Drenaj tizimlaridagi oqim tezligi va gidravlik samaradorlikni o‘rganish

Kirish. Drenaj tizimlarining gidravlik samaradorligini oshirish, oqimning ta’sirini tahlil qilish va suv resurslarini samarali boshqarish sohasida olib borilgan ilmiy izlanishlar muhim ahamiyatga ega. Gidravlik tuzilmalar va oqim sharoitlari o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni tahlil qilish, nafaqat suv ta'minoti tizimlarining samaradorligini oshirishga, balki tabiatga zarar yetkazmasdan energiya tejashga ham yordam beradi. Bu masalalar bo‘yicha olib borilgan tadqiqotlar ilm-fanda yangi bilimlarni ishlab chiqishda va muammolarni hal qilishda katta ahamiyat kasb etadi. Petrov va boshqalar (2019) tomonidan ishlab chiqilgan yangi gidravlik modellar oqimning ta’sirini aniqroq tahlil qilish va energiya samaradorligini oshirishga qaratilgan. Petrovning tadqiqotlari drenaj tizimlarida oqimni optimallashtirishning ilmiy asoslarini yaratishga xizmat qiladi. Jonson va Villiams (2017) quvurlar ichidagi ishqalanishning oqimga ta’sirini o‘rganib, samarali boshqaruv metodlarini ishlab chiqishgan. Shuningdek, Yusupov (2020) tomonidan amalga oshirilgan tadqiqotlar, drenaj tizimlaridagi oqimni tahlil qilishda esa Maqsudov (2020) O‘zbekistonning irrigatsiya tizimlarida oqimni boshqarishning samaradorligini oshirish bo‘yicha tavsiyalar ishlab chiqdi. Uning yondashuvlari, irrigatsiya va drenaj tizimlarining gidravlik sharoitlarini optimallashtirishni o‘z ichiga oladi. Boshqa bir qator mualliflar, jumladan, Shodiyev (2021) va Karimov (2019), suv resurslarining samarali boshqaruvi uchun suv ta’minoti tizimlarining gidravlik modelini ishlab chiqqanlar. Oqim sharoitlarining turli omillarga ta’sirini, xususan, sedimentlar va materiallar bilan bo‘lgan munosabatni yoritadi. Yusupov (2020) va Tursunov (2018) kabi tadqiqotchilar gidravlik samaradorlikni oshirish uchun sedimentlarni va o‘tkazuvchanlikni tahlil qilishning muhimligini ta’kidlaydilar. A.M. Jonson va R.S. Villiams (2017) esa suv ta’minoti tizimlarining energetik samaradorligini oshirishda gidravlik modellarni qo‘llashni maslahat beradilar. Ushbu ilmiy ishlar nafaqat drenaj tizimlarining samaradorligini oshirishga qaratilgan bo‘lib, balki gidravlik tuzilmalarni optimallashtirish, oqimni boshqarish va tabiiy resurslarni tejash masalalariga ham yechimlar taklif etadi. Ushbu adabiyotlar tahlili drenaj tizimlarining samaradorligini oshirish, oqimni nazorat qilish va energiya samaradorligini yaxshilashga qaratilgan yangi yondashuvlarni ishlab chiqishga xizmat qiladi. Zamonaviy ilmiy-texnik rivojlanish sharoitida drenaj tizimlaridagi oqim jarayonlarini modellashtirish, ularni tahlil qilish va optimallashtirish masalalari dolzarbligicha qolmoqda. Shu sababli, 2021–2024-yillar davomida xorijiy va mahalliy tadqiqotchilar tomonidan olib borilgan izlanishlar mavjud nazariy modellarning amaliy ahamiyatini oshirish va yangi usullarni joriy etishga qaratilgan. Xususan, Zang va Chen (2021) tomonidan barqaror va nobarqaror oqimlarning kompyuter modellashtirilishi bo‘yicha amalga oshirilgan tadqiqotlarda drenaj tarmoqlarida yuzaga keladigan gidravlik rejimlar noaniqliklari aniqlab berilgan. Mualliflar SWMM, Info Works va MIKE URBAN kabi dasturiy paketlarning imkoniyatlarini taqqoslab, ularning real sharoitdagi qo‘llanish samaradorligini baholagan. Shu bilan birga, Park va Lee (2022) gidravlik parametrlar – kritik chuqurlik, Frud soni va quvur to‘lish darajasining oqimga ta’sirini matematik modellarda sinovdan “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №3/2025 47 Техника, технология и оборудование o‘tkazib, oqimlarning turli sharoitlarda qanday o‘zgarishini eksperimental yo‘l bilan ham ko‘rsatib berganlar. Yechiladigan muammo va masalaning qo‘yilishi. Mahalliy olimlardan Karimov va Umirov (2023) tomonidan olib borilgan tadqiqotlarda O‘zbekistonning drenaj tizimlarida kuzatilayotgan suv sathining o‘zgaruvchanligi, oqim tezligi va Darsiy-ishqalanish yo‘qotishlari tahlil qilingan. Ularga ko‘ra, bosimli va bosimsiz oqimlar oralig‘idagi o‘tish zonalarida sodir bo‘ladigan gidravlik hodisalar tarmoqda yuzaga keladigan bosim yo‘qotishlariga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Bunda Shezi va Manning formulalaridan foydalanish orqali oqim tezligi va sathining aniqligi oshirilgan. Tahlillardan ma’lum bo‘lishicha, zamonaviy dasturiy vositalarning asosiy afzalliklari sifatida vizual model yaratish, parametrik sezgirlikni baholash va real vaqt rejimida monitoring qilish imkoniyatlari ajralib turadi. Biroq bu paketlarning ishlatilishi ko‘p hollarda murakkab geometriyali tarmoqlar uchun cheklangan, shuningdek, dastlabki ma’lumotlar yetishmovchiligi yoki noto‘g‘ri kiritilishi hisob-kitob natijalariga salbiy ta’sir ko‘rsatishi mumkin (Kuznetsov, 2022; Ahn et al., 2023). Umuman olganda, o‘rganilgan adabiyotlar shuni ko‘rsatmoqdaki, barqaror va nobarqaror oqimlarni modellashtirishda matematik yondashuvlar, laboratoriya natijalari va zamonaviy dasturiy platformalar uyg‘unligi muhim ahamiyat kasb etadi. Ushbu maqola davomida shunday integratsiyalashgan yondashuvlar asosida drenaj tizimlarining gidravlik xususiyatlarini chuqur tahlil qilish hamda oqim rejimlarining barqarorligini ta’minlash bo‘yicha ilmiy asoslangan xulosalar keltiriladi. Metodlar. Tadqiqotda tashqi oqova suv tizimlarida suv oqimi harakatini modellashtirish klassik gidravlik tamoyillar asosida amalga oshirildi. Bunda tizimdagi bosimsiz oqimlar uchun bir o‘lchamli barqaror holatdagi Saint-Venant tenglamalari asos qilib olindi. Mazkur tenglamalar orqali suv sathining o‘zgarishi, oqim tezligi va chuqurligi o‘rtasidagi bog‘liqlik tahlil qilindi. Bosimli oqim rejimlari uchun esa Bernulli tenglamasi yordamida energiya balansi hisobga olindi, shuningdek, ishqalanish yo‘qotishlarini aniqlashda Darsiy-Veyzbax formulasi qo‘llanildi. Bu formulalarda quvur uzunligi, diametri, oqim tezligi va sirt qo‘polik koeffitsiyentlari inobatga olindi. Tizimda oqimning kritik chuqurligi, pasayish egri chiziqlari, gidravlik radius va Froude soni kabi asosiy gidravlik parametrlar geometrik shakllar va oqim sharoitlariga bog‘liq holda analitik usullar orqali hisoblab chiqildi. Shuningdek, Reynolds soni orqali oqim rejimi (laminar yoki turbulent) aniqlandi va unga mos formulalar tanlandi. Gidravlik jarayonlarni raqamli modellashtirish uchun Water GEMS, SWMM (Storm Water Management Model) va HEC-RAS kabi zamonaviy dasturiy vositalardan foydalanildi. Bu dasturlar yordamida drenaj tarmoqlarining uch o‘lchamli geometriyasi yaratilgan, oqim tezligi, chuqurligi, bosim taqsimoti va toshqin xavfi bo‘yicha tahlillar o‘tkazilgan. Har bir modellashtirilgan holat uchun kirish parametrlari (masalan, yog‘ingarchilik miqdori, infiltratsiya darajasi, relef profili) aniq belgilangan va simulyatsiya natijalari vizual grafiklar, xaritalar hamda jadval shaklida taqdim etildi. Tadqiqotda, shuningdek, natijalarning haqiqiylik darajasini oshirish uchun daladagi kuzatuv natijalari va avvalgi ilmiy ishlar bilan solishtirma tahlil o‘tkazildi. Bu esa modellashtirish natijalarining ishonchliligini tasdiqlashga xizmat qildi. Natijalar va muhokama. Yuqorida aytib o‘tilganidek, ma’lum yuklar ostida tortishish uchun mo‘ljallangan joylar bosim rejimida bo‘lishi mumkin. Shuning uchun drenaj tizimlarini hisoblash metodologiyasining birinchi bosqichi chiqindi suvni to‘liq tasavvurlar bilan tashishda oqim tezligini aniqlashdan iborat. Oqava suvning barqaror bir tekis harakatlanishi bilan bu oqim tezligining kattaligi Shezi formulasi bilan aniqlanadi. (1) Bu yerda: - jonli kesma maydoni, πd2/4 ga teng; - Shezi koeffitsiyenti, u quyidagicha aniqlanadi: (2) “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №3/2025 48 Техника, технология ва жиҳозлар Quvur diametri o‘rnida gidravlik radius oladigan bo‘lsak: (3) Silindrik quvur uchun: 2 d d d R     4 : 4 yoki R - gidravlik radius, ω/χ ga teng, χ - namlangan perimetr, umumiy kesimi uchun, shunday qilib: (4) Bunday holda, oqava suvning harakat tezligi quyidagicha bo‘ladi: Shubhasiz, agar kesimdagi chiqindi suvning hisoblangan (haqiqiy) oqim tezligi qi uchastkada qn dan katta bo‘lsa, u holda bu uchastkada suyuqlikning harakatlanish rejimi bosimli, aks holda bosimsiz deb hisoblanishi mumkin. Oqava suv harakatining erkin oqim rejimi (qi < qn) holatini ko‘rib chiqamiz. Bunday rejimni modellashtirish quvurning boshida va oxirida oqim chuqurligining qiymatlarini aniqlashdan iborat bo‘ladi. Gidravlikadan ma’lumki, qi belgilangan qiymatlarda oqava suvlarning bir tekis, barqaror harakati har doim kuzatiladi, oxirida oqimlar, oqava suvlar va oqava suvlarni oqizish tartibga solinadigan uchastkalar bundan mustasno. Agar bunday tuzilmalar bo‘lmasa, u holda (2) formuladan h0 normal chuqurlikni aniqlash va butun hisob maydoni uchun bu chuqurlikni qabul qilish kifoya. Shu bilan birga, h0 ga nisbatan (2) tenglama transsendental bo‘ladi va uni yechish uchun qo‘shimcha operatsiyalarni talab qiladi. Ishda normal chuqurlik va tezlikni hisoblash uchun oddiyroq formulalarni taklif qilinadi, ular amaliy hisoblar uchun juda maqbuldir:                               d q q h aey h d 1 1 01 01 1 ( / 0,22) 0,25 / 0,9 1,34 (5) n 0,5 2 1 1 0 01 1 q d h h d q ,0 / 0,25; 2 n   0,5 1 ,                   V h d V для h d V V для h d 1,27 / _ 0 / 0,6 _ 0,6 / 1; i i n oi i (6) n oi i 1 , a) б) 1-rasm. Oqish egriligi omillarini hisoblash “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №3/2025 49 Техника, технология и оборудование Agar uchastkaning oxirida suvning pastlashi yoki rezervuarga yoki suv havzasiga olib keluvchi to‘siq bo‘lsa, u holda kritik uklondan (i < ikr) kamroq bo‘lganda, og‘ish egriligi kuzatiladi va uchastkaning oxirida kritik chuqurlik hkr o‘rnatilishi mumkin, bu esa quyidagi formula orqali hisoblanadi: 0,511                   5/2 0 1,023 / / kp h h d g q d d (7) Bu yerda g – erkin tushish tezlanishi. Pasayish egri chizig‘ining uzunligini aniqlash uchun (1-rasmga qarang) [53] da quyidagi formulalar taklif etiladi: Bu yerda i>0, 2 2 2 2 1                                      h h h h h h h h h i L D D D D h h h h h h 1 1 ln 6 1 1 0 0 0 0 2 1 2 2 1 1 2 0 0 0 3 3 1 2 1 2                                                          (8) Bu yerda i=0, ed h h h h h h h h h D D arctg arctg D h h h D D h 1 2 1 2 1 ln ; 3 3 3 3 1 0 0 0 0 3 3 3 0 0 2 h h h h Q L D h K D D D D D 2 4 4 4 2 1 2                         1 2,3 4 ln ; ed (9) n Bu yerda i<0, 2 2 2 1 1                                      h h h i L h h h h h h D D D D h h h h h h 1 1 ln 6 1 1 0 0 0 0 1 2 2 2 1 2 2 0 0 0 3 4 3 1 2 1 2                                                           ed h h h h h h h h h D D arctg arctg D h h h D D h 1 2 1 2 1 ln 3 3 3 3 1 0 0 0 0 3 3 3 0 1 2 (10) Ushbu formulalarda h1 = 0,9h0, ya’ni h0 ga yaqin qiymat qabul qilinadi va oxiridagi chuqurlik h2 = hkr. Keyinchalik, (8) - (10) formulalari yordamida hisoblab chiqiladi, agar L qiymati li - hisoblangan qismning uzunligidan kichik bo‘lib chiqsa, bu holda bo‘limning boshidagi chuqurlik h0 ga teng bo‘ladi, oxirida hkr. Agar L> li bo‘lsa, bu pasayish egri chizig‘i uchastkaning chegarasidan tashqariga chiqishi va uchastka boshida drenajlarning chuqurligi h0 dan kamroq bo‘ladi. Uni aniqlash uchun (8) - (10) formulalar ham qo‘llaniladi, ammo kerakli miqdor h1, L = li bo‘ladi. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №3/2025 50 Техника, технология ва жиҳозлар Xulosa. Ushbu tadqiqotning asosiy maqsadi drenaj tizimlarining gidravlik samaradorligini oshirish uchun oqimning harakat rejimlarini chuqur tahlil qilishdan iborat bo‘lib, u oqimning turli holatlarini – bosimli va bosimsiz rejimlar, barqaror va nobarqaror oqimlar kabi – muhokama qiladi. Tadqiqotda drenaj tizimlarida oqim parametrlarini hisoblash va ularni tahlil qilishda foydalaniladigan zamonaviy gidravlik metodlar va yondashuvlar o‘rganilgan. Oqimning pasayish egri chiziqlari, kritik chuqurliklar va ishqalanish yo‘qotishlari kabi parametrlar va ularning drenaj tizimlaridagi samaradorlikka ta’siri aniqlandi. Tadqiqot davomida oqimning turli rejimlarda o‘zgarishi va uning gidravlik tizimlarga ta’siri, ayniqsa, oqimning tezligi va yo‘qotishlar bilan bog‘liq aloqalar chuqur tahlil qilindi. Oqimning samarali boshqarilishi uchun kritik nuqtalar, masalan, oqim tezligi va tubdagi ishqalanishning optimal shartlari aniqlanib, ularni hisoblashda qo‘llaniladigan zamonaviy metodologiyalar ko‘rsatildi. Shuningdek, oqimning barqarorligi va tizimning to‘g‘ri ishlashini ta'minlash uchun zarur bo‘lgan turli parametrlarga asoslangan model va formulalar ishlab chiqildi. Bu tadqiqotda gidravlik tizimlarni modellashtirish uchun qo‘llaniladigan zamonaviy dasturiy paketlar va simulyatsiya metodlari ham ko‘rib chiqildi, bu esa drenaj tizimlarining samaradorligini oshirish va ularning ish faoliyatini yaxshilashga yordam beradi. Olingan natijalar drenaj tizimlarining samaradorligini oshirish va suv resurslarini boshqarishda gidravlik hisoblashlarning ahamiyatini tasdiqladi. Tadqiqot, shuningdek, kelgusi ilmiy izlanishlar va amaliy yondashuvlar uchun muhim asos bo‘lib, bu sohada yangi metodlarni ishlab chiqishga va amaliyotga joriy etishga imkon yaratadi. Olingan natijalar, ayniqsa, drenaj tizimlarining uzun muddatli ishlashini ta’minlashda va ularning optimal ishlash shartlarini yaratishda muhim rol o‘ynaydi