Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Құрылыс инженерлігінің сұйықтар ағынымен және тасымалдануымен айналысатын тармағы.
Sub discipline of civil engineering concerned with the flow and conveyance of fluids
Гидравликалық инженерлік – құрылыс инженерлігінің сұйықтар, ең алдымен су мен кәріздің ағынымен және тасымалдануымен айналысатын тармағы. Осы жүйелердің ерекшелігі – сұйықтардың қозғалысын қамтамасыз ететін күш ретінде гравитацияның кеңінен қолданылуы. Осы құрылыс инженерлігі саласы көпірлер, тоғандар, арналар, каналдар және су қорғау бөгеттерін жобалаумен, сондай-ақ санитариялық және қоршаған орта инженерлігімен тығыз байланысты. Гидравликалық инженерлік – суды жинау, сақтау, бақылау, тасымалдау, реттеу, өлшеу және пайдалану мәселелеріне сұйықтар механикасы принциптерін қолдану болып табылады. Гидравликалық жобаны бастамас бұрын, су көлемін анықтау қажет. Гидравлик инженері өзен арқылы шөгінділердің тасымалдануын, судың аллювиалды шекарамен өзара әрекеттесуін, сондай-ақ тозу мен шөгінділердің пайда болуын зерттейді.
Hydraulic engineering as a sub discipline of civil engineering is concerned with the flow and conveyance of fluids, principally water and sewage. One feature of these systems is the extensive use of gravity as the motive force to cause the movement of the fluids. This area of civil engineering is intimately related to the design of bridges, dams, channels, canals, and levees, and to both sanitary and environmental engineering. Hydraulic engineering is the application of the principles of fluid mechanics to problems dealing with the collection, storage, control, transport, regulation, measurement, and use of water. Before beginning a hydraulic engineering project, one must figure out how much water is involved. The hydraulic engineer is concerned with the transport of sediment by the river, the interaction of the water with its alluvial boundary, and the occurrence of scour and deposition.
Негізгі қағидалар
Гидравликалық инженерияның негізгі принциптерінің бірнеше мысалы: сұйықтар механикасы, сұйық ағыны, нақты сұйықтардың қасиеттері, гидрология, құбыр жүйелері, ашық каналдар гидравликасы, шөгінділерді тасымалдау механикасы, физикалық модельдеу, гидравликалық машиналар және дренаж гидравликасы.
A few examples of the fundamental principles of hydraulic engineering include fluid mechanics, fluid flow, behavior of real fluids, hydrology, pipelines, open channel hydraulics, mechanics of sediment transport, physical modeling, hydraulic machines, and drainage hydraulics.
Сұйықтық механикасы
Гидротехника негіздері гидростатиканы қозғалмайтын сұйықтықтарды зерттеу деп анықтайды. Қабаттың ішіндегі ағын Рейнольдс санына байланысты қатал немесе турбулентті болуы мүмкін. Суды қозғау үшін гравитацияны қолданудың басқа ерте мысалдары – ежелгі Персиядағы қанат жүйесі және ежелгі Қытайдағы оған өте ұқсас Турпан су жүйесі, сондай-ақ Перудегі суару арналары. Ежелгі Қытайда гидротехникалық техника жоғары деңгейде дамыған, инженерлер суару үшін су ағынын бағыттау үшін бөгеттер мен су сақтайтын тоғандармен бірге үлкен каналдар, сондай-ақ кемелердің өтуі үшін шлюздар салған. Суньшу Ао – қытайлық алғашқы гидротехникалық инженер саналады. Қытайдағы тағы бір маңызды гидротехникалық инженер Симен Бао, Соғысқан мемлекеттер кезеңінде (б.з.д. 481–221 жж.) кең ауқымды суаруды бастаған, тіпті бүгінгі күнге дейін гидротехникалық инженерлер Қытайда құрметті лауазымды қызмет етеді. Филиппиннің архаикалық дәуірінде гидротехникалық техника, әсіресе Лусон аралында дамыды. Кордильера таулы аймағындағы Ифугао тайпасы шамамен 1000 жылға дейін суару, бөгеттер мен гидротехникалық жұмыстар, сондай-ақ әйгілі Банау күріш террасаларын салған. Бұл күріш террасалары – Филиппиндегі Ифугао тауларына түпкі аталары оймалап жасаған 2000 жылдық террасалар. Бұл жер "Әлемнің сегізінші кереметі" деп аталады. Көпшілік террасалар негізінен қолмен, азын-малы құралдармен салынған деп есептеледі. Террасалар теңіз деңгейінен шамамен 1500 метр биіктікте орналасқан. Олар террасалардың үстіндегі жаңбырлы ормандардан ежелгі суару жүйесі арқылы су алады. Егер террасалардың сатыларын біріктірсек, ол жер шарының жартысын айналып өтетін болар еді. Мегаралық Евпалин – б.з.д. 6 ғасырда Самоста Евпалин туннелін салған ежелгі грек инженері. Бұл туннельдің азаматтық-инженерлік ерекшелігі – оның екі бастан қазылуы, бұл қазушылардың екі туннельдің кездесуін және су ағынына жеткілікті еңіс сақталуын қамтамасыз етуді талап еткен. Гидротехникалық техника Еуропада Рим империясы тұсында жоғары дамыған, ол әсіресе су құбырларын салуға және қалалардан ағынды суды шығаруға, сондай-ақ сумен жабдықтауға қолданылған. Гидравликалық техниканың одан әрі жетістіктері мұсылман әлемінде 8-16 ғасырлар аралығында, Исламның алтын ғасыры деп аталатын кезеңде орын алды. Исламның жасыл революциясының маңызды бөлігі – "суды басқарудың технологиялық кешені" болды. Бұл "құралдар жиынтығының" әртүрлі компоненттері ислам әлемінің ішінде де, одан тыс жерлердегі де Афро-Еуразия құрлығының әртүрлі бөліктерінде жасалды. Алайда, ортағасырлық ислам елдерінде технологиялық кешен жинақталып, стандартталды және кейіннен Ескі әлемнің қалған бөлігіне тарады. Бір ислам халифатының билігі кезінде әртүрлі аймақтық гидравликалық технологиялар "жаһандық әсер ететін суды басқарудың анықталған технологиялық кешені" ретінде біріктірілді. Бұл кешеннің әртүрлі компоненттеріне арналар, бөгеттер, Персиядан келген қанат жүйесі, Египеттен келген нория, шадуф және бұрандалы сорғы сияқты аймақтық су көтеру құрылғылары, сондай-ақ Ислам Ауғанстанындағы жел диірмендері кірді. Ирактан келген, кері сіңіретін сорғы және краншафтты жалғау механизмі, Сириядан келген, гидравликалық және гидроэлектрлік сумен жабдықтау жүйесі де осы кешенге кірді.
Fundamentals of Hydraulic Engineering defines hydrostatics as the study of fluids at rest. The flow inside the layer can be either vicious or turbulent, depending on Reynolds number. Other early examples of using gravity to move water include the Qanat system in ancient Persia and the very similar Turpan water system in ancient China as well as irrigation canals in Peru. In ancient China, hydraulic engineering was highly developed, and engineers constructed massive canals with levees and dams to channel the flow of water for irrigation, as well as locks to allow ships to pass through. Sunshu Ao is considered the first Chinese hydraulic engineer. Another important Hydraulic Engineer in China, Ximen Bao was credited of starting the practice of large scale canal irrigation during the Warring States period (481 BC–221 BC), even today hydraulic engineers remain a respectable position in China. In the Archaic epoch of the Philippines, hydraulic engineering also developed specially in the Island of Luzon, the Ifugaos of the mountainous region of the Cordilleras built irrigations, dams and hydraulic works and the famous Banaue Rice Terraces as a way for assisting in growing crops around 1000 BC. These Rice Terraces are 2,000 year old terraces that were carved into the mountains of Ifugao in the Philippines by ancestors of the indigenous people. The Rice Terraces are commonly referred to as the "Eighth Wonder of the World". It is commonly thought that the terraces were built with minimal equipment, largely by hand. The terraces are located approximately 1500 metres (5000 ft) above sea level. They are fed by an ancient irrigation system from the rainforests above the terraces. It is said that if the steps were put end to end, it would encircle half the globe. Eupalinos of Megara was an ancient Greek engineer who built the Tunnel of Eupalinos on Samos in the 6th century BC, an important feat of both civil and hydraulic engineering. The civil engineering aspect of this tunnel was that it was dug from both ends which required the diggers to maintain an accurate path so that the two tunnels met and that the entire effort maintained a sufficient slope to allow the water to flow. Hydraulic engineering was highly developed in Europe under the aegis of the Roman Empire where it was especially applied to the construction and maintenance of aqueducts to supply water to and remove sewage from their cities. Further advances in hydraulic engineering occurred in the Muslim world between the 8th and 16th centuries, during what is known as the Islamic Golden Age. Of particular importance was the 'water management technological complex' which was central to the Islamic Green Revolution. The various components of this 'toolkit' were developed in different parts of the Afro Eurasian landmass, both within and beyond the Islamic world. However, it was in the medieval Islamic lands where the technological complex was assembled and standardized, and subsequently diffused to the rest of the Old World. Under the rule of a single Islamic caliphate, different regional hydraulic technologies were assembled into "an identifiable water management technological complex that was to have a global impact." The various components of this complex included canals, dams, the qanat system from Persia, regional water lifting devices such as the noria, shaduf and screwpump from Egypt, and the windmill from Islamic Afghanistan. the reciprocating suction pump and crankshaft connecting rod mechanism from Iraq,and the geared and hydropowered water supply system from Syria.
Қазіргі заман
Гидравликалық инженерлік негіздері көне заманнан бері көп жағынан өзгерген жоқ. Сұйықтықтар көбінесе гравитация күші арқылы каналдар мен су құбырлары арқылы қозғалады, бірақ қазіргі кезде резервуарларды толтыру үшін сорғылар қолданылады. Суға деген қажеттілік көне заманнан бері үздіксіз өсіп келеді және гидроинженердің оны қамтамасыз етудегі рөлі өте маңызды. Мысалы, Уильям Мулхолланд сияқты адамдардың еңбегі болмаса, Лос-Анджелес аймағы қазіргідей дамымаған болар еді, себебі онда халықты қамтамасыз етуге жеткілікті жергілікті су жоқ. Дүниежүзіндегі көптеген ірі қалалар үшін де осы жағдай орынды. Сол сияқты, Калифорнияның орталық аңғары суару үшін тиімді су басқару және тарату болмаса, мұндай маңызды ауыл шаруашылығы аймағына айнала алмас еді. Калифорнияда болған оқиғаға ұқсас, Теннесси өзені үстіртік басқармасының (TVA) құрылуы аймақтағы су тасқынын бақылап, арзан электр энергиясын өндіру үшін бөгеттер салу арқылы оңтүстікке жұмыс пен өркендеу әкелді, өзендерді кеме жүзуге қолайлы етіп, аймақтағы өмірді жаңғыртты. Леонардо да Винчи (1452–1519) толқындар мен ағындар, құйындылар және ағымдағы сызықтар туралы тәжірибелер жасады, зерттеді және болжамдар жасады. Исаак Ньютон (1642–1727) қозғалыс заңдарын және тұтқырлық заңын қалыптастыру арқылы, сондай-ақ есептеулерді дамыту арқылы сұйықтар механикасындағы көптеген маңызды жаңалықтарға жол ашты. Ньютонның қозғалыс заңдарын пайдалана отырып, 18 ғасырдың көптеген математиктері үйкеліссіз (тұтқырлығы нөлдік) ағын мәселелерін шешті. Дегенмен, көптеген ағындар тұтқырлық әсерлерімен сипатталады, сондықтан 17 және 18 ғасырлардағы инженерлер үйкеліссіз ағын шешімдерін қолайсыз деп тапты және тәжірибелер арқылы эмпирикалық теңдеулерді жасады, осылайша гидравлика ғылымын құрды. Қазіргі заманғы гидроинженерлер көптеген басқа инженерлік салаларындағыдай компьютерлік дизайн (CAD) құралдарын пайдаланады, сонымен қатар ағын сипаттамаларын дәл болжау үшін есептеулер жүргізу үшін есептеулік сұйықтық динамикасы, жүйені орнатудың ең қолайлы жолын анықтауға көмектесетін GPS карталары және жүйенің құрылысына көмектесетін лазерлік құралдар сияқты технологияларды қолданады.
In many respects, the fundamentals of hydraulic engineering have not changed since ancient times. Liquids are still moved for the most part by gravity through systems of canals and aqueducts, though the supply reservoirs may now be filled using pumps. The need for water has steadily increased from ancient times and the role of the hydraulic engineer is a critical one in supplying it. For example, without the efforts of people like William Mulholland the Los Angeles area would not have been able to grow as it has because it simply does not have enough local water to support its population. The same is true for many of our world's largest cities. In much the same way, the central valley of California could not have become such an important agricultural region without effective water management and distribution for irrigation. In a somewhat parallel way to what happened in California, the creation of the Tennessee Valley Authority (TVA) brought work and prosperity to the South by building dams to generate cheap electricity and control flooding in the region, making rivers navigable and generally modernizing life in the region. Leonardo da Vinci (1452–1519) performed experiments, investigated and speculated on waves and jets, eddies and streamlining. Isaac Newton (1642–1727) by formulating the laws of motion and his law of viscosity, in addition to developing the calculus, paved the way for many great developments in fluid mechanics. Using Newton's laws of motion, numerous 18th century mathematicians solved many frictionless (zero viscosity) flow problems. However, most flows are dominated by viscous effects, so engineers of the 17th and 18th centuries found the inviscid flow solutions unsuitable, and by experimentation they developed empirical equations, thus establishing the science of hydraulics. The modern hydraulic engineer uses the same kinds of computer aided design (CAD) tools as many of the other engineering disciplines while also making use of technologies like computational fluid dynamics to perform the calculations to accurately predict flow characteristics, GPS mapping to assist in locating the best paths for installing a system and laser based surveying tools to aid in the actual construction of a system.