CALCULATION OF THE REQUIRED PERFORATION INTENSITY FOR THE LATERAL SURFACE OF DISTRIBUTION DRAINAGE PIPELINES

Authors

  • O. Kravchuk Київський національний університет будівництва і архітектури

DOI:

https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-238-242

Keywords:

distribution drainage pipeline, perforation holes and slots, degree of perforation, hydraulic conductivity, filtration resistance, variable flow rate

Abstract

This paper considers the operation features of a pressure distribution drainage pipeline, where the fluid leakage along the length occurs through holes and slots in the side walls in filtration mode. In this case, the filtration mode of fluid leakage from the pipeline is ensured by using various types of rolled filter material for wrapping the drain. At the same time, the fluid within the pipeline moves in a turbulent mode. Based on a comparison of the calculated dependencies used to describe the law of fluid leakage from pipelines in each case, namely, leakage from perforation holes and through the filter material, relatively simple and convenient calculation formulas are derived for determining the required degree of the side walls perforation of the drainage pipeline, ensuring the leakage of a given water flow from the distributor. The degree of perforation S is understood as the ratio of the area of the perforation holes (slots) in the side walls of the drainage pipeline to the total area of its side surface. The parameter A, which comprehensively takes into account the design and filtration characteristics of drainage pipelines, is used in the analysis of the operation of the considered pipes. Additionally, when determining the flow rate in the initial cross-section of the distribution pipeline, the concept of an infinitely long drainage pipeline, or equivalently, a pipeline with infinitely large penetration along its side wall surface, is introduced. Corresponding analytical dependencies and a graph are presented for determining the searched parameters. It is shown that the degree of perforation is influenced by both the structural characteristics of the pipeline itself and the filtration properties of the surrounding soil and the surface of the drainage pipes. Moreover, the proposed methodology for calculating the perforation intensity ensures an even placement of holes along the length of the distribution pipe.

References

Vlotman W. Modern land drainage: planning, design and management of agricultural drainage systems / W. Vlotman, L. Smedema, D. Rycroft. – London: CRC Press, 2020. – 502 p. https://doi.org/10.1201/9781003025900

Schultz B. Irrigation and drainage systems research and development in the 21st century / B. Schultz, D. De Wrachien // Irrigation and Drainage. – 2002. – Vol. 51, №4. – P. 311–327. https://doi.org/10.1002/ird.67

Castellano M. J. Sustainable intensification of agricultural drainage / M. J. Castellano, S. V. Archontoulis, M. J. Helmers, H. J. Poffenbarger, J. Six // Nature Sustainability, – 2019. – No. 2. – P. 914–921. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0393-0

Rokochinskiy A. Forecasted estimation of the efficiency of agricultural drainage on drained lands / A. Rokochinskiy, P. Volk, O. Pinchuk, V. Turcheniuk, N. Frolenkova, I. Gerasimov // Journal of Water and Land Development, 2019. – No 40. – P. 149-153. https://doi.org/10.2478/jwld-2019-0016

Oyarce P. Experimental evaluation of agricultural drains / P. Oyarce, L. Gurovich, V. Guarte // Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2017. – Vol. 143, No 4. – P. 143(4):04016082. https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001134

Кравчук А. Визначення характеру зміни діаметра розподільчого дренажного трубопроводу вздовж шляху / А. Кравчук, О. Кравчук, Р. Чабанюк, О. Кравчук // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки, 2024. – Вип. 46. – С. 14–19. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.46.14-19

Ткачук М. М. Забезпечення ефективності водорегулювання на водогосподарських системах інноваційними конструкціями / М. М. Ткачук, В. О. Турченюк, Л. А. Шинкарук, Л. Р. Ткачук // Вісник НУВГП, 2021. – Т. 4, № 96. – С. 106–116. https://doi.org/10.31713/vt420219

Вовк П. П. Комплекс заходів з підвищення ефективності функціонування рисових зрошувальних систем / П. П. Вовк, Н. В. Приходько, Д. М. Ричко Д. М. // Вісник НУВГП.Серія «Технічні науки», 2018. – Т. 4, № 84. – С. 3–21. https://doi.org/10.31713/vt420181

Playán E. Modernization and optimization of irrigation systems to increase water productivity / E. Playán, L. Mateos. // Agricultural Water Management, 2006. – Vol. 80, No 1-3. – P. 100–116. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.07.007

Gurovich L. New approaches to agricultural land drainage: a review / L. Gurovich, P. Oyarce // Irrigation & Drainage Systems Engineering, 2015. – Vol. 4, No 135. – P. 2. http://dx.doi.org/10.4172/2168-9768.1000135

Cherniuk V. The problem of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines / V. Cherniuk, R. Hnativ, O. Kravchuk, V. Orel, I. Bihun, M. Cherniuk // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021. – Vol. 6, No 7 (114). – P. 93–103. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246852

Clemo T. (2006). Flow in perforated pipes: a comparison of models and experiments / T. Clemo // SPE Production & Operations, 2006. Vol. 21, No 2. – P. 302–311. https://doi.org/10.2118/89036-PA

Кравчук А. Проектування трубопроводів для рівномірного збору води вздовж шляху / А. Кравчук, Г. Кочетов, О. Кравчук // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки, 2020. – Вип. 33. – С. 34–40. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2020.33.34-40

Науменко І. І. Математичні моделі для гідравлічних розрахунків трубопроводів з дискретно зростаючими витратами / І. І. Науменко, В. А. Волощук // Вісник РДТУ, 2001. – Т. 1, № 8. С. 88–99.

Кравчук А. М. Гідравліка напірних перфорованих трубопроводів очисних споруд систем водопостачання та водовідведення: монографія / А. М. Кравчук, Д. О. Чернишев, О. А. Кравчук. – Київ: КНУБА, 2021. – 204 с.

Кравчук О. А. До гідравлічного розрахунку напірних дренажних трубопроводів, які працюють в режимі роздачі / О. А. Кравчук // Комунальне господарство міст, 2021. – Вип. 163. – C. 68–74. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2021-3-163-68-74

Олійник О. Я. Дренаж перезволожених ґрунтів / О. Я. Олейник, В. Л. Поляков. – Київ: Наукова думка, 1987. – 279 с.

Kravchuk A. Calculation of effective parameters of distribution drainage pipelines / A. Kravchuk, O. Kravchuk, S. Velychko, T. Airapetian // Proceedings of EcoComfort 2024. Lecture Notes in Civil Engineering, 2024. – Vol. 604. – P. 331–340. https://doi.org/10.1007/978-3-031-67576-8_29

Published

2025-04-02

How to Cite

Kravchuk, O. (2025). CALCULATION OF THE REQUIRED PERFORATION INTENSITY FOR THE LATERAL SURFACE OF DISTRIBUTION DRAINAGE PIPELINES. Municipal Economy of Cities, 1(189), 238–242. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-238-242

Issue

Section

статьи