Study of a water-retaining structure for the passage of sediments on reclamation canals | Исследование водоподпорного сооружения для пропуска наносов на мелиоративных каналах

English. Existing structures of retaining structures retain a large amount of sediment and debris, various algae at their threshold, this leads to a negative impact on the quality of irrigation water, the normal operation of pumping stations and irrigation equipment, consequently, on productivity. These reasons made it necessary to develop water retaining structures to improve the operation of pumping stations and increase the efficiency of irrigation systems. The passage of sediment through water retaining structures was studied in the Hydraulics Department laboratory of the Kuban State Agrarian University using a glass tray, that was 4.4 m long; 0.17 m wide; 0.3 m high. Polygonal and classical practical weirs were made of gypsum material with angles 30, 45, 60, and 90 deg. of the side walls of the weir. The upstream slope weir was 0; 1:1 and 2:1, and the laying of the lower slope was constant in all experiments – 1:2. The percentage of sand that passed through polygonal weirs for the upper slope was 0; 1:1 and 2:1 and the angles of the side walls to its axis α =30, 45, 60 deg. and the classic weir 90 deg. The experimental conditions were as follow: The water flow rate Q was in the range of (0.58*10E-3-9.94*10E-3) m3/s, the diameter of the sediment particles was 0.1-0.25 mm, the pressure above the weir varied from h=1.3*10E-2 to 7.3*10E-2 m, and average water flow velocity were in the range from 0.041 to 0.409 m/s. Experimental studies of the sediment passage through water retaining structure show that for all studied weirs, the average percentage of sand passing through a polygonal weir of a practical profile for the angles of the side walls 30, 45 and 60 deg. is 65.46%, 45.84% and 40.0% higher, respectively, compared with the classical one weir (α=90 deg.). Therefore, the maximum percentage of sand passing through a polygonal weir was 51.4% for a weir with a threshold height of 0.07 m, the angle of the side walls of the weir to its axis 30 deg. and the laying of the upper slope 2:1.

Russian. Цель работы - экспериментальное исследование пропуска наносов через водоподпорное сооружение в виде полигонального водослива (ВС) практического профиля с различными углами боковых стенок к оси ВС (30, 45 или 60 градусов) и сравнение результатов между собой и классическим ВС (90 градусов) при заложении верхового откоса порога ВС 0; 1:1 и 2:1, по выбору наилучшей модели среди изучаемых моделей, обеспечивающих максимальный пропуск наносов через порог, защите мелиоративных водозаборов от наносов при обеспечении бесперебойного водопотребления на оросительные системы, а также улучшению качественных показателей оросительной воды путем пропуска наносов через порог. Исследование проводили на стеклянном лотке длиной 4,4 м; шириной 0,17 м; высотой 0,3 м, в котором была размещена модель ВС. Модели полигонального и классического ВС практического профиля были изготовлены из гипсового материала с различными углами боковых стенок к оси водослива 30, 45, 60 и 90 градусов. Заложение верхового откоса порога ВС составляло 0; 1:1 и 2:1, а заложение низового откоса было постоянным во всех экспериментах – 1:2. Условия опытов: расход воды Q находился в пределах (0,58*10E-3-9,94*10E-3) м3/c, диаметр частиц наносов был 0,1-0,25 мм, напор над ВС изменялся от h=1,3*10E-2 до 7,3*10E-2 м, и средние скорости потока были в диапазоне от 0,041 до 0,409 м/с. Исследования пропуска наносов через порог водоподпорного сооружения показывают, что для всех изучаемых ВС средний процент песка, проходящего через полигональный ВС практического профиля для углов боковых стенок к оси ВС 30, 45 и 60 градусов больше на 65,46%, 45,84% и 40,0% соответственно по сравнению с классическим ВС (90 градусов). Максимальный процент песка, проходящего через полигональный ВС, был 51,4% для ВС с высотой порога 0,07 м, углом боковых стенок ВС к его оси 30 градусов и заложением верхового откоса 2:1.