ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ФЕРГАНСКОЙ ДОЛИНЫ И ИХ РАССОЛЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ОРОШЕНИИ

Мақолада Фарғона водийсидагиер ости сувларининг ҳаракатланиш қонуниятлариҳамда уларни суғоришда қайта ишлатиш учунтузсизлантириш имкониятлари кўриб чиқилган.Катта Фарғона ва Андижон каналларининглойиҳавий ва гидротехник хусусиятлари,уларнинг қишлоқ хўжалиги ерларини сув билантаъминлашдаги аҳамиятига алоҳида эътиборқаратилган. Концентратланган туз суюқлигинингқувурлар ва каналларда ҳаракатланиш жараёнитасвирланган, оқим режимлари (ламинар турбулент, ўтиш) ва Рейнолдс сонининг оқимнингкўндаланг кесимида туз концентрациясинингтақсимланишига таъсири кўриб чиқилади.Суғоришда чучук сувни тежаш мақсадидадренаж сувидан самарали фойдаланиш бўйичатавсиялар берилган

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.16961788

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ФЕРГАНСКОЙ ДОЛИНЫ И ИХ РАССОЛЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ОРОШЕНИИ

Профессор Савет ХУДАЙКУЛОВ Ташкентского международного университета Кимё, д.т.н. Докторант Ферганского Бахром АБДУЛЛАЕВ государственного технического университета

Аннотация. В статье рассматриваются закономерности движения подземных вод в условиях Ферганской долины, а также возможности их рассоления для повторного использования в орошении. Особое внимание уделено конструкции и гидравлическим характеристикам Большого Ферганского и Андижанского каналов, их роли в водообеспечении сельскохозяйственных земель. Описан процесс движения концентрированной солёной жидкости в трубах и каналах, рассмотрены режимы течения (ламинарный, турбулентный, переходный) и влияние числа Рейнольдса на распределение концентрации солей по поперечному сечению потока. Приведены рекомендации по эффективному использованию дренажных вод с целью экономии пресной воды при орошении.

Ключевые слова: Ферганская долина, подземные воды, рассоление, орошение, Большой Ферганский канал, Андижанский канал, число Рейнольдса, турбулентное течение, концентрация солей, водопроницаемость.

ФАРҒОНА ВОДИЙСИДАГИ ЕР ОСТИ СУВЛАРИНИНГ ҲАРАКАТИ ТАРТИБИ ВА УЛАРНИ СУҒОРИШДА ФОЙДАЛАНИШ УЧУН ТУЗСИЗЛАНТИРИШ Савет ХУДАЙКУЛОВ, Тошкент Кимё халқаро университети профессори, т.ф.д. Бахром АБДУЛЛАЕВ, Фарғона давлат техника университети докторанти

Аннотация. Мақолада Фарғона водийси­даги ер ости сувларининг ҳаракатланиш қонуният­лари ҳамда уларни суғоришда қайта ишлатиш учун тузсизлантириш имкониятлари кўриб чиқилган. Катта Фарғона ва Андижон каналларининг лойиҳавий ва гидротехник хусусиятлари, уларнинг қишлоқ хўжалиги ерларини сув билан таъминлашдаги аҳамиятига алоҳида эътибор қаратилган. Концентратланган туз суюқлигининг қувурлар ва каналларда ҳаракатланиш жараёни тасвирланган, оқим режимлари (ламинар,

PATTERNS OF UNDERGROUND WATER MOVEMENT IN THE FERGANA VALLEY AND THEIR DESALINATION FOR IRRIGATION USE Savet KHUDAYKULOV, Professor of the Kimyo international university in Tashkent, Doctor of Engineering Bakhrom ABDULLAEV, Doctoral student Fergana State Technical University Abstract. The article considers the patterns of groundwater movement in the Fergana Valley, as well as the possibilities of their desalination for reuse in irrigation. Particular attention is paid to the design and hydraulic characteristics of the Great Fergana and Andijan Canals, their role in water supply of agricultural lands. The process of concentrated salt liquid movement in pipes and canals is described, flow regimes (laminar, turbulent, transitional) and the influence of the Reynolds number on the distribution of salt concentration over the cross-section of the flow are considered.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 70 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025

турбулент, ўтиш) ва Рейнолдс сонининг оқимнинг кўндаланг кесимида туз концентрациясининг тақсимланишига таъсири кўриб чиқилади. Суғоришда чучук сувни тежаш мақсадида дренаж сувидан самарали фойдаланиш бўйича тавсиялар берилган. Калит сўзлар: Фарғона водийси, ер ости сувлари, шўрланиш, суғориш, Катта Фарғона канали, Андижон канали, Рейнолдс сони, турбулент оқими, туз концентрацияси, сув ўтказувчанлик.

Recommendations are given for the efficient use of drainage water in order to save fresh water during irrigation. Keywords: Fergana Valley, groundwater, desalination, irrigation, Great Fergana Canal, Andijan Canal, Reynolds number, turbulent flow, salt concentration, water permeability.

Большой Ферганский канал им. У. Юсупова общей длиной 270 км служит для переброски воды р. Нарын в р. Карадарью. Начинается канал от Учкурганского гидроузла на р. Нарын, пересекает междуречье рек Нарына и Карадарьи и вливается в верхний бьеф Куйганьярской плотины на р. Карадарья. После вододелителя Куйганьярской плотины канал проходит по подножию предгорий, окаймляет Ферганскую долину с востока и юга, обеспечивая водой все периферийные земли.

Расход канала в первые годы его эксплуатации был около 100 м3/с, затем канал дважды реконструировали. Таблица 1. Мутности канала по фракциям [1, с 140]. В 1956 г. пропускная способность канала была увеличена до 185 м3/с и в 1962 г. после строительства головного сооружения на р. Нарын доведена до 211 м3/с. После последней реконструкции ширина канала по дну увеличилась до 23-25 м, а глубина до 4,6- 4,8 м; коэффициент откоса m = 1,5 ; продольный уклон свободной поверхности 0,00012—0,0002.

Канал имеет земляное русло без противофильтрационных покрытий. Средние скорости течения воды в нем 1—1,35 м/с при относительно небольшой мутности воды. Результаты многолетних наблюдений показали, что деформаций русла канала, заиления его дна и обрушения откосов не отмечалось.

Большой Андижанский канал. После строительства Учкурганского гидроузла Большой Ферганский канал не обеспечивал пропуск больших расходов даже после реконструкции и строительстве специальной подпитывающей ветви, поэтому было принято решение о строительстве Большого Андижанского канала, который должен был увеличить водообеспеченность ранее орошаемых земель и дать возможность освоить около 60000 га новых земель, расположенных в пойме р. Сырдарьи.

Большой Андижанский канал длиной 109 км и с расходом в голове сооружения 330 м3/с берет начало у Учкурганского гидроузла. На первых 6,6 км его трасса совпадает с трассой подпитывающей ветви Большого Ферганского канала[2, с 105-110], а затем сворачивает вправо, пересекая междуречье рр. Нарына и Карадарьи в виде быстротока с уклоном, близким к критическому (0,0035). На этом участке канал выполнен в железобетонном

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

лотке сложного профиля, шириной поверху 15 м и глубиной 4 м. Затем уклон канала уменьшается до 0,001 и проходит дюкером под руслом р. Карадарьи. Дальше трасса пересекает центральную часть Ферганской долины с развитой сетью оросительных каналов, которые в настоящее время переведены на питание из Большого Андижанского канала. Трасса заканчивается узлом сооружений на Северо-Багдадском коллекторе, куда подводится расход воды около 23 м3/с для рассоления дренажных вод этого коллектора и последующего использования их на орошение. На участке от дюкера до коллектора канал проходит в полувыемке полунасыпи трапецеидального сечения с m = 2 , шириной по дну от 3 до 5 м и глубиной наполнения до 4,5 м.

Мутность, %, по фракциям, мм Средний Створ 0,25 0,25-0,1 0,1 0,05 <0,01 диаметр σ частиц,мм -0,05 -0,01

21,54- 58,67 1,73 2,21 0,1 1,154 I 0,1 -0,077 18,19 -57,96 - 2,67 -2,72 - 0,077 -1,057

0,95- 32,51 3,97- 0,785 VI 57,9- 49,6 10,62-7,5 0,04-0,06 9,34 -58,68 4,88 -,082

35,42- 49,46- 7,42 6,94- 0,83 XI 0,76-8,29 0,034-0,063 52,17 33,93 -2,27 3,34 -0,999

21,23- 43,44- 27,63- 2,44- 1,188 I 5,26-0,34 0,099-0,11 27,08 49,87 19,06 3,65 -1,344

54,62- 17,05- 1,28 1,25 V 23,91-19,3 3,14-1,73 0,103-0,098 43,15 35,02 -0,8 -1,077

60,31 33,49 2,21 0,767 X 1,39-10,88 2,60-4,29 0,046-0,071 -49,52 -32,39 -2,92 -1,027

Для экономии орошаемых вод используется и коллекторные воды. Норма орошаемых вод в отношении минерализации составляет 5 мг/л. Для достижения этого из трассы каналов заканчиваемых узлом сооружений на Северо-Багдадском коллекторе, сбрасывается или подводится расход воды около 23 м3/с для рассоления дренажных вод этого коллектора и последующего использования их на орошение.

Процесс сбросов для водотока является более сложным по сравнению с процессом смывание поверхности неограниченным потоком. Поперечное

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 72 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025

сечение трубы имеет конечные размеры. В результате, начиная с некоторого расстояния от входа, концентрированная жидкость по всему поперечному сечению канала испытывает тормозящее действие сил вязкости, происходит изменение концентрации жидкости, как по сечению, так и по длине канала.

В дальнейшем основное внимание уделим рассмотрению течения и изменение концентрации в канале с неизменным по длине круглым поперечным сечением. В основном канале отсутствуют внутренние источники.

Течение жидкости может быть ламинарным и турбулентным. О режиме течения в трубах судят по значению, числа Рейнольдса

(1) где ϑ - средняя скорость жидкости; d - внутренний диаметр трубы. Если , то течение является ламинарным. Значение является нижним критическим значением числа Рейнольдса. При поток после единичного возмущения уже не возвращается к ламинарному режиму течения.

Развитое турбулентное течение в технических трубах устанавливается при

Течение при называют переходным. Ему соответствует и переходный режим соли отдачи.

Участок стабилизации. Если концентрированый соливой жидкость поступает в трубу из большого объема, распределение скорости в началь­ ном сечении считают равномерным (рис.1), то у стенок образуется погранич­ ный слой, толщина которого постепенно нарастает. В достаточно длин­ных трубах на некотором расстоянии от входа пограничный слой заполняет все поперечное сечение. При постоянных физических свойствах жидкости после заполнения устанавливается постоянное распределение скорости концентрации, характерное для данного режима течения.

В расстояние, отсчитываемое от входа до сечения, соответствующего слиянию пограничного слоя, происходит стабилизация концентрации ( x ≥ lí ) и она не зависит от распределения скорости на входе ( x = 0 ), но распределение скорости концентрации как при x < lí , так и при x ≥ lí может зависеть от процесса соли обмена[3, с 117–121.].

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Начальный участок наблюдается как при ламинарном, так и при турбулентном течении. Однако при течение в начальном участке может развиваться своеобразно.

В передней части канала может существовать ламинарная форма течения. Образующийся ламинарный пограничный слой при достижении критической толщины, переходит в турбулентный. Толщина последнего быстро растет, пока не заполнит все сечение трубы. Зона начального участка в месте изменения режима концентрации течения характеризуется перемещаемостью движения. Изменение концентрации режима течения может произойти и за пределами начального участка.

При Re ≥ 5 · 104 практически с самого начала развивается турбулентный пограничный слой. Если концентрированная жидкость втекает из большого объема в канал, имеющий острую кромку на входе, то в начале канала образуются вихри, приводящие к быстрому разрушению ламинарного пограничного слоя. Длина начального участка и его доли, занятые соответственно ламинарным и турбулентным пограничными слоями, зависят от число Рейнольдса Re, степени турбулентности потока на входе и ряда других факторов. Многие факторы взаимосвязаны.

Если поток стабилизирован( x > lí ), скорость концентрации по сечению потока при ламинарном изотермическом движении распределяются по параболе (рис.6, а):   r 2  ϑx = ϑ ìàêñ 1 −      r0   (3)

где r0 - радиус трубы; ϑ ìàêñ -скорость концентрации на оси трубы (при r = 0 ). Средняя скорость концентрации при этом равна половине максимальной:

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 74 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025

При турбулентном движении почти все сечение трубы заполнено турбулентно текущей более концентрированной солёной жидкостью. У стенки же образуется вязкий подслой [4, c 45.]. При больших числах Re толщина подслоя составляет ничтожную часть диаметра трубы. При стабилизированном турбулентном течении концентрации жидкости в трубах распределяется по поперечному сечению, имеет вид усеченной параболы (рис.2,б) с максимумом на оси трубы. Наиболее резко скорость изменяется вблизи стенки.

Распределение скоростей в турбулентной части потока можно описать с помощью универсального логарифмического закона (1):

sc ϑ∗ y ϑ∗ = ; y∗ = ; y = r0 − r (рис.3). ρ ν

Согласно данным ряда исследований для турбулентного ядра (y*≥ 30), χ = 0,4 η = 5,5 для промежуточной между турбулентным ядром и вязким подслоем области

В пределах вязкого подслоя ( y∗ ≈ 0 − 5 ) принимается линейное изменение скорости.

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

sc ϑx = y (7) µ Напряжение трения на стенке есть функция числа Рейнольдса. Отсюда появляется зависимость распределения скорости концентрации по сечению от числа Рейнольдса Re .

Чем больше число Рейнольдса, тем резче изменяется скорость концентрации вблизи стенки и менее резко – в центральной части потока, т.е. эпюра скорости, становится более заполненной (рис.3). В результате отношение средней по сечению трубы скорости к максимальной ( r = 0 ) будет зависеть от числа Рейнольдса [5, с. 72]. Экспериментально получено, что значение этой величины изменяется слабо и равно 0,8—0,9.

Приведенные сведения о распределении скорости концентрации в турбулентном потоке, прежде всего, соответствуют концентрированным течениям или течениям с практически не проявляющейся переменностью физических свойств жидкости[6, c 84].

1. Рассматривается, вопросы рассоления дренажных вод коллектора и последующего использования их на орошение с водами речных стоков Ферганского и Андижанского канала.

2. Если концентрированая солевая жидкость поступает в трубу из большого объема, то распределение скорости в начальном сечении считают равномерным, и у стенок трубы образуется пограничный слой, толщина которого постепенно нарастает.

3. В достаточно длинных трубах на некотором расстоянии от входа пограничный слой заполняет все поперечное сечение канала, но при постоянных физических свойствах жидкости после охвата заполнения устанавливается постоянное распределение скорости концентрации, характерное для данного режима течения.

4. По мере движения концентрированной солённой воды вдоль трубы наблюдается усиление или уменьшение концентрации пристенных слоев, если концентрация жидкости отлична от концентрации поступающей воды.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 76 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 8 | ISSUE 2 | 2025