Новые технологии и средства

q
H
i
Q
L



H
0
0
опт
2
,
(58) 
где 
0
Q  – несколько расходов при установившемся режиме, которые зада-
ются в пределах верхней амплитуды их изменения;
0
i  – уклон водной поверхности при расходе
0
Q , 
L
H
i
/
0


;

---

205 
H
H

– изменение горизонта в нижнем створе с изменением расхода 
на 
q
 , установленное по кривым расходам 
)
(
=
H
H
f
Q
на границах участка 
длиной 
p
L
. 
В реальных ОС расстояние между перегораживающими ГТС, водо-
выпусками и водозаборами стохастично и поскольку в приближенных ме-
тодах расчета не учитывается боковой отток воды (водовыпуски), расчет-
ный участок канала можно определять в границах между ближайшими 
створами вододеления или между створов вододеления и ближайшим пе-
регораживающим ГТС. При таком подходе к делению канала расчетные 
участки в большинстве случаев должны обеспечивать равенство 
t


τ
. Ве-
личина интервал времени является информационным показателем, общим 
для всей ОС. Поэтому возможно его приведение к некой оптимальной 
(средней) величине для расчетных участков сети. Но при этом возникает 
проблема достоверности определения объема воды в участке канала. 
Оптимизационная задача выбора рационального соотношения про-
должительности перемещения воды (добегания волны) τ и расчетного ин-
тервала времени 
t

может быть решена при введении следующих теоре-
тических предпосылок и допущений: 
- изменение расходной характеристики затворов ГТС должно обес-
печивать ступенчатость гидрографов расхода в пределах времени 
t

; 
- расчетные участки следует назначать с учетом конструктивных 
особенностей водопроводящих сетей ОС. Внутри участков допустимо вве-
дение «фиктивных» расчетных участков в зависимости от времени добега-
ния волны τ ; 
- для повышения достоверности результатов, целесообразно прове-
дение промежуточных прогнозных расчетов с их верификацией по данным 
тестирования состояния водопроводящих сетей ОС; 
- при малых уклонах каналов и относительно малых величинах 
q

можно характеризовать движение воды на момент расчета как квазиустано-

---

206 
вившееся, т.е. дополнительный уклон водной поверхности 
i

мал в сравне-
нии с основным уклоном, а последний близок к уклону дна канала 
01
i . 
Базовой гидравлической характеристикой, определяющий алгоритм 
проведения и результаты всех расчетов является τ . Ее можно определить 
косвенным путем по зависимости: 
.
ср.в
p
τ
Q
W



,
(59) 
где τ – время добегания волны попуска в канале; 
p
W

– приращение объемов с увеличением средневзвешенного расхода 
воды; 
.
ср.в
Q

– средневзвешенный расход воды в канале. 
При относительном постоянстве зависимости 
)
(
ср.в.
Q
f
t
W


показа-
тель ( K ) может изменяться в большую сторону с увеличением времени 
эксплуатации каналов ОС. Это связано с состоянием русла канала (изме-
нение шероховатости русла, зарастание сорной растительностью, другими 
факторами). 
Для повышения достоверности прогнозов развития нестационарных 
процессов в сети ОС должны проводиться необходимые прямые измерения 
на объекте для построения стоковой кривой и определения τ на этапе пер-
вичного заполнения каналов. Поскольку стоковая кривая характеризуется 
функцией:
ср.в.
a
K Q
t
W


, 
(60) 
основной задачей экспериментов является выявление коэффициента адап-
тации. Чем точнее он определяется, тем более достоверной будет величи-
на τ , определенная по зависимости (59). Верификация τ проводится как 
на этапе установки ее базовых значений, так и в процессе эксплуатации 
каналов по данным тестирования состояния ОС. 
Исходя из данных 
)
,
(
τ
L
q
f 

, выполняется деление канала на рас-
четные участки с учетом выполнения условий 
1

L
при расчетном интер-

---

207 
вале времени 
t



. При этом возможно появление «фиктивных» участков, 
граничные створы которых будут «жидкими». Имеются в виду граничные 
створы в зоне расположения боковых водовыпусков различной производи-
тельности. С учетом рекомендаций [21] водовыпуски с расходом воды ме-
нее 10 % расхода транзитного канала могут не составлять створ расчетного 
участка. Для определения текущего объема воды в участке канала необхо-
димо знание начальных и конечных величин расходов во входном и вы-
ходном створах. 
В предлагаемой СИО имеется информационно-измерительная под-
система «Оперативная оценка состояния ОС», контролирующая уровни 
воды в характерных точках ОС, включая их изменения во времени. Исходя 
из реального состояния существующих ОС и перспектив их совершенство-
вания, целесообразно применение комбинированной схемы. Она включает 
прогнозирование и измерение расхода воды на водопитателях по второму 
методу с учетом гидрографа расхода. На водопроводящих сетях должны 
использоваться методы контроля расходов по уровням воды. 
Определение необходимых величин расходов воды в створах расчет-
ного участка можно выполнять по методике Э. Э. Маковского [86], которая 
разработана для случая волновых процессов малой амплитуды в открытых 
каналах. В соответствии с ней изменение уровня в контрольном створе за-
висит от величины мгновенного приращения расхода и описывается урав-
нением: 
Q
q
nt
m
h
/
)
(




, 
(61) 
где 
h

– изменение уровня воды в канале; 
m  – составляющая расхода от волнового движения;
n  – величина, характеризующая квазиустановившееся движение пото-
ка после «распространения» волны;
t  – время процесса; 
q
 – приращение расхода воды в канале; 
Q  – расход воды в канале. 

---

208 
Реализация метода сводится к составлению гидрографа изменения 
уровня в створе. На гидрографе выделяются участки кривой с постоянным 
наклоном или производится кусочно-линейная аппроксимация гидрографа, 
а затем определяется коэффициент наклона этой кривой к оси абсцисс. 
При известном расходе и конкретном приращении расхода в течение рас-
четного периода времени фиксируется изменение уровня воды. Коэффици-
ент 
K
определяют из соотношения 
)
(
K
q
t
hQ







. Гидрограф расхода 
может быть построен по гидрографу уровня, используя соотношение:
i
j
t
t
Q
q






K
/
;
, 
где i  – индекс интервала времени; 
j
– индекс базового расхода. 
Таким образом, по скорости приращения глубины наполнения, мож-
но определять приращение расхода в створе измерения при волновом ха-
рактере движения потока. Общая величина расхода есть результат инте-
грации единичных приращений расхода. Дополнительная тестовая инфор-
мация позволяет проводить корреляцию получаемых результатов и оцени-
вать ее достоверность.