архитектура қурилиш институти

Диссертация ҳимояси Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш

муҳандислари институти ҳузуридаги DSc.27.06.2017.T.10.02 рақамли илмий кенгашнинг
«____»________ 2018 йил соат _______ даги мажлисида бўлиб ўтади. (Манзил: 100000,
Тошкент ш., Қори Ниѐзий кўчаси, 39, тел. (+99871)-237-22-67, 237-22-09, факс: 237-54-79,
e-mail:

admin@tiiame.uz

.)

Докторлик диссертацияси билан Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини

механизациялаш муҳандислари институтининг Ахборот-ресурс марказида танишиш мумкин
(18 рақам билан рўйхатга олинган). Манзил 100000, Тошкент ш., Қори Ниѐзий, 39,
тел.: (+99871) 237-19-45.

Диссертация автореферати 2018 йил « ___» ___________ да тарқатилди.
(2018 йил ____________ даги № ____ рақамли реестр баѐнномаси).

Т.З.Султонов

Илмий даражалар берувчи

илмий кенгаш раиси, т.ф.д.

А.А.Янгиев

Илмий даражалар берувчи

илмий кенгаш илмий котиби, т.ф.д.

А.М.Арифжанов

Илмий даражалар берувчи

илмий кенгаш ҳузуридаги илмий

семинар раиси, т.ф.д., профессор

5

КИРИШ (докторлик диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Жаҳонда сув

ресурсларидан самарали фойдаланиш, гидротехника иншоотлари ва
гидромелиоратив тизимларни хавфсиз эксплуатациясини таъминловчи
технологияларни яратиш, суғориш каналларининг гидравлик самарадорлигини
ошириш услубиятларини такомиллаштириш ва очиқ ўзанларда гидравлик
жараѐнларини башорат қилиш услубларини ишлаб чиқиш муҳим масалалардан
бири ҳисобланади. Шу жиҳатдан, суғориш каналларининг эксплуатацион
ишончлилигини ошириш, тупроқ ўзанли суғориш каналларида икки фазали
турбулент оқим кинематик ва динамик тавсифларини ҳисоблаш услубларини
такомиллаштириш алоҳида аҳамият касб этади. Бу борада, жумладан Осиѐ,
Европа, Африка, Канада, Жанубий Америка, АҚШ ва бошқа ривожланган
мамлакатларда мустаҳкам кесимли суғориш каналларини лойиҳалашнинг
самарали

услубларини

ишлаб

чиқиш,

каналларининг

гидравлик

самарадорлигини ошириш ҳамда уларнинг ишончли эксплуатациясини
таъминлашга алоҳида эътибор қаратилган.

Жаҳонда очиқ ўзанларда деформацион жараѐнларни башорат қилиш

усулларини, ишончли ва самарали технологияларни ишлаб чиқишга
йўналтирилган мақсадли илмий тадқиқот ишлари олиб боришга алоҳида
эътибор қаратилмоқда. Бу борада, жумладан суғориш каналларининг сув ва
лойқа ўзатиш қобилиятини ошириш, турбулент оқим кинематик ва динамик
параметрларини ҳисобга олган ҳолда статик ва динамик мустаҳкам кесимли
каналларда деформацион жараѐнларни камайтиришнинг янги усуллари ва
технологияларини ишлаб чиқиш муҳим вазифаларнинг бири ҳисобланади.

Ҳозирги кунда республикамизда суғориш каналларидан самарали

фойдаланишга

таъсир

кўрсатувчи

омилларни

ўрганиш,

ҳамда

такомиллаштириш имкониятларини берувчи мавжуд тавсиялар, тадбиқ этиш
шароитларини аниқлаш ва суғориш каналларини гидравлик ҳисоблашнинг янги
усулларини яратишга қаратилган кенг қамровли тадқиқотлар амалга
оширилмоқда. 2017-2021 йилларда Ўзбекистон Республикасини янада
ривожлантириш бўйича ҳаракатлар стратегиясида, жумладан «….миллий
иқтисодиѐтни рақобатбардошлигини ошириш учун энергия ва ресурслар
сарфини камайтириш, мелиорация ва ирригация объектлари тармоқларини
ривожлантириш»

1

вазифалари белгиланган. Мазкур вазифаларни амалга

ошириш, жумладан тупроқ ўзанли суғориш каналларида статик ва динамик
мустаҳкам кесимнинг шаклланишига таъсир этувчи омилларни ҳисобга олиш
асосида

суғориш

каналларини

лойиҳалаш

ва

улардан

самарали

фойдаланишнинг такомиллашган усулларини ишлаб чиқишга йўналтирилган
илмий тадқиқот ишларини олиб бориш муҳим аҳамият касб этмоқда.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 7 февралдаги

ПФ – 4947 - сон «Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича

_________________________________________

1

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 7 февралдаги ПФ-4947-сон «Ўзбекистон Республикасини

янада ривожлантириш бўйича Ҳаракатлар стратегияси» тўғрисидаги Фармони

6

ҳаракатлар стратегияси тўғрисида»ги, 2017 йил 27 ноябрдаги ПФ-3405-сон
«2018-2019 йилларда ирригацияни ривожлантириш ва суғориладиган
ерларнинг мелиоратив ҳолатини яхшилаш давлат дастури тўғрисида»ги
Фармонлари, 2017 йил 25 сентябрдаги ПҚ-3286-сонли «Сув объектларини
муҳофаза қилиш тизимини янада такомиллаштириш чора-тадбирлари
тўғрисида»ги Қарори ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъѐрий-ҳуқуқий
ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация
тадқиқоти маълум даражада хизмат қилади.

Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланишининг

устувор йўналишларига мослиги.

Мазкур тадқиқот республика фан ва

технологиялар ривожланишининг V. «Қишлоқ хўжалиги, биотехнология,
экология ва атроф-муҳит муҳофазаси» устувор йўналишлари доирасида
бажарилган.

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи

2

.

Очиқ ўзанлар динамикаси, мустаҳкам кесимли ўзанларни ҳисоблаш

усулларини ишлаб чиқишга йўналтирилган илмий изланишлар жаҳоннинг
етакчи илмий марказлари ва олий таълим муассасалари, жумладан АҚШ
мелиорация бюросининг муҳандислик маркази, Айова, Колорадо ва
Калифорния универститетлари (АҚШ), Манчестер университети, (Буюк
Британия), Шату электротехника тадқиқотлар маркази (Франция), Дельфт
Технология университети (Голландия), Сан-Венан гидравлик тадқиқотлар
лабораторияси (Франция), Сув ва энергетика тадқиқот маркази (Ҳиндистон),
Пекин сув ресурсларидан самарали фойдаланиш, муҳофаза қилиш ва
энергетика институти, Хенджоу гидравлик тадқиқотлар институтлари (Хитой),
Санкт-Петербург Давлат сув коммуникациялари университети (Россия), Россия
халқлар дўстлиги университети (Россия), Москва Давлат табиатдан
фойдаланиш университети (Россия), Давлат гидрология институти (Россия),
Б.Е.Веденеев номидаги Бутун иттифоқ гидротехника илмий-тадқиқот
институти (Россия), Сибирь сув транспорти инженерлари университети
(Россия), Грузия техника университети (Грузия), Новочеркасск инженер-
мелиоратив институти (Россия), Тошкент ирригация ва қишлоқ хужалигини
механизациялаштириш муҳандислари институти ва унинг қошидаги Ирригация
ва сув муаммолари илмий тадқиқот институтларида кенг қамровли илмий-
тадқиқотлар ишлари олиб борилмоқда.

Мустаҳкам кесимли суғориш каналларини ва турбулент оқим кинематик ва

динамик параметрларини ҳисоблаш усулларига оид жаҳонда олиб борилган
тадқиқотлар натижасида бир қатор, жумладан қуйидаги илмий натижалар
олинган: кўп фазали оқим ҳаракатининг математик моделларини сонли ечиш
усули ишлаб чиқилган (Massachusetts institute of technology, АҚШ);
моделлаштирилган

тадқиқотлар

натижасида

каналларнинг

гидравлик

___________________________

2

Диссертация мазуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи https://www.usa.gov/federal-agencies/bureau-of-

reclamation; https://www.usa.gov/federal-agencies/mississippi-river-commission; https://www.enpc.fr/en/laboratories-
research-saint-venant-hydraulics; www.edf.fr; www.tudelft.nl; https://uiowa.edu; https://www.colorado.edu; https://
www. universityofcalifornia.edu; https://tu-dresden.de; worldcat.org/identities; https:// www. udelft.nl /hydraulic.
./laboratory-fluid-mecha; www.ngma.su ва бошқа манбалар асосида ишлаб чиқилган.

7

элементлари ва уларнинг ўзаро боғлиқлиги асосланган (G.L.Beichley Division
of Research Denver, АҚШ); суғориш каналларини гидравлик ҳисоблашнинг
ўринма кучланишни ҳисобга олиш усули ишлаб чиқилган (The Bureau of
Reclamation, АҚШ); дарѐ оқизиқларини ҳисоблашнинг эмперик боғланишлари
ишлаб чиқилган (The Technical University of Berlin, Германия); оқим
характеристикасини ҳисоблаш бўйича сонли ва экспериментал усуллари ишлаб
чиқилган (Institute of water resources and hydropower research, Хитой).

Дунѐда очиқ ўзанлардаги оқим ҳаракатининг кинематик ва динамик

параметрларини ҳисоблаш усулларини яратиш бўйича қатор, жумладан
қуйидаги устувор йўналишларда тадқиқотлар олиб борилмоқда: очиқ ўзанларда
турбулент оқим ҳаракатининг моделлаштириш усулларини ишлаб чиқиш;
мустаҳкам кесимли тупроқ ўзанли каналларни гидравлик ҳисоблаш усулларини
такомиллаштириш; турбулент оқим ва ўзанни ташкил этувчи грунтнинг
хусусиятларини ҳисоб олган ҳолда суғориш каналларининг гидравлик
параметрларини асослаш.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.

Очиқ ўзанлар гидравликасининг

ривожлантиришга бағишланган тадқиқотлар кўплаб олимларнинг илмий
ишларида ўз аксини топган. Жумладан турбулент оқим ҳаракатининг назарий
асослари ва оқим кинематикаси ва динамикасига оид тадқиқотлар А.С.Монин,
А.М.Яглом, И.О.Хинц, И.А.Таусенд, Х.А.Рахматулин, Г.И.Баренблатт,
Ю.М.Денисов, А.Д.Рейнольдс, Ж.Котн-Белло, Л.Прандтль, А.Н.Колмогоров,
Б.А.Фидман, Д.И.Гринвальд, К.В.Гришанин, А.Д.Гиргидов, В.С.Алтунин,
Т.А.Алиев,

М.А.Великанов,

В.Граф,

К.В.Гришанин,

В.К.Дебольский,

Ю.А.Ибад-заде,

Х.А.Ирмухамедов,

Х.А.Исмагилов,

А.В.Караушев,

К.Ш.Латипов, С.Х.Абальянц, Н.А.Михайлов, А.М.Мухамедов, Е.К.Рабкова,
К.И.Росинский, В.А.Скрыльников, Б.А.Фидман, В.С.Боровков Э.Ж.Махмудов,
А.М.Арифжанов, С.И.Худайкулов, Д.Р.Базаров ва бошқаларнинг ишларида
батафсил ѐритилган ва маълум ижобий натижаларга эришилган.

Суғориш каналларининг мустаҳкамлигига оид кўплаб тадқиқотлар

Республикамиз ва бошқа бир қанча чет давлатларда бажарилган. Суғориш
каналларининг мустаҳкамлик назарияси ва мустаҳкам кесимли каналларни
ҳисоблаш методларини ишлаб чиқишда С.Х.Абальянц, С.Т.Алтунин,
И.А.Бузунов, В.С.Алтунин, М.А.Великанов, К.В.Гришанин, Б.В.Железняков,
Ю.А.Ибад-заде, И.Ф.Карасев, М.А.Михалев, В.С.Лапшенков, К.Ш.Латипов,
А.М.Мухамедов, В.К.Дебольский, Д.В.Штеренлихт, Р.Р.Чугаев, Е.К.Рабкова,
Н.А.Ржаницын, А.В.Троицкий, Х.Ш.Шапиро, Т.А.Алиев, Р.М.Каримов,
С.О.Курбанов, Н.В.Ханов, Х.Х.Исаков, Х.Х.Ишанов, Д.Лейси, Д.Саймонс ва
бошқалар турли йилларда шуғулланган ва бугунги кунгача тупроқ ўзанли
суғориш каналларида мустаҳкам кесимли шаклланишини ифодаловчи турли
эмпирик ва яримэмпирик боғланишлар ишлаб чиқилган.

Бугунги кунда республикамизда фойдаланилаѐтган суғориш каналлари

ушбу йўналишда олиб борилган кенг миқѐсдаги тадқиқотларга қарамасдан
оқимнинг асосий кинематик ва динамик параметрлари, яъни оқим ва ўзаннинг
ўзаро таъсири, тезлик тақсимоти ва оқимнинг турбулентлигига оид масалаларга

8

етарлича эътибор берилмаганлиги сабабли деформацион жараѐнларнинг
жадаллашуви ҳисобига суғориш каналларидан самарали фойдаланиш
имкониятари пасайиб бормоқда. Шунинг учун оқим ва ўзаннинг ўзаро
таъсирини ифода этувчи назариялар ва деформацияланувчи ўзанларда оқим
лойқали ва турбулентлигини ҳисобга олган ҳолда мустаҳкам кесимнинг
шаклланишини ҳисоблаш усулини ишлаб чиқиш муаммолари етарлича
ўрганилмаган.

Диссертация тадқиқотининг диссертация бажарилган олий таълим

муассасасининг илмий-тадқиқот режалари билан боғлиқлиги.

Диссертация

тадқиқоти Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш
муҳандислари институти илмий-тадқиқот ишлари режасининг 13/2011-сон
«Ирригация тизимларига қарашли магистрал ва хўжаликлараро каналлар учун
универсал характеристика ишлаб чиқиш» (2011), 3/2012-сон «Нов ариқли
суғориш тармоқларидан сув олиш усули ва қурилмаларини такомиллаштириш
орқали сувдан тезкор фойдаланишни ташкил этиш» (2012), КХА-7-079-I
«Ирригация тизимларидаги магистрал каналларнинг техник параметрларини
такомиллаштириш» (2010-2011); 50/2013-сон «Тупроқ ўзанли каналларда ер
ости сувлари динамикасини ҳисобга олган ҳолда фильтрация жараѐнини
ўрганиш ва хулоса бериш (КФК мисолида) (2013)», 2015-сон «Тошкент
магистрал

каналининг

гидравлик

самарадорлиги

ва

эксплуатацион

ишончлилигини ошириш технологияларини ишлаб чиқиш» (2015), ҚХА-7-071-
сон «Дарѐ чўкиндиларини бошқарувчи иншоотларнинг самарали конструктив
параметрларини ишлаб чиқиш» (2012-2014) ва ҚХА-7-031-2015-сон «Дарѐ
чўкиндиларининг ирригацион аҳамиятини баҳолаш ва улардан фойдаланиш
услубларини ишлаб чиқиш» (2015-2017) мавзусидаги лойиҳалар доирасида
бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади

турбулент оқим кинематик ва динамик

параметрларини инобатга олган ҳолда тупроқ ўзанли суғориш каналларининг
оптимал гидравлик элементларини аниқлашни такомиллаштириш.

Тадқиқотнинг вазифалари:

тупроқ ўзанли суғориш каналларида мустаҳкам кесим ва тезлик

майдонининг шаклланиш қонуниятларини аниқлаш;

статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда турбулент оқим

ҳаракатининг математик моделини ишлаб чиқиш;

тупроқ ўзанли суғориш каналлари кўндаланг кесимининг шаклланишида

ўзанни ташкил этувчи грунт ва оқимнинг лойқалиги таъсирини асослаш;

тупроқ ўзанли суғориш каналларида оқим ва ўзанни ташкил этувчи

грунтнинг ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда турбулент оқим кинематик ва
динамик параметрларини ҳисоблаш усулларини такомиллаштириш;

тупроқ ўзанли мустаҳкам кесимли суғориш каналларининг гидравлик

ҳисоблаш усулини ишлаб чиқиш.

Тадқиқот объекти

сифатида Тошкент, Фарғона, Қашқадарѐ вилоятлари ва

Қуйи-Амударѐ ҳудудидаги тупроқ ўзанли суғориш каналлари олинган.

9

Тадқиқот предмети

турбулент ҳаракат режимида оқим ва ўзан

грунтининг ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда каналларда статик ва динамик
мустаҳкам кесимнинг шаклланиши, гидравлик хисоблаш усулларини
такомиллаштириш алгоритмлари ва ЭҲМда ҳисоблаш дастурларини ишлаб
чиқиш ташкил этади.

Тадқиқот усуллари.

Тадқиқот жараѐнида мустаҳкам кесимли каналларни

гидравлик ва гидрологик ҳисоблаш, дала тажрибалари натижаларига ишлов
бериш, математик статистика, математик моделлаштириш, ҳисоблашнинг ЭҲМ
дастурларини яратиш, сонли эксперимент усулларидан фойдаланилган.

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат:

турбулент оқим лойқалигини ҳисобга олган ҳолда очиқ ўзанларда оқим

ҳаракатининг тенгламаси такомиллаштирилган;

турбулент оқимнинг ўзан билан ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда

тупроқ ўзанли мустаҳкам кесимли каналларнинг шаклланишини хисоблаш
алгоритми ишлаб чиқилган;

тупроқ ўзанли суғориш каналларининг гидравлик параметрларини

ҳисоблаш усули ўзанни ташкил этувчи грунтнинг хусусиятларини ҳисобга
олган ҳолда ишлаб чиқилган;

статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда турбулент оқим

кинематикаси ва динамикасини инобатга олган ҳолда оқим тезлигини канал
кесими бўйича тақсимланишини ҳисоблаш усули ишлаб чиқилган;

табиий дала шароитида олинган янги ва тўпланган маълумотлар асосида

суғориш каналларини гидравлик ҳисоблаш услуби такомиллаштирилган;

деформацияланувчи суғориш каналларининг гидравлик самарадорлиги ва

эксплуатацион ишончлигини таъминловчи параметрлар асосида каналларнинг
нисбий кенглигини ҳисоблаш усули такомиллаштирилган.

Тадқиқотнинг амалий натижаси

қуйидагилардан иборат:

статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда турбулент оқим

лойқалигини ҳисобга олган ҳолда оқим тезлигининг канал кўндаланг кесими
бўйича тақсимотини ҳисоблаш имкониятлари асосланган;

оқим ва ўзанни ташкил этувчи тупроқнинг ўзаро таъсирини ҳисобга олган

ҳолда мустаҳкам кесимли канал шаклланишининг математик модели ишлаб
чиқилган;

табиий-дала шароитида олинган янги маълумотлар ва тўпланган

маълумотларнинг таҳлили асосида суғориш каналларини гидравлик
ҳисоблашнинг умумлашган услуби ишлаб чиқилган;

турбулент оқим хусусиятларини ҳисобга олган ҳолда мустаҳкам кесимли

каналларнинг нисбий кенглигини ҳисоблаш учун ЭҲМ дастури ишлаб
чиқилган;

статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда турбулент оқим

кинематик ва динамик параметрларини ҳисоблаш учун ЭҲМ дастурлари ишлаб
чиқилган.

Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.

Тадқиқот натижаларининг

ишончлилиги синовдан ўтган математик усуллар ва физиканинг умум қабул

10

қилинган қонунларидан фойдаланилганлиги, оқим кинематик параметрлари ва
ўзан параметрларини ҳисоблаш бўйича тавсия этилган услубларнинг табиий-
дала шароитида олинган маълумотлар билан мос келиши, ҳисобланган
маълумотларнинг муаллиф ва бошқа тадқиқотчиларнинг ўлчов-кузатув
маълумотлари билан таққослаб текширилганлиги билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Тадқиқот

натижаларининг илмий аҳамияти тупроқ ўзанли каналларнинг шаклланишини
ўзанни ташкил этувчи грунт ва турбулент оқимнинг ўзаро таъсирини ҳисобга
олиш, турбулент оқимнинг лойқалигини ҳисобга олган ҳолда очиқ ўзанларда
оқим ҳаракатининг математик моделини такомиллаштириш, тупроқ ўзанли
суғориш каналларида ўзанни ташкил этувчи грунтнинг хусусиятларини ҳисобга
олган ҳолда оқим гидравлик параметрларини ҳисоблаш услуби ишлаб
чиқилганлиги билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти тупроқ ўзанли каналларнинг

гидравлик самарадорлиги ва эксплуатацион ишончлилигини таъминлашда,
тупроқ ишлари ҳажмининг камайиши ҳисобига иқтисодий самарадорликка
эришилганлиги, сув ва лойқа ўзатиш қобилиятини ошишига, турбулент оқим
парметрларини ҳисоблашда оқим лойқалиги, кинематикаси, динамикаси ва
бошқа омилларни ҳисобга олган ҳолда қурилиш ва эксплуатацион
харажатларни камайтиришга эришилганлиги билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.

Тупроқ ўзанли суғориш

каналларида оқим ҳаракати динамикаси бўйича олинган натижалар асосида:

статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда турбулент оқим

кинематикаси ва динамикасини инобатга олган ҳолда оқим тезлигини канал
кесими бўйича тақсимланишини ҳисоблаш усули Қишлоқ ва сув хўжалиги
вазирлигининг Қуйи-Амударѐ ирригация тизимлари ҳавза бошқармаси ва
Миришкор каналларига жорий этилган (Қишлоқ ва сув хўжалиги
вазирлигининг 2018 йил 26 январдаги 02/30-69-сон маълумотномаси).
Натижада тупроқ ишлари ҳажми 4-6 % га камайтириш ва каналларнинг сув
ўтказиш қобилиятини 5-10 % га ошириш имконияти яратилган;

турбулент оқимнинг ўзан билан ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда

тупроқ ўзанли мустаҳкам кесимли каналларнинг шаклланишини хисоблаш
усули Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги тасарруфига кирувчи Паркент
каналига жорий қилинган (Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлигининг 2018 йил 26
январдаги 02/30-69-сон маълумотномаси). Натижада суғориш каналларида сув
сарфини ҳисоблашнинг тезкорлиги 2-3 маротабага ва ўлчов аниқлиги 4-6 % га
ошириш имконини берган;

тупроқ ўзанли суғориш каналларида ўзанни ташкил этувчи грунтнинг

хусусиятларини ҳисобга олган ҳолда оқим гидравлик параметрларини
ҳисоблаш усули Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги тасарруфига кирувчи
Катта Фарғона магистрал каналига жорий қилинган (Қишлоқ ва сув хўжалиги
вазирлигининг 2018 йил 26 январдаги 02/30-69-сон маълумотномаси).
Натижада, тупроқ ўзанли суғориш каналларида сув сатҳининг тебранишига

11

боғлиқ равишда ҳақиқий фойдали иш коэффициентини тезкор усулда аниқлаш
имконияти яратилган;

деформацияланувчи суғориш каналларининг гидравлик параметрларини

ҳисоблаш усули Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги тасарруфига кирувчи
Тошкент магистрал каналига жорий этилган (Қишлоқ ва сув хўжалиги
вазирлигининг 2018 йил 26 январдаги № 02/30-69-сон маълумотномаси).
Натижада, тупроқ ўзанли суғориш каналларининг сув ўтказиш қобилятини
6-10 % га ошириш имконини берган.

Тадқиқот натижаларининг апробацияси.

Мазкур тадқиқот натижалари

халқаро, республика ва институт миқѐсидаги анжуманларда муҳокама қилинган
ва маъқулланган, жумладан 5 та халқаро ва 4 та республика илмий-амалий
анжуманларда муҳокамадан ўтказилган.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.

Диссертация мавзуси

бўйича жами 32 та илмий ишлар чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон
Республикаси Олий аттестация коммисиясининг фан доктори (DSc)
диссертациялари асосий илмий натижаларини чоп этишга тавсия этилган илмий
нашрларда 16 та мақола, жумладан 2 таси хорижий журналларда, 2 монография
нашр қилинган ва 6 та ЭҲМ дастури учун гувоҳномалар олинган.

Тадқиқот ҳажми ва тузилиши:

Диссертация таркиби кириш, олтита боб,

хулоса, фойдаланилган адабиѐтлар рўйхати ва иловалардан иборат.
Диссертациянинг ҳажми 197 бетни ташкил этади.

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш

қисмида ўтказилган тадқиқотларнинг Ўзбекистон ва жаҳонда

зарурлиги ва долзарблиги асосланган, ишнинг мақсади ва вазифалари, объект
ва предметлари шакллантирилиб, республика фан ва технологиялари
ривожланишининг устувор йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг
илмий янгилиги ва амалий натижалари очиб берилган. Олинган натижаларнинг
назарий ва амалий аҳамиятлари, тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши,
нашр этилган ишлар ва диссертациянинг тузилиши бўйича маълумотлар
келтирилган.

Диссертациянинг

«Тупроқ ўзанли каналларда оқимнинг динамик ва

кинематик тавсифларини тадқиқот қилишнинг ҳозирги ҳолати»

деб

номланган

биринчи

бобида тупроқ ўзанли суғориш каналларида турбулент

оқимнинг кинематик ва динамик параметрларини ўрганиш бўйича олимларнинг
назарий ва амалий ишлари натижалари келтирилган.

Маълумки қандайдир бир жараѐннинг назарияси, аввало у тўғрисида аниқ

шакллантирилган умумий ҳолатларнинг олдиндан мавжудлигини назарда
тутади. Ушбу умумий қарашларда жараѐннинг намоѐн бўлиш шакллари, унинг
ҳаракатлантирувчи кучлар, жараѐннинг шаклланишига таъсир этувчи омиллар
тўғрисида аниқ фикрлар, тушунчалар берилиши зарур. Ушбу ҳолатларсиз
жараѐннинг математик моделини тузиш, унинг ечими, башорати учун
асосланган ва ишончли услубларни ишлаб чиқиш мумкин эмас. Шу нуқтаи

12

назардан оқимнинг оқизиқлар ва оқизиқларсиз ҳаракатининг назарий
асосларини яратишга бағишланган ишлар таҳлил этилган. Оқимнинг
турбулентлиги ва ўзан билан ўзаро таъсири натижасида оқимнинг кинематик
тузилишини шакллантиради ва канал туби ҳамда ҳўлланган периметри бўйича
грунт заррачаларининг мустаҳкамлик шартларини аниқлайди, бу эса
каналларни лойиҳалаш билан боғлиқ бўлган муаммоларни ҳал этишда муҳим
аҳамиятга эга. Ушбу тадқиқотлар натижасида турбулентликнинг ярим эмпирик
назариясига асосланган турли эмпирик ва яримэмпирик боғланишлар тавсия
этилган. Бироқ, улардан амалиѐтда фойдаланиш ҳар доим ҳам ўлчашга имкон
бермайдиган кўплаб параметрларни аниқлашдаги қийинчиликлар билан боғлиқ.
Бошқа томондан эмпирик боғланишларни улар олинган ҳолатлардагина қўллаш
мумкин, бу эса табиийки улардан фойдаланиш доирасини чеклайди.

Ҳозирги давргача суюқ ва қаттиқ фазали оқимнинг ўзаро таъсирига оид

лаборатория ва табиий-дала шароитларда олинган кўплаб маълумотлар
тўпланган. Аммо, мавжуд тадқиқотлар оқимнинг очиқ ўзанлардаги ҳаракатига
оид масалаларни ҳал этишда кенг миқеѐсда қўлланилмаяпди.

Шунинг учун, реал суюқликлар ҳаракатида кечадиган физик жараѐнларни

ўрганишда доимий равишда табиий-дала шароитида ва экспериментал
тадқиқотлар олиб бориш турбулентлик муаммосини ечиш йўлидаги бошланғич
ва бирламчи масалалардан бири ҳисобланади.

Ушбу йўналишдаги сўнгги тадқиқотларнинг таҳлили шуни кўрсатадики,

амалий

масалаларини

ҳал

этишда

кенг

қўлланилиб

келинаѐтган

Х.А.Рахматуллин томонидан шакллантирилган назария бўлиб, кейинчалик
Д.Ф.Файзуллаев,

Р.И.Нигматуллин,

К.Ш.Латипов,

А.И.Умаров,

А.М.Арифжанов ва бошқалар томонидан ривожлантирилган ўзаро киришувчан
кўп фазали аралашмалар ҳаракати назарияси ҳисобланади.

Ушбу йўналишдаги кейинги тадқиқотлар шуни кўрсатадики, айрим

ҳолатларда назариянинг имкониятлари ламинар ҳаракат чегарасидан узоққа
чиқиб кетади. Сўнгги ўн йиллардаги ушбу йўналишдаги ишлар таҳлили шуни
кўрсатадики, К.Ш.Латипов томонидан ишлаб чиқилган ва кейинчалик бир
қатор тадқиқотчилар томонидан ривожлантирилган суюқликларнинг турбулент
ҳаракати модели амалий масалаларни ечишда муваффақиятли ишлатилмоқда.

Келтирилган моделга мувофиқ, турбулент оқим ҳаракатининг ўрталашган

дифференциал тенгламасини қуйидаги кўринишда ѐзамиз:

биринчи фаза учун























































































































































































































































































































.

2

,

2

,

2

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z

y

x

F

w

w

K

Lw

dy

dw

dz

dv

f

y

dz

du

dx

dw

f

x

dz

dw

f

z

dt

dw

F

v

v

K

Lv

dy

dw

dz

dv

f

z

dy

dv

dx

du

f

x

dy

dv

f

y

dt

dv

F

u

u

K

Lu

dx

dw

dz

du

f

z

dx

dv

dy

du

f

y

dx

du

f

x

dt

du































(1)

13

иккинчи фаза учун























































































































































































































































































































;

2

,

2

,

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

z

y

x

F

w

w

K

Lw

dy

dw

dz

dv

f

y

dz

du

dx

dw

f

x

dz

dw

f

z

dt

dw

F

v

v

K

Lv

dy

dw

dz

dv

f

z

dy

dv

dx

du

f

x

dy

dv

f

y

dt

dv

F

u

u

K

Lu

dx

dw

dz

du

f

z

dx

dv

dy

du

f

y

dx

du

f

x

dt

du































бунда:

z

u

w

y

u

x

u

u

t

u

dt

du



























;

u

;

w

;



- оқим тезликларининг мос равишда координата ўқларидаги

проекциялари;

2

1

,

f

f

-

фазалар концентрацияси;

x

P





y

P





;

z

P





- босим градиенти;

x

F

,

у

F

,

z

F

- масса кучлари проекцияси;

2

1

,





- фазаларнинг динамик қовушқоқлиги коэффициенти;

2

1

,





– фазалар зичлиги;

L

- оқим турбулентлигини ҳисобга олувчи параметр;

К

- фазаларнинг ўзаро таъсирини ифодаловчи коэффициент.

(1)

дифференциал

тенгламалар системаси оқимнинг турбулент

характеристикасини ҳисобга олган ҳолда очиқ ўзанлардаги қовушқоқ
суюқликлар ҳаракатининг ифодалайди.

(1) тенгламалар очиқ ўзанларда тезликлар майдонини қуриш ва каналнинг

мустаҳкам кесимини шалланишининг назарий асоси ҳисобланади.

Суюқликнинг қувурларда ва силлиқ юзалардаги ҳаракати учун

L

қиймати

К.Ш.Латипов, А.М.Арифжанов, Х.Илхомов ва бошқа тадқиқотчилар ишларида
келтирилган. Очиқ ўзанлар учун эса,

L

қийматини аниқлаш анча мураккаб

масалалардан ҳисобланади. Чунки, оқим ва ўзаннинг ўзаро таъсирини
ўрганишда “

L

” қийматини турбулент оқим параметрлари ва ўзанни ташкил

этувчи грунтнинг хусусиятларини эътиборга олиш лозим бўлади. Олдинги
тадқиқотчилар ишларидан фарқли равишда ушбу тадқиқотлар натижаларига
кўра

L

1,

L

2

ва

K

параметрлари бир ва икки фазали оқим ҳаракати учун

аниқланади.

Бу ерда, оқим кинематикасининг ўзан механик параметрлари билан ўзаро

таъсири концепциясидан келиб чиқиб,

L

параметрини оқим ҳаракати режими ва

ўзан характеристикаси билан боғлиқлигини инобатга олган ҳолда аниқлаймиз.

La

ўлчамсиз параметрини киритиб,

h

Lh

La

/

2



орқали ифодалаймиз. Демак,

La

коэффициенти суюқликнинг зичлиги, ѐпишқоқлиги, тезлиги ва ўзаннинг

ғадир-будирлигига боғлиқлигини назарда тутиб, яъни

)

,

,

,

(





u

f

La





,

ўлчовлар назариясига асосланиб,

)

(Re,

n

f

La



ифода учун ўлчамсиз

катталикларнинг боғланишини оламиз.

бу ерда,



- ғадир-будурликнинг ўртача баландлиги; n-ғадир-будирлик

коэффициенти. Натижада,

La

учун қуйидаги ифодани ѐзишимиз мумкин:

14



n

igh

La

3

0025

.

0



(2)

бундан,



2

Lh

La



боғланиши

бўйича

турбулентлик

алмашинув

коэффициенти учун қуйидаги боғланишни келтириш мумкин:

h

ig

n

L







0025

,

0

(3)

Шундай қилиб, оқим ва ўзан параметрларини эътиборга олиш

имкониятини берувчи “

L

” ни аниқлаш учун янги формула тавсия этилди.

Тавсия этилган боғланишнинг қулайлиги шундан иборатки (1) тенгламанинг
таркибига кирувчи параметрларни ўлчов натижалари асосида осонгина
аниқлаш мумкин. Шу билан бирга тенгламанинг таркибига кирувчи
параметрларни баҳолаш орқали ўрталашган тезлик майдонини ифодалаш
мумкин.

Диссертациянинг

«Мустаҳкам кесимли каналларнинг гидравлик

тавсифларини ҳисоблаш модели»

деб номланган

иккинчи

бобида турбулент

оқимнинг кинематик параметрларини ҳисобга олиб, мустаҳкам кесимли
каналларни ҳисоблаш моделини яратишга бағишланган тадқиқот натижалари
келтирилган.

Маълумки, каналларни лойиҳалаш ва ҳисоблашда асосий вазифалар рухсат

этилган тезликни аниқлаш, каналнинг сув сатҳи бўйича кенглиги, ўртача ва
максимал чуқурлигини ҳамда канал мустаҳкамлигини таъминловчи ўзан
шаклини белгилашдан иборат.

Бунда статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналлар алоҳида кўриб

чиқилади. Статик мустаҳкам кесимли каналларни аниқлаш статик
мустаҳкамлик концепциясига асосланади.

Ушбу ҳолатларни инобатга олган ҳолда каналларни ҳисоблашнинг

қуйидаги усуллари кўриб чиқилди: ўринма кучлар усули, рухсат этилган
тезликлар усули, режимли назария усули, морфометрик боғланишлар усули.

Каналда ҳар қандай сув сарфи оқиб ўтишида ўзан мустаҳкамлиги

ўрталашган тезлик қиймати (ушбу тезлик каналларни лойиҳалашда канал
ўзанини ташкил этувчи грунтнинг турига боғлиқ ҳолда қабул қилинади) билан
боғлиқлиги сабабли, канал ўзани кесимининг шаклланиш жараѐнига таъсир
этувчи омиллардан бири оқимнинг кинематик параметрлари ҳисобланади.

Лекин, ушбу йўналишдаги тадқиқот ишлари таҳлили шуни кўрсатадики,

мавжуд усулларда биринчидан, канални маълум бир ишлаш шароитлари учун
ҳисоблайди, иккинчидан, каналларни эксплуатация қилишда уларнинг
ўлчамлари мустаҳкамлигини таъминловчи омилларни баҳолашда ҳар хил
ѐндашув ва ҳолатлардан келиб чиқиб ҳисобланади. Шунинг учун, ҳисоблашлар
натижаларини каналнинг оптимал ўлчамларини бир-бири билан ўзаро
солиштириш нуқтаи назаридан жуда мураккабдир.

Ушбу йўналишда бажарилган тадқиқотлар таҳлили шуни кўрсатмоқдаки,

канал мустаҳкамлигининг бузилиши асосан ўзан кинематик параметрларининг
морфометрик параметрларига мос келмаслигидан келиб чиқади. Бундай

15

ҳолатларда ўзан, оқим кинематик тузилишига мос бўлган мустаҳкам шаклни
қабул қилишга интилади.

К.Ш.Латипов, А.М.Мухамедов, Е.К.Рабкова, Р.М.Каримов ва бошқа бир

қатор тадқиқотчиларнинг назарий ва амалий ѐндашувлари шуни кўрсатадики,
оқимнинг табиий шакллантирилган кесими эгри чизиқдан иборат шаклга эга.

Ушбу ҳолатдан келиб чиқиб канал кўндаланг кесими аниқлашда оқимнинг

ҳаракат тенгламасидан фойдаланамиз. Бунда биринчи бўлиб статик мустаҳкам
канални кўриб чиқамиз. Оқимнинг барқарор текис ҳаракат ҳолати, яъни

,

0







t

u

0







x

u

учун турбулент оқим ҳаракати дифференциал тенгламалар системасини

(1) қуйидагича ѐзишимиз мумкин:

gi

Lu

z

u

y

u























2

2

2

2

, (4)

тенгламани ўзаннинг хўлланган периметри



бўйича

0



u

бўлганда ва

чегаравий шартлар

0



y

,

0







y

u

и

0



z

,

0







z

u

асосидаги ечими орқали (4)

дифференциал тенгламадан қуйидаги боғланишга эришамиз:







.

1

1

1

1

1

1

1































h

ch

z

ch

b

ch

y

ch

h

bch

ch

h

ch

b

ch

L

gi

u



















(5)

бу ерда,

oz

ўқи вертикал бўйича

oy

ўқи горизонтал бўйича оқим юзасига

горизонтал йўналган. Бунда, оқимнинг симметриклиги сабабли ўзан кўндаланг
кесими контури статик мустаҳкам каналлар учун симметрик функция билан
ифодаланади.

Оқим ҳўлланган периметр бўйича қаршиликнинг доимийлиги шартига

риоя қилиб, (7) тенгламадан статик мустаҳкам кесимли каналлар учун қуйидаги
боғланишга эришамиз:

0

1

1

1

1

1















h

ch

z

ch

b

ch

y

ch









(6)

Берилган грунт учун рухсат этилган уринма кучланишга боғлиқ ҳолда

h

қийматини аниқлаганимиздан сўнг, канал кўндаланг кесими шаклини
ифодалаш учун қуйидаги тенгламага эга бўламиз:



































1

)

1

(

)

1

1

1

(

b

ch

h

ch

z

ch

arcch

y

, (7)

бу ерда,

b -

каналнинг сув сатҳи бўйича кенглиги; h - каналнинг чуқурлиги.

Динамик мустаҳкам кесимли каналлар кесимини аниқлашда оқимнинг

лойқалиги ва ўзаннинг ювилишини ҳисобга олиб (7) тенгламани қуйидаги
кўринишда ѐзамиз:

.

1

)

1

(

1

1

1







































b

ch

h

ch

z

ch

A

arcch

y









(8)

бу ерда,

)

(

2

2

1

1







f

f

gi

L

A





16

Тавсия этилаѐтган ѐндашувнинг фарқли томони шундаки, бунда канал

кўндаланг кесими шакли олдиндан берилмайди, балки оқимнинг ҳаракати
тенгламасининг айнан ўзидан чиқиб келади.

Диссертациянинг

«Суғориш

каналларида

табиий-дала

ва

экспериментал тадқиқотлари»

деб номланган

учинчи

бобида суғориш

каналларида оқимнинг кинематик ва динамик характеристикалари ва канал
мустаҳкам кесими шаклланишига таъсир этувчи омилларнинг дала
тадқиқотлари натижалари келтирилган.

Турбулент оқим тузилишини ўрганишга оид дала тадқиқотлари

Ўзбекистон Республикаси ирригация тизимларига қарашли суғориш
каналларида 2006 йилдан 2016 йилгача бўлган даврларда каналларнинг ишлаш
режимига боғлиқ ҳолда олиб борилди.

Тадқиқотлар суғориш каналларининг характерли участкаларда ўтказилган

бўлиб, унда кенг кўламли шароитларни қамраб оладиган каналлар танланди.
Улар орасида кўп миқдорда лойқа оқизиқлар ташувчи Қашқадарѐ вилоятидаги
Миришкор магистрал канали, Қуйи-Амударѐ оқимидаги Каттагар, Энасой ва
бошқа тупроқ ўзанли суғориш каналлари ҳамда лойқалик даражаси, яъни

к

бўлган Тошкент вилоятидаги Тошкент ва Паркент каналлари,

шунингдек, Фарғона вилоятидаги Катта Фарғона каналлари танлаб олинди.
Тадқиқотларнинг

асосий

мақсади,

оқим

лойқалигининг

турли

концентрацияларида оқим кинематик ва динамик параметрлари ва мустаҳкам
кесимнинг шаклланишини ўрганишдан иборат бўлди. Табиий-дала шароитида
олиб борилган ўлчов-кузатув ишлари гидрометрияда умум қабул қилинган
услублар асосида олиб борилди. Амударѐнинг қуйи қисмида жойлашган
Каттагар, Бес-жап, Обод-жап, Торт-сага каналларида оқимнинг лойиқалиги

к

дан катта бўлган ҳолат учун оқимнинг икки фазали ҳолатида оқим

чуқурлиги бўйича тезликларнинг тақсимланиши ҳисобининг тавсия этилган
услубиятини баҳолашга имкон берди.

Паркент каналидаги дала тадқиқотлари ПК-475+00 ва ПК-540+00

оралиғидаги участкаларда, Тошкент каналининг ПК-257+00 ва ПК-318+00
қисмларида, КФК нинг ПК-2000+00 ва ПК-2100+00 қисмларида олиб борилган
тадқиқотлар натижалари 1-4 чизмаларда келтирилган. Оқим чуқурлиги бўйича
ўрталашган тезликларнинг тақсимоти ҳисоби бўйича тавсия этилган
боғланишларниг ишончлилигини текшириш мақсадида мавжуд ҳисоблаш
усулларини таҳлили ва таққослаш натижари ҳамда муаллиф томонидан
Паркент, Тошкент ва КФК каналларида олиб борилган дала тадқиқотлари
маълумотларидан, шунингдек, бошқа тадқиқотчилар томонидан эришилган
натижалардан фойдаланилди. Шунингдек, ушбу бобда каналнинг статик ва
динамик мустаҳкам кесимини шаклланиши бўйича дала тадқиқотлари
натижалари ѐритилган. Суғориш каналларининг мустаҳкам кесимини
шаклланиши бўйича бир қатор тадқиқотчиларнинг табиий-дала ва лаборатория
шароитида олиб борилган тадқиқот натижалари таҳлил қилинган. Табиий-дала
ва лаборатория шароитида олиб борилган тадқиқотларининг натижалари шуни

17

кўрсатадики, ўзани енгил деформацияланадиган грунтлардан ташкил топган
каналларда ювилиш ва лойқа босиш жараѐни доимий равишда кузатилади.

Ўзандаги жараѐнлар таъсирида шаклланган мустаҳкам кесимда ўзаро

алмашинув

жараѐни

мувозанатлашиши

ҳисобига

бир

томонлама

деформациялар кузатилмайди ва ўзан мустаҳкам ҳолатда бўлади. Паркент,
Тошкент ва КФК каналларида ўтказилган табиий-дала шароитидаги
тадқиқотлар статик мустаҳкам кесим шаклланишини баҳолаш имкониятини
яратди. Динамик мустаҳкамликда чегаравий ҳолат бўлиб динамик
мувозанатлашган ўзан ҳисобланади, бунда оқимнинг динамик ҳолати ҳисобига
лойқаларнинг чўкмасдан тўлиқ ташилиши таъминланади.

1-расм. Паркент каналида (ПК-475+00)

дала тадқиқотлари натижалари.

2-расм. Тошкент каналида (ПК-

318+00) дала тадқиқотлари

натижалари.

3-расм. Тошкент каналидаги (ПК-

318+00) ҳисобий ва ўлчанган

кўрсаткичларни солиштириш.

4-расм. КФК каналидаги (ПК-

2100+00) ҳисобий ва ўлчанган

кўрсаткичларни солиштириш.

Юқорида

келтирилганидек,

динамик

мустаҳкам

каналларнинг

шаклланишини тадқиқ қилиш мақсадида Қуйи-Амударѐ ва Миришкор
каналлари танланган.

Мустаҳкам кесимли каналлар шаклланишининг табиий ҳолати ҳозирги

давргача назарий боғланишларда ўз аксини топа олмаганлиги сабабли
билвосита усуллар кенг қўлланилмоқда. Бунда йиллар давомида ювилмасдан
лойқа босмасдан мустаҳкам режимда ишлаѐтган каналларда кузатишлар
маълумотларини статистик ишлов бериш асосида аниқлашга қаратилган.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

y/h

u/u

max

ҳисобий
ўлчанган, ГР-21
ўлчанган,Пито найчаси

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

y/h

u/u

max

ҳисобий
ўлчанган, ГР-21
ўлчанган, Пито найчаси

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

y/h

u/u

max

ҳисобий
ўлчанган
логарифмик
параболик
даражали
элептик

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

y/h

u/u

max

ҳисобий
ўлчанган
логорифмик
параболик
даражали
эллептик

18

Қуйи-Амударѐнинг оқимидаги каналларда ва Миришкор каналида табиий-

дала шароитида олиб борилган изланишлар динамик мустаҳкам кесимларнинг
шаклланиши кўп сонли омиллар, яъни оқимнинг динамик ва кинематик
характеристикалари билан боғлиқлиги бўйича хулосалар чиқаришга имкон
берди. Дала тадқиқотларининг умумлаштирилган натижалари 5-10 чизмаларда
келтирилган.

5-расм. Тошкент каналининг

кўндаланг кесими

6-расм. КФК каналининг

кўндаланг кесими

7-расм. Миришкор каналининг

кўндаланг кесими, ПК 245+00

8-расм. Рисовый

каналининг кўндаланг кесими

9-расм. Бес-жап каналининг

кўндаланг кесими

10-расм. Энасай

каналининг кўндаланг кесими

Каналлар кўндаланг кесимининг шаклланиши бўйича ўтказилган дала
тадқиқотлари натижаларининг таҳлили шуни кўрсатмоқдаки, каналлар
инженерлик иншоот сифатида аниқ лойиҳалар асосида рухсат этилган тезлик

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13 -11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

11

13

h, м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

10

20

30

40

50

h,м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

20

40

60

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

2

4

6

8

10

12

14

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

20

40

60

h, м

b, м

19

қиймати, сув сарфи, кўндаланг кесими элементлари ва бошқаларнинг
белгиланганлигига қарамасдан, йиллар давомида оқим ва канал ўзанининг
ўзаро таъсирида деформацияланиши натижасида канал геометрик ва кинематик
параметрларининг ўзгаришига олиб келган.

5-10

расмларда

келтирилган

маълумотларнинг

таҳлили

шуни

кўрсатмоқдаки, барча ҳолатларда ушбу каналлар трапеция шаклида
қурилганлигига қарамасдан эгри чизиқ кўрининишини олган, яъни бундай
ҳолатда оқим тавсифлари ва канал шакли ўзаро динамик боғланиш мавжудлиги
ҳисобига мустаҳкам кесим шаклланган.

Тавсия

этилган

боғланишларни

текшириш

учун

ҳисобланган

маълумотларни бир қатор тадқиқотчиларнинг дала ва лаборатория шароитида
олиб борилган тадқиқот натижалари билан солиштирилган ва таққослаб
текширилган.

Бунда,

Е.К.Рабкова,

Р.М.Каримов,

Х.Х.Ишановларнинг

экспериментал

тадқиқотлари,

К.Баймановнинг

Қуйи-Амударѐ

М.М.Селяметовнинг Волга-Урал каналларида табиий-дала шароитида олиб
борилган тадқиқотлар натижалари, шунингдек, муаллифнинг Паркент,
Тошкент, КФК, Миришкор, Май-жап, Бес-жап, Энасай и Рисовый
каналларидаги табиий-дала шароитида олиб борилган тадқиқотлари
натижаларидан фойдаланилди.

Тавсия этилган боғланишлар бир қатор тадқиқотчиларнинг лаборатория ва

табиий-дала шароитида олинган натижалари, шунингдек, муаллиф томонидан
табиий-дала шароитида олинган натижалар билан таҳлилий солиштириш
натижалари таклиф этилган усулнинг амалиѐтда фойдаланиш афзаллиги ва
қўлланилиши мумкинлигини кўрсатади (11-16 расмлар).

Диссертациянинг

«Тупроқ ўзанли суғориш каналларининг техник-

иқтисодий ҳисоблари»

деб номланган

тўртинчи

бобида суғориш

каналларининг гидравлик самарадорлиги ва ишончлилигига таъсир этувчи
омилларнинг таҳлилий натижалари келтирилган.

11-расм. Тошкент каналидаги ҳисоб

натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

12-расм. КФК каналидаги ҳисоб

натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

h, м

b, м

20

13-расм. Паркент каналидаги ҳисоб

натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

14-расм. Май-жап каналидаги

ҳисоб натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

15-расм. Бес-жап каналидаги ҳисоб

натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

16-расм. Энасай каналидаги ҳисоб

натижаларини ўлчанган

маълумотлар билан солиштириш

Ҳозирги даврда суғориш тизимлари ва суғориш техник воситаларининг

кўп қисми меъѐрий муддатларини ўтаб ишлатилмоқда. Кўпчилик каналларнинг
техник ҳолати қониқарсиз ҳолати билан характерланади: бунда, асосан канал
ўзанининг деформацияси, унинг ювилиши ва лойқа босиши, қоплама ва
чокларнинг бузилиши; канал туби ва қияликларида сув ўтларининг
ривожланиши; фильтрацияга сув исрофининг юқорилиги; эксплуатация режими
ва шароитларининг ўзгариши ва ҳ.к. кузатилади. Шу билан бир қаторда канал
ҳудудидаги майдонлар мелиоратив ҳолатининг ѐмонлашуви, суғориш тизими
элементларининг ишдан чиқиши ва фойдаланиш самарадорлигининг пасайиб
кетаѐтганлигини ҳам келтириш мумкин.

Ҳозирги мавжуд суғориш тизимлари асосан тупроқ ўзанда қурилган ва

фақат каналлар узунлигининг 15-20 % фильтрацияга қарши қопламалар билан
қопланган, бу эса эксплуатация даврида жуда катта миқдорда фильтрацияга сув
исрофи ҳисобига каналларнинг фойдали иш коэффициентининг (ФИК)
камайишига олиб келмоқда.

Бунда, ҳозирги даврда кўпчилик суғориш тизимларининг ФИК лойиҳа

маълумотларига кўра 74-75% оралиғида бўлиб, суғориш каналларининг
самарали ишлашини аниқловчи бир қанча омиллар туфайли келтирилган
шартлар кузатилмайди. Натижада каналларнинг фойдали иш коэффициенти
миқдори 0,54-0,64 дан ошмайди.

Натижада суғориш каналларининг ФИК паст бўлиши ҳисобига манбадан

олинадиган сув белгиланган миқдордан ошириб олиш зарурияти туғилади,

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112

h, м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

h, м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-34 -30 -26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22 26 30 34

h, м

b, м

21

натижада каналлар ва гидротехник иншоотлар ўлчамларини оширишга сабаб
бўлади.

Ўзбекистон Республикаси Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги

маълумотларига биноан тупроқ ўзанли каналларининг бугунги кунда ўрта
ҳисобдаги ФИК 0,64 ни ташкил этади, хўжаликлараро суғориш тармоқларида
эса 0,83 ва хўжалик ички каналларида 0,79 дан ошмайди. Амударѐнинг қуйи
қисмида жойлашган суғориш каналларининг ФИК ўрта ҳисобда 0,56-0,61 дан
ошмайди. Ушбу кўрсаткичлар тупроқ ўзанли каналлардагина эмас, балки
фильтрацияга қарши қопламали каналларда ҳам сув исрофлари юқорилигини
кўрсатади ва каналлар самарадорлигининг пастлигидан дарак беради, бу эса сув
исрофининг йўл қўйилган миқдорлардан катталигини кўрсатади.

Шунинг учун суғориш каналларини ҳисоблашнинг рационал, иқтисодий

самарали услубларини ва лойиҳалашни аниқлаштириш, яратиш ва амалиѐтга
жорий этиш муҳим аҳамиятга эга. Ушбу муаммонинг муҳим жиҳатларидан
бири каналлар кўндаланг кесими мустаҳкамлиги шартларига мос келувчи
морфометрик параметрларини аниқлаш масаласи ҳисобланади.

Каналларнинг кўндаланг кесиминини аниқлашга асосланган модел (6,9)

асосида каналнинг нисбий кенглиги аниқлашда канал хўлланган периметри
бўйича ўринма қаршиликнинг доимийлиги қонунияти асосида ишлаб чиқилган.

Натижада, тупроқ ўзанли суғориш каналларининг нисбий эни учун канал

кесими мустаҳкамлигини таъминловчи боғланиш таклиф этилди.























1

1

ln

1

h

ch

h

sh

h

ch

h

sh

gi

h

B

доп















, (9)

бунда,

B

- каналнинг сув сатҳи бўйича кенглиги, м.

Олинган натижаларни Ўзбекистон Республикасида фойдаланилаѐтган бир

қатор каналларида олиб борилган дала кузатишлари маълумотлари билан
солиштирилди. Уларнинг натижалари 1-жадвалда келтирилган, шунингдек,
муаллифнинг ҳисобий ва ўлчаган маълумотлари ҳам киритилган.

1-жадвал

Тавсия этилган услубнинг бошқа муаллифлар услуби билан

солиштириш натижалари

Канал

номи

Q,
м

3

/с

Каналнинг нисбий кенглиги, β

В.С.Алтунин С.А.Гиршкан Е.К.Рабкова Ўлчанган

Тавсия

этилган

Тошкент

74

11,7

10,3

10,2

9,5

9,7

Хандам

10

8,2

7,8

7,2

6,4

6,5

Паркент

26

8,7

7,5

7,5

9,4

9,2

БАК

100

10,9

9,5

10,9

10,3

10,8

БФК

36

9,7

9,1

8,8

11,8

12,0

Миришкор

100

12,0

13,2

11,5

11,5

11,6

Кегейли

140

12,7

11,8

11,6

13,0

12,8

Куваныш-
жарма

185

13,9

12,6

12,3

14,2

13,8

Суенли

130

12,8

11,3

11,4

10,0

10,3

Параллельный 140

26,0

11,5

11,6

9,9

10,1

22

1-жадвалда келтирилган маълумотларнинг таҳлили шуни кўрсатмоқдаки,

кўплаб муаллифларнинг бу йўналишда эришилган натижаларнинг қиѐсий
таҳлили тадқиқотлар давомида кўплаб омиллар, яъни канал гидравлик
элементларининг ҳаракат режимига боғлиқлиги, ўзанни ташкил этувчи грунт ва
оқимнинг ўзаро таъсирини етарлича ҳисобга олмаганли сабабли юзага
келганини кўрсатмоқда. 1-жадвалда келтирилган маълумотлардан кўриниб
турибдики, бир хил шароитлар учун мавжуд услублар бўйича ҳисобланган
каналларнинг нисбий кенглиги тавсия этилган вариантдан анча фарқ қилади.

Юқорида келтирилганлар асосида тупроқ ўзанли суғориш каналларининг

гидравлик

самарадорлигини

таъминловчи

каналларнинг

гидравлик

параметрларини таҳлили келтирилди.

Гидравлик параметрларни кенг миқѐсда танлаш имконияти кўрсатилган

натижалар 17-24 расмларда келтирилган.

Ўтказилган

тадқиқотлар

кўрсатадики,

каналларнинг

кесими

мустаҳкамлигини сақлаган ҳолда уларнинг гидравлик элементларини
ўзгартириш чегараси белгиланган.

17-расм. Тошкент каналининг

универсал таснифи

18-расм. Паркент каналининг

универсал таснифи

19-расм. БФК каналининг

универсал таснифи

20-расм. Миришкор каналининг

универсал таснифи

0

10

20

30

40

50

60

70

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0,8

0,9

1

1,1

1,2

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0,7

0,8

0,9

1

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,87

0,92

0,97

1,02

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

23

21-расм. Торт-сага каналининг

универсал таснифи

22-расм. Обод-жап каналининг

универсал таснифи

23-расм. Бес-жап каналининг

универсал таснифи

24-расм. Каттагар каналининг

универсал таснифи

Бунда оқимнинг кинематик параметрларини маълум даражада ўзгартириш

ҳисобига оқимнинг кўндаланг кесими ва хўлланган периметрини камайтиришга
эришилган. Бундай ҳолат, тупроқ ишлари ҳажмининг камайиши ва оқимнинг
лойқа ўзатиш қобилиятини оширишга имкон беради. Шунинг учун канал
кесимини гидравлик энг қулай кесимга яқинлаштириш мақсадга мувофиқ
бўлади.

Дисссертациянинг

«Тупроқ ўзанли суғориш каналларининг лойқа

ўзатиш қобилияти»

деб номланган

бешинчи

бобида канал динамик

параметрларининг сув ўтказиш қобилиятига таъсирини баҳолаш, шунингдек,
динамик мустаҳкам каналларда ўрталашган тезликларнинг тақсимланишини
ҳисоблаш услуби баѐн этилган.

Чоп этилган ишларнинг ва биз ўтказган дала тадқиқотларининг таҳлили

шуни кўрсатадики, бир қатор ҳолатларда муаллақ оқизиқларнинг ташилиши
канал кўндаланг кесими ўлчамларини аниқловчи асосий омиллардан бири ва
шунинг учун каналларни лойиҳалашда оқимнинг лойқа ўзатиш қобилияти
тупроқ ўзанли суғориш каналларини ишончли эксплуатация қилишда асосий
муаммолардан бири ҳисобланади.

Ўзанни шакллантирувчи турбулент оқимда лойқа ўзатиш жараѐни

мураккаб физик жараѐнлардан бири бўлиб, кўпчилик омилларга боғлиқ: сув
оқимининг гидромеханик характеристикаси ва лойқаларнинг механик

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,4

0,5

0,6

0,7

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

24

характеристикаси; лойқа заррачаларининг геометрик ўлчамлари, шакли, грунт
заррачаларининг зичлиги, ўзан ѐтқизиқлари зичлиги, гидравлик йириклик,
оқимнинг ўртача тезлиги, оқимнинг ювилмайдиган тезлиги, оқимнинг ҳақиқий
тезлиги, ўзаннинг нисбий ғадир-будирлиги, оқизиқларнинг ҳаракатчанлик
коэффициенти, заррачаларнинг оғирлиги, грунтнинг гранулометрик таркиби,
оқим чуқурлиги, нишаблик, сув сарфи, ўзан тубининг шакли, лойқа
заррачаларининг турбулентлик параметри ва б.қ.

Оқимнинг турбулентлик характери ҳисобига ҳаракатдаги сув тезлигининг

вертикал ташкил этувчиси зарраларнинг гидравлик йириклигидан ошиб кетган
ҳолларда қаттиқ заррачалар муаллақ ҳолатда ҳаракатланади. Шунга тескари
нисбатли бўлган ҳолатларда заррачалар канал тубига чўкади ва лойқанинг
тўпланиши ѐки уларнинг канал туби бўйича ҳаракатланиши бошланади. Тезлик
векторининг вертикал ташкил этувчиси оқим тезлигининг ошиши
жадаллашади.

Тезлик қанча катта бўлса, йирик заррачалар шунча кўп муаллақ ҳолатда

бўлади. Оқим бўйлаб вертикал пастга томон ҳаракатланиш бўйича оқим
тезлигининг умумий камайиб бориши туфайли муаллақ ҳолатда бўладиган
заррачаларнинг ўлчами камаяди, лойқанинг тўпланиши эса кучаяди.

Демак, оқим маълум бир лойқа ташиш қобилиятига, яъни берилган

йирикликдаги лойқанинг маълум бир миқдорини маълум бир гидравлик
характеристикаларда кўчириш қобилиятига эга бўлади. Ташиш қобилияти ѐхуд
муаллақ лойқанинг чегаравий сув сарфи билан, бу сув сарфи оқимни ташиш
қобилиятига эга бўлади ѐки оқимнинг ташиш қобилияти кўринадиган
ҳолатдаги оқимнинг лойқага тўйинганлигига мос бўлган ўртача лойқалиги
билан тавсифланади.

Шундай қилиб, оқимнинг ташиш қобилиятини аниқлаш муаллақ заррачали

оқимнинг асосий масалаларидан бири бўлиб қолади, чунки муаллақ оқизиқлар
оқим табиатини ѐритувчи назарий ишланмалар, асосан оқимнинг ташиш
қобилиятини тўғри баҳолашда ўзининг амалиѐтда қўлланилишини топади.

Оқимнинг кинематик тузилишини қуриш учун оқимнинг ташиш

қобилияти ҳисобга олинади.

Бунда, оқим чуқурлиги бўйича тезликларнинг тақсимланишини ҳисоблаш

услубиятини такомиллаштириш учун, (1) дифференциал тенгламага мувофиқ,
муҳитнинг турғунлашган равон ҳаракати ҳолатида

,

0















dt

du

бунда (1) тенгламани

ечиш учун қуйидаги чегаравий шартларни белгилаймиз:

сув сатҳида:

 

0

0



dy

du

,

 

;

0

0



dy

du

s

канал тубида:

 

,

0



h

u

 

.

0



h

u

s

Икки фазали муҳит учун (1) тенгламалар тизими ночизиқли ҳисобланади.

Тенгламаларнинг ночизиқлиги фазалар орасидаги ўзаро таъсир кучи
коэффициенти

K

ва қаттиқ фазалар қаватлари орасидаги турбулент алмашинув

коэффициенти

L

s

дан иборат. Ҳар иккала коэффициентларда ҳам Рейнольдс

25

критерияси қатнашади, у ўз навбатида изланаѐтган катталик, яъни ташилаѐтган
фазанинг маҳаллий тезлигига боғлиқ.

Фазалар инерцияси кучининг маҳаллий ташкил этувчилари ва бошқа

ташкил этувчиларини назарда тутиб, тенгламалар системасини қуйидаги
кўринишга келтирамиз:





















.

2

1









t

u

t

u

s

s

(10)

бу ерда,

t

- вақт. Бунда,

s

ва

μ

параметрларининг доимийлигини эътиборга

олиб қуйидагини қабул қиламиз:







 







;

1

1

1

2

2

1

gi

s

Lu

s

u

u

K

y

u

s

s



























(11)





.

2

2

2

gi

s

u

sL

u

u

K

y

u

s

s

s

s

s





















Дискрет координаталарни





j

k

,

бир текис қадамлар

y



,



билан бирга

y

j

y

k

t







,



га мувофиқ киритамиз. Дискрет изланувчилар, яъни

ташийдиган ва ташиладиган фазалар тезликлар

k

j

u

ва

k

sj

u

орқали белгилаймиз.

Хусусан, бошланғич вақтда қуйидагига эга бўламиз:























h

L

ch

y

j

L

ch

L

gi

v

u

j

j







/

/

1

0

0

. (12)

Масалани сонли усулда ечиш учун аппроксимациянинг яққол ва яққол

бўлмаган схемасидан фойдаланиш мумкин. Яққол бўлмаган схема асосида
прогонка услубидан фойдаланиб, чуқурлик бўйича

y

N

h

y

/





, шаклида қабул

қиламиз, бунда

y

N

-канал чуқурлигининг барча дискрет бўлаклари сони. Вақт

бўйича қадамни

2

y







шартига кўра қабул қиламиз.

Ҳисоблаш операциялари Delphi да тузилган ҳисоблаш дастури орқали

амалга оширамиз. Сонли ҳисоб натижалари лойқа заррачаларни ташувчи
турбулент оқим тузилишига таъсирини сифат ва миқдор жиҳатдан баҳолаш
имкониятини беради. Миқдорий баҳолаш натижалари бўйича ташувчи суюқлик
ва муаллақ заррачалар тезликлари майдонининг шаклланишининг қонуниятини
ѐритиб беради. Миришкор каналида дала тадқиқотлари натижаларидан
фойдаланиш орқали бажарилган сонли ҳисоб натижалари таҳлили шуни
кўрсатадики, бунда фақат сиқилишга тузатиш орқали нисбий бўйлама тезлиги
катталиги гидравлик йирикликга тенг.

Диссертациянинг

«Тадқиқотлар

натижаларидан

амалиѐтда

фойдаланиш бўйича тавсиялар

» деб номланган

олтинчи

бобида тадқиқот

натижаларини амалиѐтда қўллаш бўйича тавсиялар келтирилган. Тавсия
этилган услуб бўйича канални гидравлик ҳисоби тартиби берилган. Ҳисоблаш
формулаларидан фойдаланишни осонлаштириш мақсадида жадвал ва график

26

кўринишидаги маълумотлар берилган. Ҳар хил сув сарфларида каналнинг
гидравлик элементларини ва ўзан қопламасининг механик параметрларини
ҳисоблашнинг алгоритми ва дастурлари келтирилган.

Дала тадқиқотлари натижалари бўйича суғориш каналларининг тежамкор

эксплуатацияси бўйича тавсиялар намойиш этилган. Статик ва динамик
мустаҳкам кесимли каналнинг гидравлик ҳисоби бажарилган бўлиб, улар
Миришкор, КФК, Май-жап, Бес-жап, Каттагар, Энасай, Рисовый каби суғориш
каналларининг сув ўтказиш қобилиятини яхшилаш учун жорий этилган. Тавсия
этилган ҳисобий боғланишлардан каналларни лойиҳалаш ва реконструкция
қилишда, шунингдек, ўзанларда деформацион жараѐнларни башорат қилишда
фойдаланиш мумкин.

Шунингдек, ўртача тезлик миқдорларини ҳисоблаш тавсия этилган, улар

дала шароитларида гидравлик ўлчашларда ҳисобий формула сифатида
ишлатилган.

Бунда, яна тавсия этилган ҳисоблаш усулларини амалий мақсадларда

ишлатиш, каналнинг сув ўтказиш қобилиятига динамик параметрларнинг
таъсирини баҳолаш, шунингдек статик ва динамик мустаҳкам каналларда
ўртачалаштирилган тезликлар тақсимланишини ҳисоблаш услуби бўйича
таклифлар берилган.

ХУЛОСАЛАР

«Тупроқ ўзанли суғориш каналларида оқим ҳаракати динамикаси»

мавзусидаги докторлик диссертация (DSc) бўйича олиб борилган тадқиқотлар
асосида қуйидаги хулосалар тақдим этилди:

1.

Олиб борилган назарий ва экспериментал тадқиқотлар, суғориш

каналларини лойиҳалаш, қуриш ва уларнинг ишончли эксплуатациясини
таъминлаш, канал мустаҳкам кесими шаклини аниқлашда оқим ва ўзанни
ташкил этувчи грунтнинг ўзаро таъсирини ҳисобга олиш мақсадида очиқ
ўзанларда икки фазали турбулент оқим ҳаракатининг математик модели
такомиллаштирилган (Гувоҳнома, DGU 02086). Ушбу тадқиқотлар суғориш
каналларида оқим параметрларини аниқлаш ва деформацион жараѐнларни кенг
доирада баҳолаш имконини беради.

2.

Оқим ҳаракати динамикасига оид мавжуд назарий ва экспериментал

тадқиқотларни таҳлил қилиш ва умумлаштириш асосида оқимнинг
лойқалигини ҳисобга олган ҳолда, очиқ ўзанларда оқимнинг текис ҳаракатини
ифода этувчи математик модели такомиллаштирилди. Натижада, статик ва
динамик мустаҳкам кесимли суғориш каналларининг шаклланишида оқим ва
ўзан параметрларининг ўзаро боғланганлигини ҳисобга олиш имконини беради.

3.

Статик ва динамик мустаҳкам кесимли каналларда оқимнинг

турбулентлиги ва лойқалигини ҳисобга олган ҳолда, тезлик майдони
шаклланинишини ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилган (Гувоҳнома, DGU 04730)
ва дала тадқиқотлари натижаларига таянган ҳолда амалий ҳисоблашларда
фойдаланиш мумкинлиги асосланган. Ишлаб чиқилган аналитик формулалар
оқим параметрлари қийматларини аниқлаш имконини беради.

27

4.

Оқим кинематик параметрлари ва канал ўзанининг ўзаро таъсири

концепциясини ривожлантириб, статик ва динамик мустаҳкам кесимли
каналларда турбулент оқим кинематик тузилишини баҳолаш имконини берувчи
математик модели ишлаб чиқилган. Бу эса, статик ва динамик мустаҳкам
кесимли каналларда тезлик майдонини ҳисоблаш имконини беради.

5.

Табиий-дала шароитида Тошкент, Паркент, КФК, Миришкор, Энасай,

Рисовый, Май-жап, Бес-жап, Торт-сага каналларда олиб борилган ўлчов-
кузатув ишлари ҳамда, бошқа бир қанча тадқиқотчиларнинг табиий-дала
шароитида олиб борилган тадқиқотлар натижалари синовдан ўтказиш асосида
оқимнинг кинематик ва динамик параметрларининг тақсимотини ифода этувчи
ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилди. Натижада, суғориш каналларида сув сарфини
ҳисоблаш тезкорлиги 2-4 маротабага ва ўлчов аниқлигини 4-6 % га ошириш
имконини беради.

6.

Тошкент, Паркент, КФК, Миришкор, Энасай, Рисовый, Май-жап, Бес-

жап, Торт-сага каналларида олиб борилган табиий-дала шароитидаги
изланишлар ва бошқа кўплаб тадқиқотчиларининг экспериментал ва табиий-
дала шароитида олиб борилган тадқиқотлари таҳлили асосида статик ва
динамик мустаҳкам кесимли тупроқ ўзанли суғориш каналларида оқимнинг
кинематик ва морфометрик параметрларини ҳисоблаш усули ишлаб чиқилган
(Гувоҳнома, DGU 02085). Таклиф этилган ҳисоблаш усули (Е.К.Рабкова,
Р.М.Каримов, Х.Х.Ишанов, М.М.Селяметов ва бошқалар)нинг дала ва
лаборатория шароитида олинган натижалари билан таққослаб текширилган ва
таҳлилий солиштирилган. Таклиф этилган услуб мустаҳқам кесимли
каналларнинг гидравлик параметрларини аниқлашга имкон беради

7.

Турли иқлим ва тупроқ шароитида ҳамда турли режимларда

фойдаланилаѐтган суғориш каналлари (Тошкент, Паркент, Хандам, КФК,
Миришкор, Кегейли, Каттагар, Май-жап, Бес-жап, Торт-сага ва бошқалар)
гидравлик самарадорлик ва эксплуатацион ишончлилиги нуқтаи назардан
уларнинг техник ҳолати таҳлили баѐн этилган ва уларнинг универсал
характеристикалари ишлаб чиқилган. Натижада, ушбу каналларнинг универсал
характеристикалари асосида оптимал гидравлик параметрлари (β, b, χ,

) ни

аниқлаш имконини беради.

8.

Мустаҳкам кесимли каналларнинг морфометрик параметрларини

аниқлаш усулларини ривожлантириш асосида тупроқ ўзанли каналларнинг
гидравлик самарадорлиги ва эксплуатацион ишончлилигини таъминлаш
имкониятини яратувчи каналнинг нисбий кенглигини аниқлаш учун янги
аналитик боғланиш ишлаб чиқилган (Гувоҳнома, DGU 04573). Бу эса, суғориш
каналларининг нисбий кенглигини аниқлаш имконини беради.

9.

Олиб борилган тадқиқот натижалари асосида ўзаро боғлиқ ва ўзаро

боғлиқ бўлмаган грунтлардан ташкил топган статик ва динамик мустаҳкам
кесимли каналлар шаклланиши ва гидравлик, гидрогеологик шароитларни
ҳисобга олган ҳолда оқимнинг гидравлик параметрларини ҳисоблаш усуллари
ишлаб чиқилган. Натижалар суғориш каналларининг гидравлик самарадорлиги
ва эксплуатацион ишончлилигини таъминлаш имконини беради.

28

10.

Олиб борилган назарий ва табиий-дала шароитидаги изланишлар

натижалари асосида ишлаб чиқилган тавсиялар “Чирчик-Оҳангарон”, “Аму-
Қашқадарѐ”, “Қуйи-Амударьѐ” ирригация тизимлари ҳавза бошқармалари,
“Миришкор”, “Паркент-Қорасув” ирригация тизимлари, “Тошкент”, “КФК”
магистрал каналлар бошқармаларида жорий қилинган. Тадқиқот натижаларини
жорий қилиниши 80 миллион сўмдан ортиқ иқтисодий самара беради.

29

НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSс 27.06.2017.Т.10.02 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ

УЧЁНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ ТАШКЕНТСКОМ ИНСТИТУТЕ

ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО

ХОЗЯЙСТВА

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ И

МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФАТХУЛЛОЕВ АЛИШЕР МИРЗОТИЛЛОЕВИЧ

ДИНАМИКА ТЕЧЕНИЯ ПОТОКА В ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ

ЗЕМЛЯНОГО РУСЛА

05.09.07 - Гидравлика и инженерная гидрология

АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ (DSс)

ДИССЕРТАЦИИ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ

Ташкент-2018

30

Тема докторской диссертации (DSc) зарегистрирована в Высшей аттестационной

комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за В2018.1.DSc/Т204

Докторская диссертация выполнена в Ташкентском институте инженеров ирригации и

механизации сельского хозяйства.

Автореферат диссертации на трѐх языках (узбекский, русский, английский (резюме))

размещен на веб-странице www.tiiame.uz Информационно-образовательном портале
«ZiyoNet» www.ziyonet.uz.

Научный консультант:

Латипов Кудрат Шарипович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Махмудов Эрназар Жумаевич

доктор технических наук, профессор

Хужаев Исматилла Кушаевич

доктор технических наук

Хикматов Фазлиддин

Доктор географических наук, профессор

Ведущая организация:

Ташкентский архитектурно-строительный институт

Защита диссертации состоится «_____» ________________ 2018 г. _______ часов на

заседании научного совета DSc.27.06.2017.T.10.02 при Ташкентском институте инженеров
ирригации и механизации сельского хозяйствапо адресу: 100000, г.Ташкент, ул. Кары
Ниѐзий, 39, тел. (+99871)-237-22-67, 237-22-09, факс: 237-54-79, e-mail: admin@tiiame.uz.

С докторской диссертацией (DSc) можно ознакомиться в Информационно-ресурсном

центре Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства
(

ре истрационный

номер 18). Адрес 100000, г.Ташкент, Кары Ниѐзий, 39, тел. (+99871)-237-

22-67.

Автореферат диссертации разослан « ___» _____________ 2018 года.
(протокол рассылки № ____ от « ___» ________________ 2018 г.)

Т.З.Султонов

Председатель научного совета

по присуждению ученых степеней, д.т.н.

А.А.Янгиев

Ученый секретарь научного совета

по присуждению ученых степеней, д.т.н.

А.М.Арифжанов

Председатель научного семинара при научном совете

по присуждению ученых степеней, д.т.н., профессор

31

ВВЕДЕНИЕ (аннотация докторской диссертации)

Актуальность и востребованность темы диссертации.

Одним из

важнейших вопросов

в мире является рациональное использование водных

ресурсов, создание технологии безопасной эксплуатации гидротехнических и
гидромелиоративных сооружений, совершенствование методов повышения
эффективности и надежности, а также разработка методов прогнозирования
гидравлических процессов в открытых руслах. В этой связи особое значение
имеет повышение эксплуатационной надѐжности оросительных каналов,
совершенствование методов расчета кинематических и динамических
характеристик двухфазного турбулентного потока в оросительных каналах в
земляном русле. В Азии, Африке, Европе, Латинской Америке, Канаде, США и
в других развитых государствах особое внимание уделяется разработке
эффективных методов проектирования оросительных каналов устойчивого
сечения, повышению гидравлической эффективности каналов, а также
обеспечению их эксплуатационной надѐжности.

В мире особое внимание уделяется целенаправленным научно-

исследовательским

работам,

посвященным

разработке

методов

прогнозирования деформационных процессов, внедрение надѐжных и
эффективных технологий в открытых руслах. В этой связи, одной из основных
задач является разработка новых методов и технологий повышения пропускной
и транспортирующей способности оросительных каналов, а также уменьшение
деформационных процессов в статически и динамически устойчивых каналах с
учетом кинематических и динамических параметров турбулентного потока.

В настоящее время в республике ведутся обширные исследования,

направленные на создание новых методов гидравлического расчета
оросительных каналов, изучению факторов, влияющих на совершенствование
рекомендаций, обеспечивающих эффективную эксплуатацию оросительных
каналов, а также определение их условий внедрения. В стратегии действий по
дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 гг. поставлены
задачи, том числе «…сокращение энергоемкости и ресурсоемкости экономики,
широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий,
дальнейшее улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель, развитие
сети мелиоративных и ирригационных объектов»

1

. В решении данных задач

важное значения имеет проведение научно-исследовательских работ,
направленных на разработку рациональных методов проектирования и
эффективной эксплуатации на основе учета факторов, влияющих на
формирование статически и динамически устойчивых оросительных каналов в
земляном русле.

Данное диссертационное исследование в определенной степени служит

выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики
Узбекистан от 7 февраля 2017 года УП-4947 «О стратегии действий по

_____________________________

1

Постоновлении Президента Республики Узбекистан ПФ -4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действии

по дальнейшему развитию Республики Узбекистан»

32

дальнейшему развитию Республики Узбекистан», от 27 ноября 2017 года
УП-3405 «О Государственной программе развития ирригации и улучшения
мелиоративного состояния орошаемых земель на период 2018-2019 годы» и от
25 сентября 2017 года ПП-3405 «О мерах по дальнейшему совершенствованию
системы охраны водных объектов», а также в других нормативно - правовых
документах, принятых в данной сфере.

Соответствие исследования приоритетным направлениям развития

науки и технологий республики.

Данное

исследование выполнено в

соответствии с приоритетным направлением развития науки и технологии
республики V «Сельское хозяйство, биотехнология и экология окружающей
среды».

Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации

2

.

Комплексные научные исследования, направленные на разработку методов
гидравлического расчета устойчивых русл и динамики русловых процессов
ведутся в научных центрах и высших образовательных учреждениях мира, в
том числе, в Бюро мелиорации США, университетах Айова, Колорадо и
Калифорния (США), университете Манчестер (Великобритания), научном
центре электротехники Шату (Франция), Дельфтском университете технологии
(Голландия),

лаборатории

гидравлических

исследований

Сан-Венана

(Франция), научно-исследовательском центре водных и энергетических
проблем (Индия), Пекинском институте энергетики, охраны и комплексного
использования водных ресурсов, институте гидравлических исследований
Хенджоу, Санкт-Петербургском государственном университете водных
коммуникаций (Россия), Российском университете Дружбы народов,
Московском государственном университете природообустройства (Россия),
государственном институте гидрологии (Россия), Всесоюзном научно-
исследовательском институте гидротехники имени Б.Е.Веденеева (Россия),
Сибирском институте инженеров водного транспорта (Россия), Грузинском
политехническом

институте

(Грузия),

Новочеркасском

инженерно-

мелиоративном институте (Россия), Ташкентском институте инженеров
ирригации и механизации сельского хозяйства и научно-исследовательском
институте ирригации и водных проблем при ТИИИМСХ.

В результате проведенных исследований в мире по разработке методов

расчета кинематических и динамических параметров турбулентного потока в
оросительных каналах был получен ряд научных результатов, в том числе:
разработаны численные методы решения математических моделей движения
многофазных сред (Massachusetts institute of technology, США); в результате
модельных исследований обоснована взаимосвязь гидравлических элементов
каналов (G.L.Beichley Division of Research Denver, США); разработана методика

_____________________________________________________________________________________

2

Обзор по теме диссертации выполнен на основе зарубежных https://www.usa.gov/federal-agencies/bureau-of-

reclamation; https://www.usa.gov/federal-agencies/mississippi-river-commission; https://www.enpc.fr/en/laboratories-
research-saint-venant-hydraulics;

www.edf.fr;

www.tudelft.nl;

https://uiowa.edu;

https://www.colorado.edu;

https://www.universityofcalifornia.edu;

https://tu-dresden.de;

worldcat.org/identities;

https://www.tudelft.nl/.../hydraulic.../laboratory-fluid-mecha; www.ngma.su и других источников.

33

гидравлического расчета с учетом касательных напряжений (The Bureau of
Reclamation, США); разработаны эмпирические зависимости для расчета
наносов (The Technical University of Berlin, Германия); разработаны численные
и экспериментальные методы расчета характеристик потока (Institute of water
resources and hydropower research, Китай).

В мире по созданию методов расчета кинематических и динамических

параметров потока в открытых руслах, по ряду приоритетных направлений,
проводятся научные исследования, в том числе: разработка методов расчета
моделирования движения турбулентного потока в открытых руслах;
совершенствование методов гидравлического расчета каналов устойчивого
сечения в земляных руслах; обоснование гидравлических параметров канала с
учетом турбулентности потока и свойств грунта русла канала.

Степень изученности проблемы.

Исследования, посвяшенные развитию

гидравлики открытых русл, получили свое отражение в научных работах
многих ученых. В том числе, теоретические основы турбулентного движения
потока и исследования кинематики и динамики потока подробно раскрыты и
достигнуты положительные результаты в работах А.С.Монина, А.М.Яглома,
И.О.Хинца, И.А.Таусенда, Х.А.Рахматулина, Г.И.Баренблатта, Ю.М.Денисова,
А.Д.Рейнольдса, Ж.Котн-Белло, Л.Прандтля, А.Н.Колмогорова, Б.А.Фидмана,
Д.И.Гринвальда, К.В.Гришанина, А.Д.Гиргидова, В.С.Алтунина, Т.А.Алиева,
М.А.Великанова, В.Графа, К.В.Гришанина, В.К.Дебольского, Ю.А.Ибад-заде,
Х.А.Ирмухамедова,

Х.А.Исмагилова,

А.В.Караушева,

К.Ш.Латипова,

С.Х.Абальянца,

Н.А.Михайлова,

А.М.Мухамедова,

Е.К.Рабковой,

К.И.Росинского,

В.А.Скрыльникова,

Б.А.Фидмана,

В.С.Боровкова

Э.Ж.Махмудова, А.М.Арифжанова, С.И.Худайкулова, Д.Р.Базарова и др.

Выполнены значительные исследования по устойчивости оросительных

каналов, как в республике, так и в дальнем зарубежье. Разработкой теории
устойчивости оросительных каналов и методов расчета каналов устойчивого
сечения занимались в различные годы: С.Х.Абальянц, С.Т.Алтунин,
И.А.Бузунов, В.С.Алтунин, М.А.Великанов, К.В.Гришанин, Б.В.Железняков,
Ю.А.Ибад-заде, И.Ф.Карасев, М.А.Михалев, В.С.Лапшенков, К.Ш.Латипов,
А.М.Мухамедов, В.К.Дебольский, Д.В.Штеренлихт, Р.Р.Чугаев, Е.К.Рабкова,
Н.А.Ржаницын, А.В.Троицкий, Х.Ш.Шапиро, Т.А.Алиев, Р.М.Каримов,
С.О.Курбанов, Н.В.Ханов, Х.Х.Исаков, Х.Х.Ишанов, Д.Лейси, Д.Саймонс и др.
и до сегодняшнего дня разработаны эмпирические и полуэмпирические
взаимосвязи по формированию устойчивого сечения в оросительных каналах в
земляном русле.

На сегодняшний день в Республике несмотря на многочисленные

исследования в оросительных каналах в этом направлении, важнейшие
кинематические и динамические параметры потока, такие как взаимодействие
потока и русла, распределение скоростей и турбулентность потока,
исследованы лишь в первом приближении, вследствие этого достоверность
прогнозирования формирования устойчивого сечения канала, с учетом
транспортирования и отложения наносов, как правило, остаѐтся низкой. В связи

34

с этим, многие проблемы, связанные с теорией взаимодействия потока и ложа
русла, а также формированием устойчивого сечения в деформируемом русле с
учетом турбулентной структуры взвесенесущего потока, недостаточно изучены.

Связь темы диссертации с научно-исследовательскими работами

высшего образовательного учреждения, где выполнена диссертация.

Диссертационная работа выполнена в рамках плана научно-исследовательских
работ Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского
хозяйства: 13/2011 «Разработка универсальных характеристик магистральных и
межхозканалов ирригационных систем» (2011), 3/2012 «Организация
оперативного учета водных ресурсов на основе совершенствования методов и
устройств в лотковых оросительных системах» (2012), КХА-7-079-I
«Совершенствование технических параметров магистральных каналов
ирригационных систем» (2010-2011); 50/2013 «Разработка рекомендаций и
изучение фильтрационных потерь земляных оросительных каналов с учетом
динамики подземных вод (на примере Большого Ферганского канала)» (2013);
2015

«Технология

повышения

гидравлической

эффективности

и

эксплуатационной надежности Ташкентского магистрального канала» (2015),
КХА-7-071 «Разработка эффективных конструктивных параметров сооружений
регулирующих речные наносы» (2012-2014); КХА-7-031-2015 «Оценка
ирригационного значения речных наносов и разработка методов использования
их» (2015-2017).

Целью исследования

является совершенствование оптимальных

гидравлических элементов каналов в земляном русле, с учетом кинематики и
динамики турбулентного потока

Задачи исследования:

определение закономерности формирования поля скоростей и устойчивого

сечения оросительных каналов в земляном русле;

разработка математической модели турбулентного движения потока в

статически и динамически устойчивых оросительных каналах;

обоснование влияния мутности потока и грунта ложа русла при

формировании оросительных каналов устойчивого сечения в земляных руслах;

совершенствование методов расчета кинематических и динамических

параметров потока в оросительных каналах земляного русла, с учетом
взаимодействия потока и ложа русла;

разработка метода гидравлического расчета оросительных каналов

устойчивого сечения в земляном русле.

Обьектами исследования

являются оросительные каналы в земляных

руслах Ташкентской, Ферганской, Кашкадарьинской областей и низовий
р.Амударья.

Предметом исследования

является разработка математических моделей,

алгоритмов, программ на ЭВМ и совершенствование методов гидравлического
расчета оросительных каналов, формирование статически и динамически
устойчивых сечений каналов, с учетом взаимовлияния потока грунта ложа
русла при турбулентном режиме потока.

35

Методы исследования.

В процессе

исследований были использованы

общепринятые методы гидравлических и гидрологических расчетов, обработка
данных натурных исследований, математическая статистика, математическое
моделирование, создание программы расчета для ЭВМ, методы численного
эксперимента.

Научная новизна

дессертационного исследования заключается в

следующем:

усовершенствовано уравнение турбулентного движения потока с учетом

мутности потока в открытых руслах;

разработан алгоритм расчета формирования устойчивого сечения каналов

в земляных руслах, с учетом взаимовлияния турбулентного потока и русла;

разработан метод расчета гидравлических элементов оросительных

каналов в земляном русле, с учетом характеристики грунта ложа русла;

разработан метод расчета распределения скоростей по живому сечению

потока в статически и динамически устойчивых каналах, с учетом кинематики
и динамики турбулентного потока;

усовершенствован метод гидравлического расчета оросительных каналов

на основе полученных новых и обобщенных данных натурных исследований;

усовершенствован

метод

определения

относительной

ширины

деформируемых оросительных каналов на основе параметров, обеспечивающих
гидравлическую эффективность и эксплуатационную надежность каналов.

Практические результаты исследования

заключаются в следующем:

обоснована возможность расчета распределения скоростей турбулентного

потока по живому сечению в статически и динамически устойчивых
оросительных каналах, с учетом мутности потока;

разработана математическая модель формирования устойчивого сечения

каналов с учетом взаимного влияния потока и грунта русла канала;

разработана обобщенная методика гидравлического расчета оросительных

каналов на основе анализа новых и собранных данных натурных исследований;

разработана программа на ЭВМ для расчета относительной ширины

оросительных каналов с учетом структуры турбулентного потока;

разработана программа на ЭВМ для расчета кинематических и

динамических параметров турбулентного потока в статически и динамически
устойчивых каналах.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность полученных

результатов

подтверждается использованием общих законов физики и

апробированных математических способов разработки основных теоретических
положений; проверкой адекватности предложенных методов расчета
параметров потока и русла канала в натурных условиях; сопоставлением
расчетных данных с измеренными данными автора, а также привлечением
данных других исследователей.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследований заключается в учете
взаимовлияния турбулентного потока и грунта ложа русла при формировании

36

оросительных каналов в земляном русле, совершенствовании математической
модели движения турбулентного потока в открытых руслах с учетом мутности
потока, разработке метода расчета гидравлических параметров с учетом
характеристики грунта ложа оросительных каналов в земляном русле.

Практическая значимость результатов исследований заключается в

достижении экономической эффективности за счет уменьшения земляных
работ, повышения пропускной и транспортирующей способности потока, в
достижении сокращения строительных и эксплуатационных расходов за счет
учета мутности, кинематики, динамики и других факторов при расчете
параметров турбулентного потока, обеспечении гидравлической эффективности
и эксплуатационной надѐжности оросительных каналов в земляном русле.

Внедрение результатов исследования.

На основе полученных

результатов динамики движения потока в оросителных каналах земляного
русла:

метод расчета распределения скоростей потока по живому сечению

турбулентного потока в статически и динамически устойчивых каналах
внедрѐн в Нижне-Амударьинском бассейновом управлении ирригационных
систем и на канале Миришкор Министерства сельского и водного хозяйства
(справка Министерства сельского и водного хозяйства Республики Узбекистан
от 26 января 2017 года). В результате создана возможность уменьшения
земляных работ на 4-6 % и повышения пропускной способности каналов на
5-10 %;

метод расчета формирования устойчивого сечения в земляном русле с

учетом взаимовлияния русла и турбулентного потока внедрѐн на канале
Паркент Министерства сельского и водного хозяйства (справка Министерства
сельского и водного хозяйства Республики Узбекистан от 26 января 2017 года).
В результате создана возможность повышения оперативности расчета расхода
воды в 2-3 раза и точности замера на 4-6 %;

метод расчета гидравлических параметров потока с учетом характеристики

грунта ложа русла внедрѐн на Большом Ферганском канале Министерства
сельского и водного хозяйства (справка Министерства сельского и водного
хозяйства Республики Узбекистан от 26 января 2017 года). В результате создана
возможность оперативного определения реального коэффициента полезного
действия оросительных каналов в земляном русле в зависимости от колебания
уровня воды;

метод расчета гидравлических параметров деформируемых оросительных

каналов внедрѐн в магистральном канале Ташкент Министерства сельского и
водного хозяйства (справка Министерства сельского и водного хозяйства
Республики Узбекистан от 28 января 2017 года). В результате создана
возможность повышения пропускной способности оросительных каналов в
земляном русле на 6-10 %.

Апробация результатов исследования.

Результаты исследования

обсуждены и одобрены на научных конференциях международного,

37

республиканского и институтского значения, в том числе 5 в международных и
4 в республиканских научно-практических конференциях.

Опубликованность результатов исследования

. По теме диссертации

опубликовано 32 научных работ, из них в научных издательствах,
рекомендованных Высшей Аттестационной Комиссией Республики Узбекистан
по защите диссертации доктора наук (DSc) 16 статей, из них 2 в зарубежном
журнале, 2 монографии и 6 свидетельств на программу ЭВМ.

Стуктура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из

введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и
приложения. Объем диссертации составляет 197 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обоснована необходимость и важность проведѐнных

исследований в Узбекистане и мире, сформулированы цель и задачи, объект и
предмет исследований, показано соответствие исследования приоритетным
направлениям развития науки и технологий республики, раскрыты научная
новизна и практические результаты исследований. Приведены теоретическая и
практическая значимость полученных результатов, внедрение результатов
исследований, сведения об опубликованных работах и структуре диссертации.

В первой главе диссертации

«Современное состояние исследования

динамических и кинематических характеристик потока в каналах в
земляном русле»

приведен аналитический обзор результатов теоретических и

практических работ учѐных по изучению кинематики и динамики
турбулентного потока в оросительных каналах в земляном русле.
Рассматриваются теоретические основы движения потока в руслах.

Как известно теория любого процесса, предполагает наличие четко

сформулированных общих положений. В общих положениях должны быть
приведены конкретные представления о формах проявления процесса, его
движущих силах, факторах, влияющих на развитие процесса. Без этих
положений невозможно ни создание математической модели процесса, ни
разработка обоснованных и надежных методов его расчета и прогноза. С этой
точки зрения проанализированы работы, посвященные созданию теоретической
основы движения потока с наносами и без них. Турбулентность потока
воздействует на процессы взаимодействия потока и русла, формирует
кинематическую структуру потока и определяет условие устойчивости частиц
грунта смоченной поверхности дна канала, что имеет важное значение при
решении задач, связанных с проектированием каналов.

Анализ работ в этом направлении показывает, что в результате этих

исследований предложены различные полуэмпирические и эмпирические
зависимости, основанные на полуэмпирических теориях турбулентности.
Однако, сложность их использования в практических расчетах связана с
определением множества параметров, которые не всегда поддаются измерению.

38

С другой стороны, эмпирические зависимости пригодны для тех случаев, для
которых они получены, естественно, сужается область их применения.

К настоящему времени уже накоплен большой материал, полученный как в

лабораторных, так и в натурных условиях, характеризующий структуру
турбулентного потока о взаимодействии жидкой и твердой фаз взвесенесущего
потока. Однако, эти исследования не нашли еще широкого применения при
решении задач русловых потоков. Поэтому проведение систематических и
обширных натурных и экспериментальных исследований физических
процессов, происходящих при движении жидкости, является одной из
первоначальных задач решения проблем русловых потоков.

Анализ последних работ в этом направлении показывает, что широкое

применение в решении практических задач получила теория движения
взаимопроникающих

многофазных

смесей,

сформулированная

Х.А.Рахматулиным в дальнейшем развита в работах Д.Ф.Файзуллаева,
Р.И.Нигматуллина, К.Ш.Латипова, А.И.Умарова, А.М.Арифжанова и др. В этом
направлении анализ работ последних десятилетий показывает, что для решения
практических задач успешно используется модель турбулентного движения
жидкости, разработанная К.Ш.Латиповым и, в дальнейшем, нашедшая своѐ
развитие в работах ряда исследователей.

Согласно указанной модели, осредненные уравнения движения

турбулентного потока, запишем в следующем виде:

для первой фазы























































































































































































































































































































.

2

,

2

,

2

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

z

y

x

F

w

w

K

Lw

dy

dw

dz

dv

f

y

dz

du

dx

dw

f

x

dz

dw

f

z

dt

dw

F

v

v

K

Lv

dy

dw

dz

dv

f

z

dy

dv

dx

du

f

x

dy

dv

f

y

dt

dv

F

u

u

K

Lu

dx

dw

dz

du

f

z

dx

dv

dy

du

f

y

dx

du

f

x

dt

du































для второй фазы (1)























































































































































































































































































































;

2

,

2

,

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

z

y

x

F

w

w

K

Lw

dy

dw

dz

dv

f

y

dz

du

dx

dw

f

x

dz

dw

f

z

dt

dw

F

v

v

K

Lv

dy

dw

dz

dv

f

z

dy

dv

dx

du

f

x

dy

dv

f

y

dt

dv

F

u

u

K

Lu

dx

dw

dz

du

f

z

dx

dv

dy

du

f

y

dx

du

f

x

dt

du































где:

z

u

w

y

u

x

u

u

t

u

dt

du



























;

u

;

w

;



-

скорости потока, соответственно в проекциях на оси координат;

x

P





;

2

1

,

f

f

-

концентрация фаз;

y

P





;

z

P





- градиент давления;

x

F

,

у

F

,

z

F

- проекция массовых сил;

39

2

1

,





- коэффициент динамической вязкости фаз;

2

1

,





– плотности фаз;

L

- параметр, учитывающий турбулентность потока;

К

- коэффициент взаимодействия фаз.

Применение уравнения (1) для решения поставленных задач в открытых

руслах с учетом турбулентных характеристик потока, требует оценки
параметров, входящих в уравнение (1).

При движении жидкости в трубопроводах и в гладких поверхностях

значение

L

приводится в работах К.Латипова, А.Арифжанова, Х.Илхомова и

других исследователей. Что касается открытых русел, то определение значения
“

L

” намного усложняется. Потому что, при определении значения “

L

” в оценке

взаимовлияния потока и русла, должны учитываться параметры турбулентного
потока и грунта ложа русла. В отличии от предыдущих работ, исследования в
этом направлении позволили определить значения

L

1

, L

2

и

K

в случае

однофазного и двух фазного течения потока в оросительных каналах. Здесь,
исходя из концепции взаимосвязи кинематики потока с механическими
параметрами русла, параметр L определяем в зависимости от режима движения
потока и характеристики русла. Вводя безразмерный параметр “

La

”, имеем

h

Lh

La

/

2



. Имея ввиду, что коэффициент

La

зависит от плотности, вязкости,

скорости и шероховатости русла

)

,

,

,

(





u

f

La





. Согласно теории

размерностей, можно получить следующую связь безразмерных величин для

)

(Re,

n

f

La



где,

Re

- число Рейнольдса;



-высота выступов шероховатости;

n - коэффициент шероховатости,

В конечном итоге, для

La

получим следующее выражение:



n

igh

La

3

0025

.

0



(2)

отсюда, по зависимости



2

Lh

La



получим следующую зависимость для

коэффициента турбулентного обмена:

h

ig

n

L

0025

,

0





(3)

Таким образом, предлагается новая зависимость для определения “L”, где

учитываются параметры потока и русла. Удобство предложенной зависимости
заключается в том, что параметры, входящие в уравнение сравнительно легко
получить по результатам измерений. Оценивая основные параметры, входящие
в уравнение (1), описываем профиль осредненной скорости.

Во второй главе диссертации «

Модель расчета гидравлических

характеристик каналов устойчивого сечения

» приводятся результаты

разработки модели расчета канала устойчивого сечения с учетом
кинематических характеристик турбулентного потока. Как известно, основные
задачи при проектировании и расчѐте каналов - это назначение ширины канала

40

по урезу воды, средней и максимальной глубины и формы русла,
обеспечивающей устойчивость канала.

При этом, отдельно рассматриваются статически устойчивые и

динамически устойчивые сечения каналов. При определении статически
устойчивых каналов придерживаются такой концепции - статически
устойчивый. С этой точки зрения рассматривались следующие методы расчета
каналов:

метод влекущей силы, метод допускаемых скоростей, метод режимной

теории, метод морфометрических зависимостей.

Однако, анализ работ показывает, что в каждом из методов, во-первых,

расчет каналов ведется при определенных условиях его работы, во-вторых,
расчеты построены исходя из различных подходов и положений в оценке
факторов, обеспечивающих устойчивость их расчетных параметров при
эксплуатации каналов. Поэтому сравнивать результаты расчетов между собой с
точки зрения выбора оптимальных размеров канала представляется очень
сложным.

Анализ работ, выполненных в этом направлении показывает, что

нарушение устойчивости канала вызывается несоответствием поперечных
размеров его русла. Поскольку устойчивость русла при протекании любого
расхода связывается с величиной осредненной скорости, (которая при
проектировании каналов принимается в зависимости от характеристик грунта
ложа) то одним из факторов, влияющих на процесс русло формирование
сечения канала, остается определяющим фактором кинематической
характеристики потока. Русло при этом стремится принять устойчивую форму,
соответствующую кинематической структуре потока.

Теоретические и натурные подходы ряда исследователей К.Ш.Латипова,

А.М.Мухамедова, Е.К.Рабковой, Р.М.Каримова и других, показывают, что
форма русел, сформированных потоком, имеет криволинейные очертания.

Для разработки формы поперечного сечения канала, исходим из уравнения

движения

потока.

Первоначально

рассмотрим

каналы

статической

устойчивости. В случае установившегося равномерного движения система
уравнений движения турбулентного потока,

,

0







t

u

0







x

u

, из системы уравнений

(1), получим следующее уравнение:

gi

Lu

z

u

y

u























2

2

2

2

, (4)

Решая уравнение (4), при

0



u

на контуре сечения русла



и граничных

условиях

0



y

,

0







y

u

и

0



z

,

0







z

u

,

где, ось

oz

направлена по вертикали, ось

oy

по горизонтали поперек

поверхности потока. Тогда, в силу симметричности течения, контур сечения
русла описывается симметричной функцией, для статически устойчивых
каналов. Решение дифференциального уравнения (4), принимаем в следующем
виде:

41







.

1

1

1

1

1

1

1

































h

ch

z

ch

b

ch

y

ch

h

b ch

ch

h

ch

b

ch

L

g i

u



















(5)

Тогда, соблюдая условие постоянства сопротивления по смоченному

периметру из уравнения (5), получим выражение, описывающее форму сечения
канала:

0

1

1

1

1

1















h

ch

z

ch

b

ch

y

ch









(6)

Определяя значение

h

max

, в зависимости от допустимого касательного

напряжения для заданного грунта, иходя из граничных условий, функцию
формы сечения можно представить в следующем виде:



































1

)

1

(

)

1

1

1

(

b

ch

h

ch

z

ch

arcch

y

, 7)

где,

b -

ширина канала по верху;

h

- глубина канала.

При определение динамической устойчивой формы сечения канала,

учитывая влияние второй фазы и размываемость русла уравнения (7) запишем в
следующем виде:

.

1

)

1

(

1

1

1







































b

ch

h

ch

z

ch

A

arcch

y









(8)

где,

)

(

2

2

1

1







f

f

gi

L

A





Отличительной стороной предлагаемого подхода является то, что здесь

заранее не задается форма поперечного сечения канала, а она вытекает
непосредственно из самого уравнения движения потока.

В третьей главе диссертации

«Натурные и лабораторные исследования

в оросительных каналах»

представлены результаты натурных исследований

характеристик потока в оросительных каналах и факторы, влияющие на
формирование устойчивого сечения канала.

Натурные исследования проводились в различных каналах ирригационных

систем Республики Узбекистан в зависимости от их режима работы в течении
периодов с 2006 по 2016 гг. Исследования проводились на характерных
участках каналов. Для исследований отобраны каналы, охватывающие широкий
диапазон условий. Среди них каналы, питающиеся относительно чистой водой

кг

м

,

каналы Ташкентской области - магистральные каналы Ташкент и

Паркент, а также Большой Ферганский канал Ферганской области и каналы,
транспортирующие большое количество взвешенных наносов, магистральный
канал Миришкор Кашкадарьинкой области, каналы в низовьях Амударьи -
Каттагар, Энасай и др. Основной целью исследований являлось изучение
формирования устойчивого сечения в различных грунтовых условиях ложа их
русл, концентрации взвешенных наносов и формирования кинематических и
динамических

параметров

потока.

Методика

проведения

натурных

42

исследований,

аналогична

известным

методикам

гидрометрических

исследований.

Данные натурных измерений на каналах низовий реки Амударьи

Каттагар, Бес-жап, Обод-жап, Торт-сага, насыщенных взвешенными
наносами

к

,

позволили оценить предложенную методику расчета

распределения скоростей по глубине потока в случае двухфазного потока.
Натурные исследования на канале Паркент проводились на участках ПК 475+00
и ПК 540+00, Ташкент ПК 257+00 и ПК 318+00 и на БФК ПК 2000+00 и ПК
2100+00, результаты которых приводятся на рисунках 1-4.

В целях проверки надежности предложенных зависимостей по расчету

распределения осредненной скорости по глубине потока, для сравнительного
анализа существующих методов расчета использованы натурные данные,
полученные автором на каналах Паркент, Ташкент и БФК, а также данные
других исследователей. Также в этой главе приводятся результаты натурных
исследований по формированию статически и динамически устойчивых
сечений каналов. Результаты натурных исследований использованы для оценки
формирования устойчивого сечения оросительных каналов. Был осуществлен
сравнительный и сопоставительный анализ с результатами натурных и
лабораторных исследований ряда исследователей, в том числе исследований
автора.

Как показывают результаты натурных и лабораторных исследований,

каналы, проходящие в легко деформируемых грунтах, всегда подвержены
размыву или заилению. Когда под воздействием руслового процесса
сформировано устойчивое русло, то процесс такого взаимообмена
сбалансирован, отсутствуют однонаправленные деформации, русло находится в
устойчивом состоянии.

Натурные исследования, проведенные на каналах Паркент, Ташкент и

БФК, дали возможность оценить формирование статически устойчивого
сечения оросительных каналов в земляном русле. При динамической
устойчивости предельным состоянием является русло динамического
равновесия, при котором осуществляется полный транзит наносов без
отложений или дополнительное насыщение за счет размыва.

При исследовании формирования динамически устойчивых каналов, как

уже выше отмечено, выбраны каналы низовий Амударьи и канал Миришкор. В
настоящее время, еще не выяснена природа формирования сечения канала, в
теоретических зависимостях, поэтому широкое развитие получил косвенный
метод, когда характеристики устойчивых каналов определяются на основе
статистической обработки материалов наблюдений на эксплуатируемых
каналах, работающих в устойчивом режиме, без размыва и заиления.

Натурные исследования на каналах низовий Амударьи и на канале

Миришкор позволили сделать вывод, что формирование динамически
устойчивых сечений связано с многочисленными факторами, т.е.
динамическими и кинематическими характеристиками потока. Натурные

43

исследования проводились в период 2005-2016 гг., отдельные результаты
которых приводятся на рис. 5-10.

Рис. 1. Результаты натурных

исследований на канале Паркент

(ПК 475+00)

Рис. 2. Результаты натурных

исследований на канале Ташкент

(ПК 318+00)

Рис. 3. Сопоставление расчетных и

измеренных данных на канале

Ташкент (ПК 318+00).

Рис. 4. Сопоставление расчетных и

измеренных данных на канале БФК

(ПК 2100+00).

Анализ данных натурных измерений поперечных сечений каналов

показывает, что, несмотря на то, что каналы проектировались как инженерные
сооружения с четко регламентированными скоростями, расходом и глубиной,
их русла деформированы при взаимодействии с потоком, что привело к
изменению геометрических и кинематических параметров каналов.

Из рис. 7-10 видно, что во всех случаях поперечные профили русел

каналов приобрели криволинейное очертание, соответствующее направлению
формирования устойчивых поперечных сечений, в которых скоростные
характеристики потока и форма русла находятся в определенной динамической
взаимосвязи.

Для проверки предложенной зависимости было произведено сравнение и

сопоставление расчетных данных с натурными и лабораторными данными ряда
исследователей. Здесь были использованы результаты лабораторных
исследований

Е.К.Рабковой,

Р.М.Каримова,

Х.Х.Ишанова;

натурные

исследования М.М.Селяметова на каналах Волга-Урал, К.Байманова на канале

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

y/h

u/u

max

расчетная
измеренная вертушкой ГР-21
измеренная трубкой Пито

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1

y/h

u/u

max

расчетная
измеренная вертушкой ГР-21
измеренная трубкой Пито

0

0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

y/h

u/u

max

расчетная
измеренная
логаримический
параболический
степенной

0

0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9

1

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

y/h

u/u

max

расчетная
измеренная
логорифмический
параболический
степенной
эллептический

44

Кегейли, а также автора на каналах Паркент, Ташкент, БФК, Миришкор, Май-
жап, Бес-жап, Энасай и Рисовый (рис. 11-16).

Рис. 5. Поперечное сечения канала

Ташкент

Рис. 6. Поперечное сечение канала

БФК

Рис. 7. Поперечное сечение канала

Миришкор ПК 245+00

Рис. 8. Поперечное сечение канала

Рисовый

Рис.9. Поперечное сечение канала

Бес-жап

Рис. 10. Поперечное сечение

канала Энасай

Сравнительный анализ предложенной формулы с лабораторными и

натурными данными ряда исследователей, а также с натурными данными,
полученными

автором,

показывает

преимущество

и

возможность

использования предложенной методики для расчетных целей.

В четвѐртой главе диссертации

«Технико-экономические расчеты

оросительных каналов в земляном русле»

приводятся результаты анализа

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13 -11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

11

13

h, м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

10

20

30

40

50

h,м

b, м

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

20

40

60

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

5

10

15

h, м

b, м

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0

20

40

60

h, м

b, м

45

факторов, влияющих на гидравлическую эффективность и надѐжность
оросительных каналов.

В настоящее время большая часть оросительных систем и технических

средств орошения

эксплуатируется

со

значительным превышением

нормативных сроков. Состояние большинства каналов характеризуется
ухудшенным техническим состоянием: наблюдается деформация русел
каналов, их размыв и заиление, разрушение облицовок и швов; зарастание дна
и откосов водной растительностью; значительны потери воды на фильтрацию;
изменение режима и условий эксплуатации. Необходимо отметить также
негативное влияние изношенности и низкой эксплуатационной эффективности
элементов оросительных систем на мелиоративное состояние прилегающих
территорий.

Существующие оросительные системы построены, в основном, в земляном

русле и только около 15-20 % общей длины каналов оборудованы
противофильтрационными облицовками, что приводит к большим потерям на
фильтрацию и снижение их коэффициента полезного действия (КПД) при
эксплуатации. При этом КПД большинства оросительных систем по проектным
данным составило около 74-75 %; в настоящее время в которых они
проектировались те условия не наблюдаются из-за множеств факторов,
определяющих эффективную работу оросительных каналов. В результате
коэффициент полезного действия составляет 0,54-0,64, т.е. около 46-36 % всей
воды, транспортируемой от водозабора до орошаемого поля, теряется на
фильтрацию из оросительных каналов.

При низких КПД оросительных каналов возникает необходимость

увеличения забора воды, а следовательно, и увеличения размеров каналов и
гидротехнических сооружений. По данным МСВХ Республики Узбекистан
среднее значение КПД каналов оросительных систем в земляном русле
составляет 0,64, а КПД ряда оросительных каналов межхозяйственной сети 0,83
и внутрихозяйственной сети 0,79. КПД оросительных каналов, расположенных
в низовьях р.Амударья не превышает 0,56-0,61.

Рис. 11. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале Ташкент

Рис. 12. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале БФК

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213

h, м

b, м

измеренная

расчетная

М.М.Селяметов

Р.М.Каримов

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

h, м

b, м

расчетная

измеренная

М.М.Селяметов

Р.М.Каримов

46

Рис. 13. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале Паркент.

Рис. 14. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале Май-жап.

Рис. 15. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале Бес-жап.

Рис. 16. Сопоставление результатов

расчета с натурными данными на

канале Энасай.

Эти данные свидетельствуют о низкой гидравлической эффективности и

больших потерях не только на каналах в земляном русле, но и на каналах с
противофильтрационными покрытиями, которые превышают допускаемые
значения. Поэтому важное значение имеют уточнение, выработка и внедрение в
практику рациональных, экономичных методов расчета и проектирования
оросительных каналов. Одним из важнейших моментов в этой проблеме
является вопрос определения морфометрических параметров, соответствующих
условию устойчивости поперечных сечений каналов.

На основе разработанной модели расчета формы сечения каналов,

предложена следующая расчетная формула для относительной ширины
оросительных каналов в земляном русле, обеспечивающая устойчивость
сечения канала.























1

1

ln

1

h

ch

h

sh

h

ch

h

sh

gi

h

B

доп















, (9)

где,

B

- ширина канала по урезу воды,

.

Полученный результат сравнивался с данными натурных измерений в ряде

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-13-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213

h, м

b, м

измеренная

расчетная

М.М.Селяметов

Р.М.Каримов

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112

h, м

b, м

расчетная

измеренная

Е.К.Рабкова

Р.М.Каримов

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

h, м

b, м

расчетная

измеренная

Е.К.Рабкова

Р.М.Каримов

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-34 -30 -26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2

6 10 14 18 22 26 30 34

h, м

b, м

расчетная

измеренная

Е.К.Рабкова

Р.М.Каримов

47

каналов Республики Узбекистан, результаты которых приводятся в табл. 1, где
также нанесены расчетные и измеренные данные автора.

Таблица 1

Результаты сопоставления предложенного метода с методами других

авторов

Наименование
канала

Q,
м

3

/с

Относительная ширина по верху, β

по

В.С.Алтунину

по

С.А.Гиршкану

по

Е.К.Рабковой

Измерен-

ные

Предло-

женные

Ташкент

74

11,7

10,3

10,2

9,5

9,7

Хандам

10

8,2

7,8

7,2

6,4

6,5

Паркент

26

8,7

7,5

7,5

9,4

9,2

БАК

100

10,9

9,5

10,9

10,3

10,8

БФК

36

9,7

9,1

8,8

11,8

12,0

Миришкор

100

12,0

13,2

11,5

11,5

11,6

Кегейли

140

12,7

11,8

11,6

13,0

12,8

Куваныш-жарма 185

13,9

12,6

12,3

14,2

13,8

Суенли

130

12,8

11,3

11,4

10,0

10,3

Параллельный

140

26,0

11,5

11,6

9,9

10,1

Кызкетген

400

16,0

15,4

14,3

18,4

18,3

Анализ результатов показывает, что причиной большого разброса точек

является недоучет множества факторов, характеризующих ход формирования
гидравлических параметров в зависимости от режима движения, а также
взаимодействия потока и грунта ложа русла. Как видно из табл. 1, при одних и
тех же условиях относительная ширина каналов по сушествующим методам
имеет значительные отклонения с измеренными параметрами по сравнению с
предлагаемым вариантом.

На основе выше изложенного нами проанализированы гидравлические

параметры каналов, обеспечивающие гидравлическую эффективность
оросительных каналов в земляном русле. Для оценки допустимых изменений
гидравлических параметров каналов в процессе эксплуатации нами построены
универсальные характеристики каналов. Результаты расчетов с указанием
широкого выбора гидравлических параметров приводятся на рис. 17-24.

Рис. 17. Универсальная

характеристика канала Ташкент

Рис. 18. Универсальная

характеристика канала Паркент

0

10

20

30

40

50

60

70

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0,8

0,9

1

1,1

1,2

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0,7

0,8

0,9

1

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

48

Рис. 19. Универсальная

характеристика канала БФК

Рис. 20. Универсальная

характеристика канала Миришкор

Рис. 21. Универсальная

характеристика канала Торт-сага

Рис. 22. Универсальная

характеристика канала Обод-жап

Рис. 23. Универсальная

характеристика канала Бес-жап

Рис. 24. Универсальная

характеристика канала Каттагар

Проведенные

исследования

способствуют

определению

границ

возможного изменения параметров потока, сохраняя устойчивость. Меняя
кинематические характеристики потока на незначительную величину, можно
добиться и уменьшения площади поперечного сечения и смоченного
периметра. А это, как правило, приводит к уменьшению объема земляных работ
и увеличению транспортирующей способности потока. В связи с этим,
желательно приближаться к гидравлически наивыгоднейшему живому сечению
канала.

В пятой главе диссертации

«Транспортирующая способность

оросительных каналов в земляном русле

» представлены оценка влияния

динамических параметров на пропускную способность каналов, а также
методика расчета распределения осредненных скоростей в динамически
устойчивых каналах.

Результаты анализа натурных исследований показываю, что в ряде случаев

транспорт взвешенных наносов является одним из основных факторов,

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,87

0,92

0,97

1,02

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,5

1

1,5

2

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

-10

10

30

50

70

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

-10

10

30

50

70

90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,4

0,5

0,6

0,7

b; x, м

h, м

v, м/с

v=f(h)

v=f(b)

v=f(x)

49

определяющих размеры поперечного сечения каналов и поэтому при
проектировании каналов учет транспортирующей способности потока является
одним из основных проблем надѐжной эксплуатации оросительных каналов в
земляном русле.

Процесс транспорта русло формирующих наносов в турбулентном потоке

является одним из сложных физических процессов, обусловленных
множеством факторов: гидромеханические характеристики водного потока и
физико-механические характеристики наносов; геометрические размеры частиц
наносов, форма частиц, плотность частиц грунта, плотность русловых
отложений, гидравлическая крупность, средняя скорость потока, допускаемая
неразмывающая скорость потока, фактическая скорость потока, относительная
шероховатость русла, коэффициент подвижности наносов, вес частиц,
гранулометрический состав грунта, глубина потока, уклон, расход воды,
грядовая форма дна, параметр турбулентности зерен наносов и т.д.

При движении воды, вследствие турбулентного характера течения,

твердые частицы могут находиться во взвешеннном состоянии в тех случаях,
когда вертикальная составляющая скорости течения потока превосходит
гидравлическую крупность частиц. При обратном соотношении частицы могуть
осаждаться на дно, и начнется аккумуляция наносов или влечение их по дну.
Вертикальная составляющая вектора скорости растет с увеличением скорости
течения.

Получается что, чем больше скорость, тем более крупные частицы

находятся во взвешенном состоянии. По мере передвижения вниз по течению в
связи с общим уменьшением скоростей течения, размеры частиц, находящихся
во взвешенном состоянии будут уменьшаться, а аккумуляция наносов
усиливается.

Таким образом, поток обладает определенной транспортирующей

способностью, т.е. способностью переносить определенное количество наносов
данной крупности при определенных гидравлических характеристиках.
Транспортирующая способность характеризуется либо предельным расходом
взвешенных наносов, который способен транспортировать поток, либо средней
мутностью, отвечающей насышенности потока наносами, при которой
проявляется транспортирущая способность потока.

Для совершенствования метода расчета распределения скоростей по

глубине двухфазного потока, в случае установившегося равномерного
движения сред

,

0















dt

du

при этом граничными условиями для решения уравнения

(1) служили:

на поверхности канала:

 

0

0



dy

du

,

 

;

0

0



dy

du

s

на дне канала:

 

,

0



h

u

 

.

0



h

u

s

Для двухфазной среды система уравнений (1) является нелинейной.

Нелинейность уравнений вызвана коэффициентом сил взаимодействия между
фазами

K

и коэффициентом турбулентного обмена между слоями твердой

который, в свою очередь, зависит от искомой величины – местной скорости

50

несущей фазы.
С учетом вышеизложенных локальных составляющих силы инерции фаз и

остальных составляющих систему уравнения записываем в виде:























.

,

2

1









t

u

t

u

s

s

(10)

здесь,

t

-время. С учетом постоянства параметров

s

и

μ

принимаем.







 







;

1

1

1

2

2

1

gi

s

Lu

s

u

u

K

y

u

s

s



























(11)





.

2

2

2

gi

s

u

sL

u

u

K

y

u

s

s

s

s

s





















Вводим дискретные координаты





j

k

,

с равномерными шагами

y



,



согласно

y

j

y

k

t







,



. Дискретные искомые – скорости несущей и несомой

фаз обозначим через

k

j

u

и

k

sj

u

в соответствии с координатами





y

t

,

. В

частности, для начала отсчета фиктивного времени, имеем:























h

L

ch

y

j

L

ch

L

gi

v

u

j

j







/

/

1

0

0

.

(12)

Для численного решения задачи можно использовать явные и неявные

схемы аппроксимации. Остановимся на неявной схеме. Используя метод
прогонки шаг по глубине принимаем в виде

y

N

h

y

/





, где,

y

N

- количество

дискретных отрезков на всей глубине канала. Шаг по времени выбираем
согласно условию

2

y







. Операции вычисления проводились на ЭВМ с

использованием пакета программ Delphi, для чего была составлена
вычислительная программа. Результаты численного расчета дают качественную
и количественную оценку влияния взвешенных частиц на структуру
турбулентного взвесенесущего потока. По результатам численного расчета
описана закономерность формирования поля скоростей несущей жидкости и
взвешенных частиц.

Результаты численного расчета с использованием данных натурных

исследований на канале Миришкор показывают, что величина относительной
продольной скорости равна гидравлической крупности, только с поправкой на
стеснение.

В шестой главе диссертации

«Рекомендации по практическому

использованию результатов исследований

» представлены разработанные

рекомендации по практическому использованию результатов исследований.
Дается пример гидравлического расчета канала по предлагаемому методу. Для
удобства использования расчетных формул предлагаются табличные и
графические материалы. Приведены алгоритмы и программы расчета
гидравлических элементов канала при различных значениях расхода и
механических параметров ложа русла. По результатам натурных исследований
представлены рекомендации по рациональной эксплуатации оросительных
каналов. Выполнен гидравлический расчет канала статически и динамически
устойчивого сечения, который использован для увеличения пропускной

51

способности оросительных каналов Миришкор, БФК, Май-жап, Бес-жап,
Каттагар, Энасай, Рисовый. Предложенные расчетные зависимости могут быть
использованы при проектировании и реконструкции каналов, а также при
прогнозе русловых деформации в каналах.

В работе также предложен расчет значений средней скорости, который

использован, как расчетная формула при гидравлических измерениях в
натурных условиях.

Здесь же приводятся рекомендации по использованию предложенных

методов расчета в практических целях, оценка влияния динамических
параметров на пропускную способность каналов, а также методика расчета
распределения осредненных скоростей в статически и динамически устойчивых
каналах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенных исследований по теме докторской (DSc)

диссертации “Динамика течения потока в оросительных каналах земляного
русла” состоят в следующем:

1.

Выполненный обзор теоретических и экспериментальных разработок

показывает, что одним из наиболее важных и сложных вопросов
проектирования, строительства и обеспечения надѐжной эксплуатации
оросительных каналов является комплексное решение задачи по определению
формы сечения каналов с учетом взаимного влияния турбулентного потока и
грунта ложа русла (Сертификат, DGU 02086). Данные исследования дают
возможность в широком диапозоне оценить деформационный процесс и
определение параметров потока в оросительных каналах.

2.

На основе анализа и обобщения, имеющихся теоретических и

экспериментальных исследований в области динамики русловых потоков
усовершенствована математическая модель, описывающая установившееся
движение потока в открытых руслах, с учетом насыщения потока наносами. В
результате создается возможность взаимосвязи формирования параметров
русла и потока в статически и динамически устойчивых сечениях каналов.

3.

Разработана методика расчета формирования поля скоростей в

статически и динамически устойчивых каналах с учетом турбулентных
характеристик и наличия взвешенных наносов в потоке. Обоснована данными
натурных исследований возможность использования предложенных методов
для практических расчетов (Сертификат, DGU 004730).

Разработанные

аналитические формулы дают возможность определения значения параметров
потока.

4.

Развивая концепции взаимовлияния формы сечения русла с

кинематической структурой потока, разработана математическая модель,
позволяющая оценить кинематическую структуру турбулентного потока для
статически и динамически устойчивых сечений каналов. В результате создаѐтся
возможност расчета поля скоростей в статически и динамически устойчивых
каналах.

52

5.

Методика расчета формирования поля скоростей потока апробирована

по данным натурных измерений и экспериментальных исследовании различных
авторов, а также по натурным данным автора на каналах Ташкент, Паркент,
БФК, Миришкор, Энасай, Рисовый, Май-жап, Бес-жап, и Торт-сага. В
результате появилась возможность повышение точности измерение расхода
воды на 4-6% и оперативности замеров на оросительных каналах в 4-6 раз.

6.

На основе анализа лабораторных и натурных данных ряда

исследователей,

а также натурных измерений автора на оросительных каналах

Ташкент, Паркент, БФК, Миришкор, Энасай, Рисовый, Май-жап, Бес-жап,
Торт-сага и др. разработана методика кинематических и морфометрических
параметров потока в статически и динамически устойчивых оросительных
каналах в земляном русле (Сертификат, DGU 02085). Проведены
сравнительный и сопоставительный анализы результатов расчета по
предложенным методам расчета с натурными и лабораторными данными
(Е.К.Рабковой, Р.М.Каримова, Х.Х.Ишанова, М.М.Селяметова и др). В
результате на основе универсальных характеристик каналов создана,
возможность определения оптимальных гидравлических параметров (β, b, χ,

).

7.

Описано и анализировано техническое состояние ряда оросительных

каналов (Ташкент, Паркент, Хандам, БФК, Миришкор, Кегейли, Каттагар, Май-
жап, Бес-жап, Торт-сага и т.д.) с точки зрения гидравлической эффективности и
эксплуатационной надѐжности, работающих в разных климатических и
грунтовых условиях, а также режимах их эксплуатации. В результате на основе
универсальных характеристик каналов создана возможность определения
оптимальных гидравлических параметров.

8.

Развивая методы определения морфометрических параметров каналов

устойчивого сечения предложена новая аналитическая зависимость для
определения относительной ширины оросительных каналов в земляном русле,
обеспечивающая гидравлическую эффективность и эксплуатационную
надѐжность оросительных каналов в земляном русле, что дает возможность
определения относительной ширины оросительных каналов (Сертификат, DGU
04573).

9.

По результатам выполненных исследований разработаны методы и

рекомендации по расчету гидравлических параметров потока и формирования
статически и динамически устойчивых русел каналов в связных и несвязных
грунтах с учетом гидравлических и гидрогеологических условий. В результате
обеспечивается эксплуатационная надежность и гидравлическая эффективность
оросительных каналов.

10.