МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ МІНІМАЛЬНОЇ ГЛИБИНИ ВОДИ У ПОПЛАВКУ-ЗАТВОРІ ГІДРОАВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЯТОРА РІВНЯ З ПОДОВЖЕНИМ ГІДРАВЛІЧНИМ ЗВ’ЯЗКОМ

The research sample of the hydroautomatic level controller isresearched. A mathematical model for determining the minimumdepth of water in the float-shutter is obtained. The results of theexperimental study of the minimum depth of water in the float-shutter are presented. The influence of the depth of immersion and the diameter of the inlet pipe on the minimum depth of water in the floatshutter is determined. The adequacy of the mathematical model is proved.Исследовано опытный образец гидроавтоматического регуляторауровня. Получена математическая модель для определения минимальной глубины воды в поплавке-затворе. Приведены результаты экспериментального исследования минимальной глубины воды в поплавке-затворе. Определено влияние глубины погружения и диаметра входного патрубка на минимальную глубину воды в поплавке-затворе. Доказано адекватность математической модели.Досліджено дослідний зразок гідроавтоматичного регулятора рівня. Отримано математичну модель для визначення мінімальноїглибини води у поплавку-затворі. Наведено результати експериментального дослідження мінімальної глибини води у поплавкузатворі. Визначено вплив глибини занурення та діаметра вхідного патрубка на мінімальну глибину води у поплавку-затворі. Доведено адекватність математичної моделі

ПРОЕКТУВАННЯ ГРЕБЕЛЬ ЗА КОМПЛЕКСАМИ НОРМАТИВНИХ АКТІВ ТА СТАНДАРТІВ З УРАХУВАННЯМ СЕЙСМІЧНИХ ВПЛИВІВ

The article describes the main sets of regulations and standards forthe design of dams and pressure dams made of ground materials. Themain document of the complex of regulations on the design ofhydraulic structures of various types today is DBN.2.4-3:2010«Hydrotechnical constructions. Main principles». In its developmentthere is a system of regulations, which includes DBN.2.4-20:2014«Earth dams. Main principles». These state building standards definethe principles (General provisions) and requirements for the design,construction, operation and reconstruction of dams and pressuredams made of ground materials in the new construction,reconstruction and overhaul of hydraulic structures for hydropowerfacilities, water management, protection of areas from flooding,storage of liquid waste of industrial enterprises and structures of alltypes and classes of consequences (responsibility), including takinginto account seismic effects. These building standards establish thebasic provisions and requirements for the design of dams (earthenbulk and alluvial, stone-earth, stone-cap and explosion-cap) in thenew construction, reconstruction and overhaul of hydraulic structuresfor hydropower facilities, water transport, land reclamation, watersupply and sanitation, fish farming, protection of areas from flooding,storage of liquid waste industrial enterprises.The use of the complex in relation to dams and pressure dams madeof ground materials of state construction standards allows for theirdesign, construction, operation and reconstruction in complex engineering and geological conditions, taking into account seismiceffects, monitoring of facilities and environmental protection.In the design documentation of dams of significant consequences(СС3) it is necessary to provide installation of control and measuringequipment and devices for carrying out field observations ofmovements and a basis of control of technical condition of dams anddevelopment of dangerous processes. The results of monitoring areused for timely detection of defects, purpose of repair and othermeasures, prevention of failures and accidents, improvement of theiroperation and assessment of the level of safety and risk of accidents,expected losses.В статье рассмотрены основные комплексы нормативных актов истандартов по проектированию плотин и напорных дамб из грунтовых материалов. Основным документом комплекса нормативных актов по проектированию гидротехнических сооружений различных типов на сегодняшний день является ДБН.2.4-3:2010 «Гидротехнические сооружения. Основные положения». В развитие его положений существует система нормативных документов, которая включает ДБН.2.4-20:2014 «Плотины из грунтовых материалов.Основные положения». В этих государственных строительных нормах определены принципы (общие положения) и требования к проектированию, строительству, эксплуатации и реконструкции плотин и напорных дамб из грунтовых материалов при новом строительстве, реконструкции и капитальном ремонте гидротехнических сооружений для объектов гидроэнергетики, водного хозяйства, защиты территорий от затопления, складирования жидких отходов промышленных предприятий и сооружений всех видов и классов последствий (ответственности), в том числе с учетом сейсмических воздействий.Использование комплекса в отношении плотин и напорных дамб изгрунтовых материалов государственных строительных норм позволяет осуществлять их проектирование, строительство, эксплуатацию и реконструкцию в сложных инженерно-геологических условиях с учетом сейсмических воздействий, наблюдения за сооружениями и охрану окружающей среды.В статті розглянуто основні комплекси нормативних актів та стандартів щодо проектування гребель і напірних дамб з ґрунтових матеріалів. Основним документом комплексу нормативних актів щодопроектування гідротехнічних споруд різних типів на сьогоднішнійдень є ДБН В.2.4-3:2010 «Гідротехнічні споруди. Основні положення». Існує система нормативних документів, що включає ДБН В.2.4-20:2014 «Греблі з ґрунтових матеріалів. Основні положення». У цих державних будівельних нормах визначено принципи (загальні положення) і вимоги до проектування, будівництва, експлуатації йреконструкції гребель і напірних дамб з ґрунтових матеріалів приновому будівництві, реконструкції та капітальному ремонті гідротехнічних споруд для об’єктів водного господарства, гідроенергетики, захисту територій від підтоплення і затоплення, складування рідких відходів промислових підприємств тощо, споруд усіх видів і класів наслідків (відповідальності), в тому числі з урахуванням сейсмічних впливів.Використання комплексу щодо гребель і напірних дамб з ґрунтовихматеріалів державних будівельних норм дозволяє здійснювати їхпроектування, будівництво, експлуатацію і реконструкцію в складних інженерно-геологічних умовах з врахуванням сейсмічнихвпливів, спостереження за спорудами та охорону довкілля

ЕФЕКТИВНІСТЬ РОБОТИ СПОРУД З ҐРУНТОВИХ МАТЕРІАЛІВ, ПІДСИЛЕНИХ ГЕОРЕШІТКАМИ, З ВРАХУВАННЯМ СЕЙСМІЧНИХ ВПЛИВІВ

Modern geosynthetics have great opportunities for solving manyproblems in the transport sectors, construction, hydraulic engineering construction, reconstruction and facilities operation. The main application areas for geosynthetics matirials are roads construction, drainage structures, reinforcement soil structures, protective structures, waterproofing structures and erosion control protection.There are about 380-400 different types of the geosynthetic materials in the world today and emergence of the new materials is so fast that it is mostly ahead all information about them. The wide application of the geosynthetic materials for biulding construction is caused by their high physical and mechanical properties such as durability, resistance to influence of climatic and hydrological factors, durability and mainly ecological safety. The geosynthetic materials have 40-120 years of durability, if they have not serious damage. The article considers the using of geosynthetic materials, which are include geotextiles, geogrids, geomembranes,  geocomposites and which are used for various types of construction. Special attention is paid for geogrids, the peculiarities of their work and their use as reinforcing elements for soil retaining structures in various areas of the economy, the efficiency and durability of their work, including work in seismic regions. The main purpose of using geogrids is to increase the strength and reliability of the structure, its performance, especially in seismic conditions. The calculations of reinforced structures from the soil, which are performed in two stages: stage 1 includes the calculation of the total (external) stability of the structure, which determines the overall dimensions of the structure of reinforced soil and the length of geogrids. Stage 2 concerns based on local (internal) stability (the method of "double wedge"), in which the strength is checked and the vertical step geogrids connection strength of geogridto the facings. When constructing structures in seismic areas, seismic actions are taken into account in stability calculations. The results of full-scale tests of structures made of ground materials reinforced with geogrids in seismic conditions and the positive experience of their operation in many countries in seismic regions, which can be used in making technical decisions to improve the efficiency of such structures and the choice of design solutions for their protection from seismic effects.В статье рассмотрено применение синтетических материалов, которые включают в себя геотекстили, геосетки, геомембраны, геокомпозиты и георешетки, используемые в различных сферахстроительства. Особое внимание уделено георешеткам, особенностям их работы и использования их в качестве армирующих элементов в сооружениях из грунтовых материалов различного назначения, в различных областях народного хозяйства, обоснована эффективность и надежность их работы, включая работу в сейсмических регионах. Главная цель применения георешеток – повышение прочности и надежности конструкции, ее эксплуатационных показателей, особенно в условиях сейсмических воздействий. Представлены расчеты армированных сооружений из грунта, которые выполняются в два этапа: этап 1 включает в себя расчет общей (внешней) устойчивости сооружения, при котором определяютсягабаритные размеры сооружения из армированного грунта идлины георешеток; етап 2 касается расчета на местную (внутреннюю) устойчивость (метод «двойного клина»), при котором проверяется прочность и вертикальный шаг георешеток, прочность сединения георешеток с облицовкой. При устройстве сооружений в сейсмических районах в расчетах устойчивости учитываются сейсмические действия. Сделан анализ работы георешеток в различных сооружениях, особенно при усилении ними сооружений из грунтовых материалов, а также при многочисленных натурных испытаниях в различных условиях при сейсмических воздействиях.Определены основные сферы применения геосинтетиков. Представлены результаты натурных испытаний сооружений из грунтовых материалов, усиленных георешетками, в условиях сейсмических воздействий и положительный опыт их эксплуатации во многих странах в сейсмических регионах, которые могут быть использованы при принятии технических решений по повышению эффективности работы таких сооружений и по выбору конструктивных решений их защиты от сейсмических воздействий.В статті розглянуто застосування синтетичних матеріалів, які представлені геотекстилем, геосітками, геомембранами, геокомпозитами та георешітками, що використовуються в різних сферах будівництва. Особливу увагу приділено георешіткам, особливостям їх роботи та використання як армуючих елементів в спорудах з ґрунтових матеріалів різноманітного призначення, в різних галузях народного господарства. Обґрунтовано ефективність та надійність їх роботи, включаючи роботу в сейсмічних регіонах. Головна мета застосування георешіток – підвищення міцності і надійності конструкції, її експлуатаційних показників, особливо в умовах сейсмічних впливів. Представлені розрахунки армованих споруд з ґрунту, які виконуються в два етапи: етап 1 включає розрахунок загальної (зовнішньої) стійкості споруди, при якому визначаються габаритні розміри споруди з армованого ґрунту та довжина георешіток. Етап 2стосується розрахунку на місцеву (внутрішню) стійкість (метод«подвійного клину»), при якому перевіряється міцність та вертикальний крок георешіток, міцність з’єднання георешіток з облицюванням. При влаштуванні споруд в сейсмічних районах в розрахунках стійкості враховуються сейсмічні дії. Зроблений аналіз роботи георешіток в різних спорудах, особливо при підсиленні ними споруд з ґрунтових матеріалів, а також при багаточисельних натурних випробуваннях в різних умовах при сейсмічних впливах. Визначені основні сфери застосування геосинтетиків. Представлені результати натурних випробувань споруд з ґрунтових матеріалів, підсилених георешітками, в умовах сейсмічних впливів та позитивний довід їх експлуатації в багатьох сейсмічних регіонах різних країн, які можуть бути використанні при прийнятті технічних рішень з підвищення ефективності роботи таких споруд і з вибору конструктивних рішень їх захисту від сейсмічних впливів.

АНАЛІЗ РОЗВИТКУ ТЕОРІЇ РУХУ ПОТОКУ В ТРУБОПРОВОДАХ

In order to improve the reliability of the hydraulic structures, it isnecessary to improve the approach of the hydraulic calculation ofpressure pipes. That is, we need to develop this theory of kinematicflow structure. The article describes the literature analysis about thedevelopment of flow theory in the pipes.It is noted that the graph of the dependence of the friction factor on theReynolds number reveals only the flow regimes, but does not revealthe flow structure, which is necessary when considering the hydrauliccalculations of the pipes. J. Stokes obtained the solution of thedifferential equation of S. Navier. His theoretical results completelycoincide with the data of experiments conducted in small diameterpipes at low velocity (laminar flow regime). To close the differentialequation, he considered the continuity equation and accepted theboundary conditions. J. Stokes found that the result obtainedadequately describes the structure of the laminar flow for all pointson the Nikuradze graph.The results of the analysis and the theoretical studies summarized.The relationship between the flow laminar regime and the flowstructure in the pipes has described. Equations for calculating flowparameters determined: the equation of distribution of the averagedflow velocity in laminar flow regime, the distance from the pipe axis tothe points with average velocities, the value of the maximum flowvelocity, the ratio of the maximum velocity to the average flow velocityin the pipe, the value of the vortex components. It is proved that vortexlines are concentric circles whose centres located on the pipe axis.The equation of the particles rotation components of the flow and themaximum value of the angular velocity of rotation of the particles onthe inner surface of the pipe were obtained. After integrating the Navier-Stokes differential equation, the pressure distribution equationin the pipe obtained.All equations that determine the flow structure expressed byReynolds number and pipe friction factor. Such formulas have adoptedto show the relationship between the flow regime and the flowstructure. The flow structure for turbulent regime is still unknown.Therefore, we will describe the solution of this problem in the futurearticles.В статье приведены анализ литературных источников по развитиютеории движения потока в трубопроводах. По обобщенным результатам анализа и теоретических исследований раскрыта связь между ламинарным режимом движения и структурой потока в трубопроводах.В статті приведено аналіз літературних джерел щодо розвитку теорії руху потоку в трубопроводах. За узагальненими результатами аналізу та теоретичних досліджень розкрито зв'язок між ламінарним режимом руху та структурою потоку в трубопроводах

Sharp-crested weir head losses investigation

The work is devoted to the rectangular sharp-crested weir calculation methods improvement. This can be realized by using mathematical model developed on energy and momentum conservation principles. In order to get energy conservation equation within sharp-crested weir we have to know weir head losses. This article presents theoretical and experimental investigations of the sharp-crested weir head losses. The height of the weir plate pw and weir head H are estimated as main operating factors that determine hydraulic weir outbound parameters: threshold depth h and the specific weir flow q. The flow moving over sharp-crested weir suffers sudden vertical contraction and transforms from the uniform flow to a jet. Mentioned above, causes sharp-crested weir head losses. To determine these losses, we propose to use Hind’s formula that describes similar contraction losses in the channel. Experimental investigations proved Hind’s formula application adequacy to evaluate these losses. Sharpcrested weir energy conservation equation that includes head losses is determined. Graphs set out in the article disclose the influence of the main operating factors and their ratio on the relative head losses

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ МІНІМАЛЬНОЇ ГЛИБИНИ ВОДИ У ПОПЛАВКУ-ЗАТВОРІ ГІДРОАВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЯТОРА РІВНЯ З ПОДОВЖЕНИМ ГІДРАВЛІЧНИМ ЗВ’ЯЗКОМ

Досліджено дослідний зразок гідроавтоматичного регулятора рівня. Отримано математичну модель для визначення мінімальної глибини води у поплавку-затворі. Наведено результати експериментального дослідження мінімальної глибини води у поплавку-затворі. Визначено вплив глибини занурення та діаметра вхідного патрубка на мінімальну глибину води у поплавку-затворі. Доведено адекватність математичної моделі

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗМІНИ ПИТОМОЇ ЕНЕРГІЇ ПОТОКУ В МЕЖАХ ВОДОЗЛИВУ З ТОНКОЮ СТІНКОЮ

В статті представлено теоретичні та експериментальні дослідження зміни питомої енергії потоку в межах водозливу з тонкою стінкою. Встановлені основні діючі фактори: висота водозливної стінки св та напір Н, що визначають вихідні гідравлічні параметри водозливу: глибину на його порозі h та питому витрату q. Відзначено, що в межах водозливу відбувається переформування рівномірного потоку в струмину, внаслідок якого виникають втрати напору. Доведена адекватність застосування формули Хіндса для оцінки цих втрат. Приведено рівняння збереження питомої о-зливу. На графіках розкрито вплив основних діючих факторів та їх відношення на величину відносних втрат напору

ДОСЛІДЖЕННЯ СИЛИ ОПОРУ СТИСНЕННЮ ПОТОКУ В МЕЖАХ ДОСКОНАЛОГО ВОДОЗЛИВУ З ТОНКОЮ СТІНКОЮ

В статті представлено теоретичні та експериментальні дослідження впливу висоти водозливної стінки та діючого напору на силу опору стисненню потоку в межах водозливу з тонкою стінкою, яка виникає внаслідок переформування (деформації) рівномірного потоку в струмину. Доведено достовірність гіпотези про її пропорційність втратам напору в межах водозливу та адекватність отриманої залежності для оцінки цієї сили. На графіках розкрито вплив основних діючих факторів на величину сили опору стисненню потоку