Способ водораспределения на рисовых оросительных системах Советский патент 1985 года по МПК A01G25/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации водораспределения на рисовых оросительных системах.

Известен способ водораспределения по потребности (по нижнему бьефу), при котором все процессы перераспределения воды в каналах, вызванные изменением потребляемых расходов в отводах, производят автоматически за счет резервных объемов воды при наполнении или опорожнении в бьефах, расположенных выше точек водоотвода. Управление осуществляют посредством гидравлических связей между бьефами (прямой и обратной) при помощи устройств, поддерживающих постоянные уровни в нижнем бьефе перегораживающих сооружений, при этом изменение расхода или уровней воды потребителей, находящихся в нижних звеньях системы, вызывает последовательную перестройку боковых водовыпусков и перегораживающих сооружений снизу вверх вплоть до головного водозаборного сооружения 1.

Недостатком известного способа является больщая стоимость реализации, вызванная необходимостью наличия горизонтальных дамб каналов и катастрофических сбросов в каждом бьефе. Кроме того, в условиях дефицита воды верхние звенья системы опорожняются, что приводит к потерям командования каналов, нарушению сроков полива сельскохозяйственных культур и снижению их урожайности.

Известен способ водораспределения на открытых каналах, включающий подачу заданного расхода воды головным сооружением канала в течение интервала времени управления и компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления, осуществляемую в обратной зависимости от среднего отклонения уровней в чеках от заданных значений за предшествующий интервал времени управления 2.

Недостатком способа является большая стоимость реализации, обусловленная необходимостью наличия большого количества контролируемых пунктов телемеханики, перестраиваемых с диспетчерского пункта гидротехнических сооружений, что снижает надежность системы в целом. При этом нарушаются планы водораспределения и снижаются урожаи сельскохозяйственных культур. Качество управления по известному способу (даже при работающей аппаратуре) недостаточное, ввиду понижения точности пропорционального деления расходов при заростании каналов и затрудненной оперативной оценки хода водораспределения.

Цель изобретения - повышение точности, надежности и снижение стоимости технической реализации управления водораспределением на рисовых оросительных системах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу водораспределения на 5 рисовых оросительных системах, включающему подачу заданного расхода головным сооружением канала в течение интервала времени управления, компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления, осуществляемую в обратной зависимости от среднего отклонения уровней в чеках от заданных значений за предшествующий интервал времени управления, осуществляют локальные водорегулирования на перегораживающих сооружениях

5 и на последнем по течению водовыпуске - по верхнему бьефу, а на остальных боковых водовыпусках - по потребности, при этом водораспределение ниже водовыпуска, регулируемого по верхнему бьефу, производят путем последовательного заполнения

0 рисовых чеков в зависимости от достижения

заданных уровней в оросителе и прекращают

подачу воды в чеки при достижении в них

, предельно допустимых горизонтов воды, а

внутри интервала времени управления производят коррекцию расхода головного сооружения, причем величину коррекции A.Q определяют по следующей зависимости:

AQ (Q -Q1ip.) f. ).,

где Q -фактический расход воды, посту0пающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; р- запланированный расход воды, поступающий в водовыпуск, регу. лируемый по верхнему бьефу; ) - общая площадь рисовой системы . - площадь рисовой системы, на которой производят регулирование по потребности.

На фиг. 1 изображена технологическая схема реализации способа; на фиг. 2 - 0 разрез вдоль магистрального канала; на фиг. 3 - схема гидроавтомата комбинированного водораспределения.

Система для реализации способа содержит водоисточник 1, головное сооружение 2, магистральный канал 3 с перегораживаю5 щими сооружениями 4 и боковыми водовыпусками 5.

Последний по течению водовыпуск 6 и перегораживающие сооружения 4 снабжены гидроавтоматами уровня верхнего бьефа 7, а боковые водовыпуски 5 - гидроавтоматами уровня нижнего бьефа 8, Все гидротехнические сооружения, подкомандные водовыпуску 6, оборудованы гидроавтоматами 9 комбинированного водораспределения в распределителе 10, оросителях 11 5 и демпферных рисовых чеках 12.

Гидроавтомат 9 состоит из гибкой оболочки 13 с входным 14 и выходным 15 патрубками. Выходной патрубок 15 подключей к клапану 16, закрепленному с поплавком 17, к которому присоединена емкость 18 с отверстием 19. Гибкая оболочка 13 закреплена внутри трубчатого водовыпуска 20, соединяющего ороситель 11 с рисовым чеком 12. Гидроавтомат 9 включает также патрубок 21, один конец которого расположен в зоне 22 избыточного наполнения оросителя 11, а другой - над емкостью 18. Система для реализации способа включает также расходомер 23, установленный на водовыпуске б связанный с контролируемым пунктом 24, соединенным линией 25 связи с диспетчерским пунктом 26.

Головное сооружение 2 содержит регулятор 27 расхода, который связан телемеханическим радиоканалом 28 с диспетчерским пунктом 26. В состав системы входит также агрометеостанция 29, соединенная с диспетчерским пунктом 26 линией связи 30.

Способ реализуют следующим образом.

В соответствии с прогнозом водопотребления, осуществляемым агрометеостанцией 29, с диспетчерского пункта 26 передается команда на регулятор 27 расхода, который управляет расходом, подаваемым головным сооружением 2 в магистральный канал 3.

Боковые водовыпуски 5 осуществляют отбор расхода gj, соответствующий фактической потребности подкомандных им рисовых чеков. Не восстр«бованная боковыми водовыпусками 5 вода сбрасывается вниз по течению через перегораживающие сооружения 4, которые осуществляют подпор воды для создания командования в магистральном канале 3 и с помощью регуляторов уровня верхнего бьефа 7 обеспечивают постоянные уровни воды перед перегораживающими сооружениями 4.

Таким образом, вся ощибка в прогнозе водопотребления, соответствующая площади рисовой системы, подкомандной водовыпускам 5, транспортируется вниз по течению и поступает в последний водовыпуск 6, а затем перераспределяется между оросителями 11 и демпферными рисовыми чеками 12.

Величина расхода, поступающего в демпферные рисовые чеки, определяют по формуле.

AQ () -|. )

где Q - фактический расход воды, поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; запланированный расход воды, поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; S - общая площадь рисовой системы; с,- п,1ощадь рисовой системы, на которой производится регулирование по потребности.

Интервал времени, в течение которого можно не предпринимать управляющих воздействий, равен

где ДУ-объем резервного объема демпферных рисовых чеков 12.

По истечению времени Д С (или ранее) изменяется величина расхода головного соQ оружения 2 путем перестройки уставки регулятора 27 расхода на величину AQ, равную отрицательной величине произведения разности поступающего и прогнозируемого расхода на демпферные рисовые чеки, умноженную на площадь всей системы, отнесенной к площади системы, регулируемой по потребности (см. форм./ЗР).

В случае заполнения резервных емкостей демпферных рисовых чеков 12 система работает следующим образом.

Избыточный расход AQ поступает в распределитель 10 оросителя 11 и вызывает увеличение уровня воды до зоны 22. В результате в патрубок 21 поступает вода, которая заполняет емкость 18, которая притопляет поплавок 17 на величину ДН

5 резервной емкости демпферных рисовых чеков 12. Клапан 16 отрывается и по патрубку 15 осуществляется сброс воды из полости гибкой оболочки 13, которая, опороЖняясь, полностью открывает трубчатый водовыпуск 20. Вода из оросителя будет

0 поступать в рисовый чек 12 до тех пор, пока уровень воды не увеличится на АН и клапан 16 закроется. В этом случае отток воды по патрубку 15 прекращается, а оболочка 13 заполнится водой через входной патрубок 14 Подача воды в чек прекратится в случае уменьщения уровня воды в оросителе ниже зоны 22, в которой расположен патрубок 21. В этом случае вода не поступает в емкость 18, которая, опорожняясь через отверстие 19 вызывает всплытие поплавка 17 и закрытие

0 клапана 16.

Патрубки 21 разных чеков располагают на разной высоте в зоне 22 так, что вначале заполняется резервная емкость одного чека, затем следующего и т. д., последовательно до тех пор, пока все резервные емкости демпферных рисовых чеков не заполнятся. При отсутствии излишков воды гидроавтоматы 9 работают как обычные регуляторы уровня нижнего бьефа.

При прогнозе водопотребления на последующий интервал времени управления учитывается величина наполнения резервной емкости демпферных рисовых чеков на прошедшем интервале времени управления. Предлагаемый способ водораспределения существенно повышает надежность управления (благодаря сокращению в десятки раз количества контролируемых пунктов систем телемеханики и линий связи). Реализация системы управления по предлагаемому способу (по сравнению с прототипом) в 2,5 раза дешевле и не превышает ЗОруб/га. Кроме того, намного возрастает оперативность управления, поскольку диспетчер может в любой момент времени определить неувязку баланса расхода по системе, ожидаемое время заполнения резервных емкостей и ввести соответствующие коррективы в процесс водораспределения. Точность регулирования по предлагаемому способу выше точности прототипа в связи с тем, что заростание каналов и вызываемая им трансформация кривых свободной поверхности каналов не влияет на процесс перераспределения воды между чеками и, уровни воды

в них не могут увеличиться выше допустимого значения, поскольку после заполнения резервной емкости подача воды в чеки полностью прекращается.

Суммарный годовой экономический эффект от применения предлагаемого способа водораспределения складывается из уменьшения единовременных капитальных затрат, снижения эксплуатационных расходов, уменьшения потерь воды за счет повышения оперативности управления и повышения урожайности риса за счет более точного водораспределения и составляет 73,5 руб/га в год.

СПОСОБ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, включающий подачу заданного расхода головным сооружением канала в течение интервала времени управления, компенсацию ошибки прогноза за предшествующий интервал времени управления, осуществляемую в обратной зависимости от среднего отклонения уровней в чеках от заданных значений за предшествующий интервал времени управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и снижения стоимости технической реализации управления, осуществляют локальные водорегулирования на перегораживающих сооружениях и на последнем по течению водовыпуске - по верхнему бьефу, а на остальных боковых водовыпусках - по потребности, при этом водораспределение ниже водовыпуска, регулируемого по верхнему бьефу, производят путем последовательного заполнения рисовых чеков в зависимости от достижения заданных уровней в оросителе и прекращают подачу воды в чеки при достижении в них предельно допустимых горизонтов воды, а внутри интервала времени управления производят коррекцию расхода головного сооружения, причем величину коррекции Л О определяют по следующей зависимости: A.Q(..),-|-.), § где Q -фактический расход воды, посту(Л пающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; Qnp-запланированный расход воды, поступающий в водовыпуск, регулируемый по верхнему бьефу; & - общая площадь рисовой системы; Si - площадь рисовой системы, на которой производится регулировасд ел ние по потребности. со СО

28

V

I-

/ 7

/Y

A-A

25

2J

/////77:

. J