Колесо Детриджа
 Колесо Детриджа в Финли, Новый Южный Уэльс , 2011 г. | |
| Тип | Управление ирригацией |
|---|---|
| изобретатель | Джон Стюарт Детридж |
| Зарождение | 1910 |
| Примечания Происхождение: Виктория, Австралия. | |
Колесо Детриджа — это ирригационный инструмент, изобретенный в 1910 году Джоном Стюартом Детриджем (1865–1926). [1] Оно работает аналогично традиционному водяному колесу и вращается, когда вода проходит через его лопасти. Затем измеряются обороты. [2]
Колесо Детриджа было распространено на протяжении всего 20 века и использовалось в нескольких странах, включая Австралию, Индию, Индонезию, Израиль, Африку и США. [3] [4]
История
[ редактировать ]В 1910 году комиссар штата Виктория по водоснабжению Джон Стюарт Детридж разработал «Счетчик воды прямого измерения Детриджа» или «Колесо Детриджа». Первоначально его использовали для точного измерения расхода воды на определенных ирригационных участках в Австралии, особенно в районах Нового Южного Уэльса и Виктории. [5] Поток воды необходимо было регулировать, чтобы обеспечить устойчивое и эффективное использование воды при орошении. Колесо Детриджа использовалось вплоть до 21 века, и есть несколько стран, которые используют его технологические идеи. [6]
В связи с тем, что Австралия уязвима к засухе и потере воды, [7] Поток воды необходимо было регулировать, чтобы обеспечить устойчивое и эффективное использование воды при орошении. Колесо Детриджа было не единственным изобретением, разработанным Джоном Детриджем, но оно широко считается одним из самых влиятельных механизмов, изобретение которых ему приписывают. [6]
Колесо Детриджа использовалось до 21 века, и есть несколько стран, которые используют его технологические разработки. Благодаря его регулярному использованию многие люди, особенно в Австралии, высоко ценят этот инструмент. , Австралия , был установлен мемориал В 1965 году в Гриффите, Новый Южный Уэльс в память о Колесе Детриджа и ирригационной зоне Маррамбиджи . Ирригационная зона Маррамбиджи, или «MIA», представляет собой часть территории Риверина, которая была создана для подачи воды из местных рек для производства продуктов питания. [8] [9]
Прошлое использование
[ редактировать ]Колесо Детриджа было разработано для измерения уровня воды в оросительных каналах, когда вода проходит по суше. назвали его «простым», Преподаватели Дармштадтского университета прикладных наук поскольку в нем использовалась несложная технология для измерения объема воды, проходящей через него. [10] Колесо функционировало, позволяя воде проходить под ним, что, в свою очередь, заставляло колесо вращаться. Затем будет измерена скорость вращения колеса во время прохождения воды, что позволит получить точные данные об использовании воды фермерами по всей Австралии. [11]
Колесо было влиятельным инструментом для использования воды и устойчивого развития на протяжении всего 20 века. Одним из мест, где постоянно использовалось колесо Детриджа, является район бассейна Мюррей-Дарлинг. Площадь — 1 061 000 миллионов квадратных километров (410 000 × 10 6 квадратных миль) и включает реки Мюррей и Дарлинг , которые являются одними из самых длинных рек на всем австралийском континенте. [12]
ежеквартальный обзор орошаемых молочных ферм в Виктории В 1950 году был опубликован . В нем упоминалось использование колеса Dethridge в качестве устройства для измерения воды и говорилось: «К цифрам по использованной воде следует относиться с оговоркой из-за трудностей, связанных с измерением воды, подаваемой на фермы, даже там, где установлены колеса Dethridge». Ранние сообщения из первых рук об использовании колес Детриджа в 1950-х годах свидетельствуют о важности колеса как ирригационного инструмента в Австралии. [13]
Современное использование
[ редактировать ]
В начале XXI века колесо Детриджа начало устаревать. Важность систем управления водными ресурсами и водораспределения постоянно исследуется. Исследования начали показывать, что такие инструменты, как колесо Детриджа, были слишком неточными и не считались экологически уязвимыми. [14] В 2002 году система TCC или «Полный контроль каналов» была внедрена на нескольких водных каналах в северной части Виктории, Австралия. TCC был частью широких усилий по модернизации методов орошения и обеспечению большей устойчивости распределения воды в открытых каналах. [15]
Автоматизация каналов была опробована в 2002 году в системе каналов Центрального Гоулберна в ирригационном регионе Шеппартон на севере Виктории. Колеса Dethridge были заменены более новой технологией, известной как FlumeGate, которая была представлена системой Total Channel Control. FlumeGate стремилась заменить использование колес Dethridge и предоставить более точные данные измерений для ирригаторов. Хотя эти новые дополнения были поддержаны государственным финансированием, было заявлено, что новая технология получила негативные отзывы от отдельных ирригаторов. [16]
На усилия по переходу к более эффективным методам орошения большое влияние оказал Проект обновления ирригации Северной Виктории (NVIRP), который признал воздействие на окружающую среду в конце 1990-х годов. [15] Поскольку конструкция Dethridge Wheel блокирует любой поток воды, это приводит к многочисленным нарушениям, что, в свою очередь, приводит к значительным потерям воды и со временем влияет на ее потребление. [10] Наблюдения за потреблением воды проводились в Северной Виктории и обнаружили, что при распределении воды в этом районе ежегодно теряется около 990 гигалитров воды. [15] Кроме того, проект обновления ирригации Северной Виктории тесно сотрудничал с общественными группами и государственными учреждениями с целью модернизации ирригационного округа Гоулберн-Мюррей (GMID). Значение ирригационного района Гоулберн-Мюррей подтверждается статистикой ирригации. Ирригационный район Гоулберн-Мюррей занимает площадь 65 000 км . 2 (25 000 квадратных миль) и обеспечивает около 30% валового сельскохозяйственного производства Виктории, Австралии. [17]
Колесо Детриджа было изучено, чтобы увидеть его потенциал в качестве генератора мощности с низким напором. В начале 21 века переход к экологически безопасным технологиям был введен Киотским протоколом 1997 года. Целью было сокращение общих выбросов парниковых газов, поскольку опасения по поводу изменения климата стали реальностью. С колесом Детриджа экспериментировали, чтобы увидеть, как его можно использовать в качестве гидроэлектрогенератора для участков с низким напором в открытом русле. [11] Колесо Детриджа обеспечивало тот же эффект, что и колесо Цупингера, при тестировании в качестве генератора с низким напором и считалось эффективным при его использовании при использовании орошения для производства энергии. [10]
Колеса Dethridge были заменены полностью автоматизированными машинами, такими как Total Channel Control, чтобы предотвратить потери и утечки при орошении. Total Channel Control предложила счетчики воды и пообещала увеличить пиковые расходы воды. [18] Измерения, проведенные на водном поле Гоулберн-Мюррей, также показали, что колесо Детриджа приводило к тому, что ирригаторы получали больше воды, чем предполагалось, что ставит под сомнение экономическую эффективность колеса Детриджа при использовании его в качестве счетчика орошения. [19]
В 1999 году колесо Детриджа использовалось в качестве счетчика воды и измеряло объемы дренажа для улучшения дренажных систем в Гриффите, Новый Южный Уэльс, компанией CSIRO Land and Water. Городской совет Гриффита стремился улучшить канализационные системы вокруг Гриффита, крупного регионального города в ирригационной зоне Маррамбиджи. Использование колеса Детриджа в очистке сточных вод и отходов в этом районе является одной из многих причин, почему оно имеет такое большое значение в Гриффите, Новый Южный Уэльс. [20]
Пытаясь улучшить характеристики колеса Детриджа и изучить его использование в качестве гидравлического устройства, два исследователя, С. Паудель и Н. Сенгер, разработали «CFD» или вычислительную гидродинамику модель колеса . Паудель и Сенгер работали на факультете гражданского строительства Дармштадтского университета прикладных наук и оказали большое влияние на исследования колеса Детриджа. Они работали над разработкой трехмерной CAD-модели колеса и проводили испытания для измерения характеристик потока и различных физических аспектов. Разработка модели вычислительной гидродинамики описывается как утомительная из-за свойств свободного течения воды и ее взаимодействия с движущимся объектом. [21]
Споры об автоматизации каналов
[ редактировать ]Хотя начало века в значительной степени ознаменовало конец широкого использования колеса Детриджа, по поводу новой автоматизации каналов все еще велись частые споры. Автоматизация, на которую сильно повлиял Проект обновления Северной Виктории, и системы автоматизации каналов, которые были внедрены в 2002 году, вызвали споры среди ирригаторов. Новые FlumeGates, которые были представлены на нескольких северных ирригационных точках, обещали сократить время заказа и ускорить орошение. Независимо от улучшений или их отсутствия, автоматизация каналов получила отрицательные отзывы и в конечном итоге привела правительство штата Виктория в замешательство. [14]
Данные
[ редактировать ]Колесо Детриджа использовалось в качестве гидроэлектрического генератора и использовалось в экспериментах во многих различных научных исследованиях. Его важность как генератора с низким напором была подтверждена статистикой, касающейся гидроэнергетики . Из всего мирового производства возобновляемой и зеленой электроэнергии гидроэнергетика составляет 76%. Было обнаружено, что колесо Детриджа имеет КПД 60% при использовании электричества. [11]
Исследования, проведенные в Индонезии, показали, что эффективность колеса Детриджа при использовании его в гидроэнергетике снижается при увеличении расхода воды. Это наблюдение было объяснено тем, что вращение колеса не пропорционально расходу воды. [10]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ МакНиколл, Рональд. «Детридж, Джон Стюарт (1865–1926)» . Австралийский биографический словарь . Национальный центр биографии Австралийского национального университета . Проверено 28 мая 2021 г.
- ^ «Ирригационное колесо Dethridge используется для измерения расхода воды» . Национальный архив Австралии . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Паудель, С; Сенгер, Н. (ноябрь 2016 г.). «). Колесо Детриджа для пикомасштабной выработки гидроэлектроэнергии: экспериментальное и численное исследование. Серия конференций IOP: Наука о Земле и окружающей среде» . Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 49 . Конференция IOP: 102007. doi : 10.1088/1755-1315/49/10/102007 . S2CID 114789174 .
- ^ «Технологии в Австралии 1788-1988» . п. 157 . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Колесо Детриджа, счетчик поливной воды» . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б « Ирригационное колесо Dethridge используется для измерения расхода воды » . Австралийское бюро новостей и информации, Канберра . Проверено 8 апреля 2021 г.
- ^ Картье, К. «Австралия: длительная засуха вредит психическому здоровью сельских жителей» . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Мемориал Колеса Детриджа» . Памятник Австралии . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Каупер, Уолтер Ричард (1968). История ирригационной территории Маррамбиджи (Диссертация). Университет Ньюкасла . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д Херияни, О; Мугисиди, Д; Лухунг, Р. (2019). «Работа шлифовального колеса как генератора с низким напором и анализ потерь» . Физический журнал: серия конференций . 1373 (1): 012012. Бибкод : 2019JPhCS1373a2012H . дои : 10.1088/1742-6596/1373/1/012012 .
- ^ Jump up to: а б с Сенгер, Н; Паудель, С (2016). «Колесо Детриджа для пикомасштабной гидроэнергетики: экспериментальное и численное исследование» . Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 49 (10): 102007. Бибкод : 2016E&ES...49j2007P . дои : 10.1088/1755-1315/49/10/102007 .
- ^ «Самые длинные реки» . Содружество Австралии. 15 мая 2014 года . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Джонс, Д.С. «Орошаемые молочные фермы» . Ежеквартальный обзор экономики сельского хозяйства . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Харт, Британская Колумбия; Дулан, Дж.; Банн, Швеция; Хорн, А.; Поллино, Калифорния (январь 2017 г.). «Глава 19 – Вызовы будущего» . Принятие решений в политике и управлении водными ресурсами . Академическая пресса. стр. 343–356. дои : 10.1016/B978-0-12-810523-8.00001-X . ISBN 9780128105238 . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Коллетт, Б; Генри, Н. (2014). «Водная справедливость: изучение социальных аспектов новых ирригационных технологий в северной Виктории, Австралия» . Водная политика . 16 : 155–173. дои : 10.2166/wp.2014.102 . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Коуэн, Лиза; Хелен, Мердок; Лайнэм, Крис. «Региональный институт – есть ли роль расширения в изменениях в регулировании?» . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Андерсон, Сьюзен С; Торесон, Брайан П. «Модернизация технологий и инфраструктуры в условиях экономики, испытывающей трудности с финансами. Конференция по управлению водными ресурсами 2010 г.: Сакраменто, Калифорния, 23–26 марта 2010 г.» (PDF) . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Карри, Энн; Боб, Кук; Джереми, Кейп. «Измерительная натурная поверка счетчиков внегородского водоснабжения» . CRC для фьючерсов на ирригацию.
- ^ Хант, Питер (2 июня 2010 г.). «Не дело с колесом». Еженедельник Таймс.
- ^ Бисвас, Тапас; Джаявардане, Н. «Удаление загрязнений и повторное использование сточных вод с помощью метода наземных фильтров» . Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Паудель, С.; Сенгер, Н. (2017). «Исследование уточнения сетки для трехмерной модели CFD, включающей поток несжимаемой свободной поверхности и вращающийся объект» . Компьютеры и жидкости . 143 : 134–140. doi : 10.1016/j.compfluid.2016.10.025 . Проверено 29 мая 2021 г.