Изобретение ученых Алтайского ГАУ поможет повысить безопасность гидротехнических сооружений

По данным Всемирного банка, Российская Федерация занимает пятое место в мире по площади земель сельскохозяйственного назначения. Общая площадь орошаемых сельскохозяйственных угодий в стране составляет 4 664,595 тыс. га. В России на сельскохозяйственных землях, охваченных водной мелиорацией, получают от 40 до 50% всей производимой сельскохозяйственной продукции. Анализ современного состояния мелиорированных земель свидетельствует об ухудшении инженерного состояния оросительных и осушительных систем, связанного с износом большей части основных фондов.
По площади сельскохозяйственных угодий Алтайский край занимает первое место в России – более 11 млн га, 2/3 сельскохозяйственный угодий региона находятся в засушливой зоне с количеством осадков менее 200 мм в год. По данным 2020 г., 96% мелиорируемых земель в регионе относились к орошаемым землям, а по площади орошаемых сельскохозяйственных угодий Алтайский край занимал 19-е место среди субъектов РФ. В СФО Алтайскому краю на протяжении последних 10 лет принадлежит лидирующее место по доле орошаемых земель, находящихся в хорошем мелиоративном состоянии. Именно в Алтайском крае сосредоточена самая большая за Уралом мелиоративная инфраструктура, находящаяся в федеральной собственности.
Орошение на Алтае началось переселенцами при сельскохозяйственном освоении земель около р. Алей еще в 1913 г, полив проводился напуском по полосам и чекам. В 1971 г. Постановление Совета Министров «О мерах по ускоренному развитию сельского хозяйства районов Кулундинской степи Алтайского края, Новосибирской области» положило начало интенсивному развитию мелиорации: были построены Кулундинский магистральный канал протяженностью 182 км, Гилевское водохранилище емкостью 472 млн куб.м, уникальные локальные оросительные системы с использованием подземных вод, каптируемых в искусственные водоемы. Поддержание инженерного состояния этих гидротехнических сооружений и обеспечение их безопасности – важнейшая задача не только в аспекте эффективного производства сельхозпродукции, но и гражданской обороны.
Изобретенная учеными кафедры геодезии, физики и инженерных сооружений Алтайского ГАУ к.с.-х.н., доцента Александра Викторовича Шишкина и к.т.н., ст. преподавателя Александра Анатольевича Четошникова экспериментальная установка для изучения параметров безнапорной фильтрации грунтовых плотин позволит повысить безопасность эксплуатации гидротехнических сооружений. Изобретение защищено патентом Федеральной службы интеллектуальной собственности.
Изобретенная алтайскими учеными экспериментальная модель плотины может использоваться при проектировании гидроузлов для уменьшения погрешности расчета параметров фильтрации грунтовых плотин, для текущего мониторинга их инженерного состояния, а также в качестве установки для обучения специалистов в области водохозяйственного строительства. Изобретение уже используется в учебном процессе на Факультете природообустройства Алтайского ГАУ для подготовки инженеров-гидротехников.
Установка включает металлический лоток, размещенную в нем насыпную грунтовую плотину, разделяющую лоток на два резервуара: один со стороны верхнего бьефа, а другой со стороны нижнего бьефа, водоотводящий трубопровод, соединенный с размещенными в резервуарах лотка водосбросными патрубками, размещенные в теле плотины пьезометры, мерные линейки, диафрагмы и водоприемники. Устройство модели позволяет сделать экспериментальное исследование более приближенным к реальным условиям эксплуатации сооружения. Модель плотины в установке сооружается в соответствующем масштабе, что обеспечивает верификацию параметров, но и ее размер может быть увеличен в случае необходимости за счет увеличения размеров самой установки.
«С помощью модели можно получить параметры фильтрации: расход, положение уровня воды в любой точке плотины. Для того, чтобы повысить безопасность эксплуатации гидротехнических сооружений используют либо имитационные математические модели, которые далеко не всегда точны, либо использовать физическое моделирование. Наша модель позволяет более точно анализировать безопасность эксплуатации плотин и уже активно используется в учебном процессе», - объясняет к.с.-х.н., доцент, завкафедрой геодезии, физики и инженерных сооружений Алтайского ГАУ Александр Викторович Шишкин.
Отметим, что ученые АГАУ регулярно проводят мониторинг гидротехнических сооружений на территории Алтайского края и участвуют в работе по их модернизации. Так в июле 2022 г. совместно с коллегами из РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева они провели испытания прототипа автоматизированного комплекса для отслеживания динамики уровня воды и давления на гидротехнических сооружениях Лосихинской оросительной системы (Первомайский р-он Алтайского края). Полученные данные находятся в обработке.