РОЗРАХУНОК ЗБІРНИХ ДРЕНАЖНИХ ТРУБОПРОВОДІВ ЗМІННОГО ПЕРЕРІЗУ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2025.52.39-45Ключові слова:
збірний дренажний трубопровід, гідравлічний коефіцієнт тертя, коефіцієнт фільтрації, фільтраційний опір, змінна витратаАнотація
В даній роботі на основі проведеного аналізу системи диференційних рівнянь, що описують рух рідини зі змінною витратою у збірних напірних дренажних трубопроводах змінного (такого, що збільшується) за довжиною перерізу, розроблена методика розрахунку гідравлічних характеристик і конструктивних параметрів даних труб. Розглянуто найбільш загальний випадок роботи горизонтального збірника при наявності над трубою рівня ґрунтових вод. Досліджено варіант функціонування збірного трубопроводу, при якому за всією його довжиною забезпечувалась постійна за величиною середня швидкість руху потоку рідини. Величина цієї швидкості залежить від гранулометричних особливостей навколишнього ґрунту, в якому прокладено трубопровід, а також від фільтраційних характеристик матеріалу його бічних стінок. Аналіз вихідних диференційних рівнянь виконано в безрозмірному вигляді відповідних змінних величин. Під час проведення розрахунків в диференційному рівнянні змінної витрати другим членом, який враховує втрати напору, що пов’язані з впливом ефекту приєднання рідини вздовж шляху на загальні втрати напору у всьому трубопроводі, знехтувано, і це практично не впливає на кінцеві результати розрахунків. При дослідженні вихідних рівнянь і отриманні розрахункових залежностей було використано поняття умовного нескінченно довгого збірного трубопроводу або трубопроводу обмеженої довжини того, що має нескінченну просякненість поверхні бічних стінок. Головною особливістю такого трубопроводу є можливість прийняття рівним близьким до нуля перепаду напору в його початковому перерізі. Вказане припущення практично не впливає на достовірність отриманих результатів аналізу. Основними параметрами, які визначають характер зміни витрати вздовж збірного дренажного трубопроводу, прийнято коефіцієнт опору збірника ζlзб і узагальнений параметр збірної дрени Азб, який враховує її конструктивні і фільтраційні характеристики. В результаті аналізу отримано функціональні залежності зміни відносного діаметра від відносного перепаду напорів за довжиною збірного дренажного трубопроводу, а також наведено відповідні формули у розмірному вигляді. Запропоновані залежності відзначаються простотою використання та придатністю для інженерних розрахунків. Для наочності в роботі подано графічні матеріали, що ілюструють отримані аналітичні співвідношення.
Посилання
Snizhko, S., Didovets, I., & Bronstert, A. (2024). Ukraine’s water security under pressure: Climate change and wartime. Water Security, 23, 100182. https://doi.org/10.1016/j.wasec.2024.100182
Decharme, B., Costantini, M., & Colin, J. (2025). A simple approach to represent irrigation water withdrawals in Earth system models. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 17(4), e2024MS004508. https://doi.org/10.1029/2024MS004508
Levytska, V. (2021). Improvement of technology of intake of drainage water filtered from reservoirs and their use. Bulletin of Agricultural Science, 99(9), 64-71. [in Ukrainian] https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202109-09
Vlotman, W., Smedema, L., & Rycroft, D. (2020). Modern land drainage: planning, design and management of agricultural drainage systems. London: CRC Press. 502. https://doi.org/10.1201/9781003025900
Collins, S., & Houben, G. J. (2020). Horizontal and radial collector wells: simple tools for a complex problem. Hydrogeology Journal, 28, 1925-1935. https://doi.org/10.1007/s10040-020-02120-2
Jiang, Y., Zhang, J., Zhu, Y., Du, Q., Teng, Y., & Zhai, Y. (2019). Design and optimization of a fully-penetrating riverbank filtration well scheme at a fully-penetrating river based on analytical methods. Water, 11(3), 418. https://doi.org/10.3390/w11030418
Cherniuk, V., Kravchuk, O., Fasuliak, V., & Cherniuk, M. (2024). Improvement of modeling of laminar flows in pressure collector-pipelines. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 120(2), 182-196. https://doi.org/10.37934/arfmts.120.2.182196
Kravchuk, A., Kochetov, G., & Kravchuk, O. (2020). Pipelines designing for steady water collection along the path. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, (33), 34-40. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2020.33.34-40 [in Ukrainian]
Rokochinskiy, A., Volk, P., & Volk, L. (2023). The necessity, scientific and practical principles of improving methods of drainage systems design and calculation. Land Reclama-tion and Water Management, 1, 5-13. https://doi.org/10.31073/mivg202301-355
Telyma, S. V., Tuhay, Ya. A., Oliynyk, E. O., & Maystrenko, H. V. (2013). Isnuyuchi matematychni modeli i metody filtratsiynoho rozrakhunku promenevykh vodozaboriv i drenazhiv. Urban and Spatial Planing, 47, 618-626. [in Ukrainian]
Kravchuk, A., Cherniuk, V., Kochetov, G., Kravchuk, O., & Airapetian, T. (2023). Determination of the particularities of the hydraulic friction factor variation of collecting drainage pipelines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(126), 33-38. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.292258
Kravchuk, A., & Kravchuk, O. (2021). Analysis of the results of perforated drainage pipelines calculation in the presence of transit flow rate. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 37, 42-46. [in Ukrainian] https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.37.42-46
Oleynik, O. Ya., & Poliakov, V. L. (1987). Drainage of wetlands. Kyiv: Naukova dumka, 279. [in Russian]
Kravchuk, A., Kravchuk, O., Voznyi, O., & Kravchuk, O. (2024). Operational features of collecting pipelines in the presence of transit and groundwater level slope. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 48, 26–32. [in Ukrainian] https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.48.26-32
Kravchuk, A., & Kravchuk, O. (2024). Determination of the required degree of surface perforation of collecting drainage pipelines. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, 47, 29-34. [in Ukrainian] https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.47.29-34
Dvayt, G. B. (1977). Tables of integrals and other mathematical formulas. Translated from English by N. V. Levy, edited by K. A. Semendyaev. Moskow, USSA: Nauka. 228. [in Russian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександр Кравчук, Андрій Кравчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
