7 вариант курсовой

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.
П.А. СТОЛЫПИНА
Факультет: Агрохимии, почвоведения, экологии, природообуст
ройства и водопользования.
Кафедра: Природообустройства, водопользования и охрана водных
ресурсов
Направление: 35.04.10 – Гидромелиорация
Курсовая работа на тему:
«Проект мелиоративно-осушительной системы регионального
назначения вариант №1 »
по дисциплине «Проектирование мелиоративных систем»
Выполнил: студент М11- ГИД гр
Бармак С.Т
Проверил: Доцент, канд. с.-х. наук
Кныш Андрей Иванович
Омск 2022г
Введение
Мелиорация активно воздействует на развитие сельского
хозяйства, способствует получению высоких и устойчивых урожаев.
На общих территориях России, в Южных и Юго-восточных
районах растения страдают от недостатка влаги, в тоже время в
Северных и Северо-западных районах России наблюдается избыток
влаги.
Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного
увлажнения, т.е. в районах, где атмосферные осадки превышают
испарение. Помимо этого, переувлажнение может быть следствием
плохих условий для оттока избыточных вод. На водоразделах отток
может быть затруднен из-за малого уклона поверхности, большой ее
шероховатости, наличия западин, малой водопроницаемости почв и
грунтов. В пониженных местах переувлажнению способствуют
приток поверхностных и подземных вод и недостаточный их отток
из-за слабой естественной дренированности территории: мылые
глубины
и
уклоны,
недостаточная
пропускная
способность
водотоков. Переувлажнению часто подвержены поймы рек.
Оно
может
быть
следствии
деятельности
человека:
подтопление и периодическое затопление земель по берегам
водохранилищ; уменьшение пропускной способности водотоков при
строительстве мостов, дорог и дамб, уничтожение местной
растительности на склонах и др.
Природные и экономическая условия в зонах избыточного
увлажнения благоприятны для ведения сельским хозяйством, но
используется земельные угодья не полностью, т.к. значительная
часть, нуждающаяся в осушении и других видов мелиорации.
1. Описание природно - климатических условий предполагаемого
места строительства водохранилища.
Административное положение: Большой Аев - река в России,
протекает в Омской области
Районы: На реке находятся населённые пункты Форпост,
Чебаклы, Завьялово.
Природная зона, в которой находится рассматриваемый
водосбор:
находится в подтаёжной полосе Западно-Сибирской
низменности, условия характерны для северной зоны Сибири.
Большой Аев находится в лесостепной зоне.
Многолетняя
средняя
годовая
температура
воздуха
на
рассматриваемой территории изменяется от -2,8о на севере, до 0,3о
на юге, на северо-востоке она составляет -3,0о-3,5о .
Таб.1 Среднемесячная температура.
I
II
III
-19
-17,6 -9,5
IV
V
VI
VII
IIX
IX
1,5
9,9
16
18,7 15,3 9,9
XII
ГОД
X
XI
0,9
-9,4 -15,7 -0,5
Абсолютный максимум температуры воздуха достигает 36-40о.
Самый теплый месяц – июль, средняя температура его составляет
17,0-19,0о.
Табл.2 Абсолютный максимум температуры.
I
II
III
IV
V
VI
VII
IIX
IX
X
XI
XII
ГОД
5
6
14
27
35
38
37
34
31
25
12
4
38
Абсолютный
минимум
приходится
на
январь-февраль,
составляя -54о, -58о, на севере и -49о, -53о на другой территории.
Табл.3 Абсолютный минимум температуры.
I
II
III
IV
V
VI
VII
IIX
IX
X
XI
XII
ГОД
-49
-45
-45
-30
-12
-4
1
-3
-9
-28
-45
-52
-52
Осадки на рассматриваемой территории распределяются крайне
не равномерно, что связано с разнообразием форм рельефа. При
продвижение от северных районов лесной зоны к южным
происходит уменьшение годовых осадков от 500 до 400 мм.
Таб.4 Атмосферные осадки с поправками.
I
II
III
IV
V
VI
VII IIX IX
X
XII XI- IV- ГОД
XI
III
19
16
22
29
41
68
88
71
51
41
36
32
X
125 389 514
Число дней в году с относительной влажностью в дневные часы
80% и более, на большей части территории составляет 85-95%, а на
севере -110-115%.
Табл.5 Влажность воздуха.
I
II
III
IV
V
VI
VII
IIX
IX
X
XI
XII
ГОД
79
77
77
72
61
66
73
77
77
78
80
80
75
Среднегодовая скорость ветра равняется 3-5 м/с. В зимние
месяцы скорость ветра наибольшая, в марте она достигает 5-6 м/с. В
летний период скорость ветра уменьшается и составляет в июле и
августе 2,5-3,5 м/с.
Табл.6 Скорость ветра.
H
I
II
III
IV
V
VI
VII
IIX
IX
X
XI
XII
ГОД
11
3,1
3,4
3,9
3,9
4,2
3,3
2,7
2,6
3,2
3,9
3,7
3,4
3,4
На большей части рассматриваемой территории в течение всего
года преобладают юго-западные и западные ветра.
Табл.7 Повторяемость направлений ветра.
Месяц С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
Штиль
I
5
3
7
17
26
26
11
5
17
II
6
4
6
13
25
27
12
7
15
III
6
4
4
10
25
28
15
8
12
IV
9
5
5
10
18
25
16
12
11
V
13
7
4
10
14
16
17
19
10
VI
18
9
4
7
12
16
17
17
14
VII
15
13
7
10
9
12
16
18
16
IIX
15
10
6
9
11
11
16
22
19
IX
8
5
4
10
21
21
18
13
15
X
6
3
3
6
19
31
20
12
9
XI
7
3
3
9
18
29
21
10
9
XII
4
4
6
12
22
27
16
6
13
ГОД
9
6
5
10
19
22
16
13
13
Табл.8 Среднемноголетние дефициты влажности воздуха, мб
месяцы
Апрель
1 2 3
Май
Июнь
Июль
1 2 3 1 2 3 1 2 3
1,
2,
3,
4 5 6 6 6 6 5 5,
9
6
4
,
,
,
,
,
,
5 3 1 5 4
7
4
1
5,1 4,7
Август
2
3
4,4
4,1
Сентябрь
1
2
3
3,5
2,8
2,4
Табл.9 - Высота снежного покрова.
X
1
2
XI
3
1
2
XII
3
1
2
I
3
1
2
II
3
1
2
III
3
1
2
3
1
IV
На
Мест
2
3 иб.
ма
Зн
кс
мин
. Уст.
Реек
ая.
*
*
1
4
7
1
1
1
2
2
5
5
2
3
3
3
3
2
2
1
0
3
7
2
5
6
6
9
1
2
2
2
9
4
2
*
35
58
18
1.2 геология, рельеф, почвы, растительность
Природная зона, в которой находится рассматриваемый
водосбор:
находится в подтаёжной полосе Западно-Сибирской
низменности, условия характерны для северной зоны Сибири.
Большой Аев находится в лесостепной зоне.
Геология, рельеф, почвы, растительность: Древние террасы
реки Большой Аев формировались под воздействием колебания
режима рек и частых изменений приносимого материала. Об этом
свидетельствует хорошо выраженная слоистость, образованная
разноокрашенными прослойками песка, супеси и реже суглинка.
Легкий механический состав, незначительное содержание илистых
частиц
мало
способствует
структурообразованию.
Дерново-
подзолистый, торфяно-болотный и подзолисто-болотный процесс
почвообразования в большей степени выражен в левобережной
части. На повышенных частях данных всхолмлений встречаются
почвы слабооподзоленные, имеющие легкий механический состав,
как правило, песчаные. В насаждениях, произрастающих на таких
почвах, покров развит слабо и в основном представлен брусникой,
зелеными мхами. Напочвенный покров в поймах реки Иня, а также
на островах реки Обь представлен зарослями ивы кустарниковой,
*
древовидной, черемухой, рябиной. На повышенных участках
островов встречаются тополь белый и черный.
1.3 Гидрография района, наличие рек, озер.
Устье реки находится в 21 км по левому берегу реки Оши.
Длина реки — 266 км. Притоки: Большой Нягов, Авяк, Ук, Малый
Аёв.
По данным государственного водного реестра России
относится к Иртышскому бассейновому округу, водохозяйственный
участок реки — Оша, речной подбассейн реки — бассейны притоков
Иртыша до впадения Ишима. Речной бассейн реки — Иртыш.
Бассейн: Большой Нягов, Малый Нягов, Авяк, Ук, Большой
Ук, Малый Ук, Малый Аёв, Чебурлинка
Является притоком реки Оша.
Районы: На реке находятся населённые пункты Форпост,
Чебаклы, Завьялово.
2. ВОДНЫЙ БАЛАНС МЕЛИОРИРУЕМОЙ ПЛОЩАДИ.
С целью прогнозирования водного режима на мелиорируемой
территории производится расчет водного баланса корнеобитаемого
слоя почвы. При этом устанавливается и потребное количество воды
для увлажнения. Расчет заключается в определении избытков и
недостатков воды в корнеобитаемом слое почвы за вегетационный
периодпо фазам развития культур.
Если значение водного баланса по периодам года будет
положительным, то это говорит, что существует необходимость
устройства дренажной системы. Если водный баланс отрицательный,
что
существует
необходимость
устройства
оросительной
системы.если значения водного баланса по периодам года будут и
положительными и отрицательными, то существует необходимость
устройства системного двойного регулирования влажности почвы.
Уравнение водного баланса (формула 1):
ΔW =Pef + Fsur + Fsub + Vf + Vsor + Vgr − Ecrop мм,
(1)
Где: Pef - эффективные атмосферные осадки за определённый
период, мм,
Fsur - приток поверхностных вод с прилегающей территории,
мм,
Fsub - приток грунтовых вод с прилегающей территории, мм,
Vf - объем фильтрующих вод из канала ( при наличии канала),
мм,
Vsor - приток напорных вод из напорного пласта в безнапорных
( при наличии напорного пласта ), мм,
Vgr - Объем влагообмена между почвенными и грунтовыми
водами, мм,
Ecrop - суммарная водопотребление сельскохозяйственной
культуры, мм.
Для
определения
суммарного
водопотребления
сельскохозяйственной культуры был определен следующий состав
севооборота: люцерна, яровая пшеница, картофель, многолетние
травы. Урожайность выбранных культур представлена в таблице 10.
Таблица 10 - Урожайность сельскохозяйственной культуры.
Сельскохозяйственная культура
Урожайность,т/га
Люцерна
12
Яровая пшеница
3,5
картофель
45
Суммарное водопотребление сельскохозяйственной культур,
входящих севооборотный участок (формула 2):
ЕТ = а*У+0,75*n*Σd, м3/га
(2)
Где: а - коэффициент, зависящий от вида культуры,
У - проектируемая, урожайность культур, т/га,
n - коэффициент, зависящий от нормы осушения,
Σd - сумма среднесуточных дефецитов влажности воздуха за
вегетационный период, мб (510)
Таблица 11 - Коэффициенты а, n и вегетационный период
сельскохозяйственных культур.
коэффициенты
Вегетационный период
а
n
Начало
Конец
Люцерна
188
4,4
1 апреля
30 сентября
Яровая пшеница
700
3,8
1 мая
31 июля
картофель
57
2,7
1 мая
30 сентября
Культура
Приток
поверхносных
вод
с
прилегающей
территории
(формула 3):
Fsur = h0 *k, мм,
(3)
Где: h0 - слой стока, мм, (h0 -80 мм)
k
-
коэффициент
стока,
зависящий
от
залесенности,
заболоченности и распаханности территории водосбора (0,25-0,3)
Fsub = 80*0,3=24 мм
Приток грунтовых вод с прилегающей территории (формула 4):
Fsub =
𝑘𝑓 ∗𝑇∗𝐿∗𝑡∗𝑖
𝐴𝑏𝑟
, мм
(4)
Где: 𝑘𝑓 - средний коэффициент фильтрации водоносных
пластов, м/сут, (𝑘𝑓 = 1,1)
𝑇 - суммарная мощность водоносных пластов, м (формула 5 )
𝑖 - уклон потока грунтовых вод, (𝑖 = 0,05)
𝑡 - временный интервал подпитки грунтовых вод, сут (365 сут.)
𝐿 - ширина потока грунтовых вод м, (𝐿 = 1500 м)
𝐴𝑏𝑟 - осушаемая площадь брутто, га ( 360 га)
Т = Т1+Т2+Т3
Где: Т1 - мощность 1 водоносного пласта, м
Т2 - мощность 2 водоносного пласта, м
Т3 - мощность 3 водоносного пласта, м
(5)
Т = 0,5+3+6 = 9,5 м
Fsub =
1,1∗9,5∗0,05∗365∗1500
360
= 794,635 м3/га = 79,5
Объем фильтрующихся вод из канала ( при наличия канала)
(формула 6):
Vf = ETсрог * (1/ƞ +1), мм
(6)
Где: ƞ - коэффициент полезного действия, (0,8)
ЕТсгор - дни расчета принимаются средним.
Приток напорных вод из напорного пласта в безнапорных ( при
наличии напорного пласта) (формула 7);
Vsor = Fsub*(1-(
Объем
влагообмена
𝑘1 𝑇1 +𝑘2 𝑇2 +...+ 𝑘𝑛 𝑇𝑛 2
) )),
𝑘0 𝑇0
между
почвенными
мм
и
(7)
грунтовыми
(формула 8):
Vgr =ETсгор*θ, мм
(8)
Где: θ - коэффициент влагообмена (0,15)
ЕТсгор - дни расчета принимаются средним.
Определенно по формуле 2 суммарное водопотребление
сельскохозяйственных культур, входящих в севооборотный участок:
ЕТ = 700*3,5+0,75*3,8*573 = 2613,3 м3/га - яровая пшеница
ЕТ = 57*45+0,75*2,7*837 = 2734,5 м3/га - картофель
ЕТ = 188*12+0,75*4,4*939 = 2565,9 м3/га - люцерна
Среднее суммарное водопотребление сельскохозяйственных
культур находим по формуле
ЕТсгор = (2613,3+2734,5+2565,9)/3 = 2637,9 м3/га = 263,8 мм
Объем фильтрующих вод из канала найден по формуле:
Vf = 263,8*((1/0,8)-1) =66,0 мм
Приток напорных вод из напорного пласта в безнапорных (при
наличии напорного пласта) не рассчитывается, так как отсутствует.
Оъбем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами
рассчитан по формуле:
Vgr = 263,8 *0,15 = 39,6 мм
На основании полученных годовых
значений элементов
водного баланса необходимо рассчитать структуру водного баланса
по периодам года.
В таблице 12 представлено процентное соотношение элементов
водного баланса.
Таблица 12 - процентное соотношение элементов водного
баланса
Период
Элементы
водного
баланса
XI-III
IV-V
VI-VIII
IX-X
Всего за год
%
мм
%
мм
%
мм
%
мм
%
мм
Pef
30
186,00
10
62,00
25
155,00
35
217,00
100
620
Fsur
0
0,00
25
6,00
50
12,00
25
6,00
100
24
Fsub
0
0,00
60
47,68
20
15,89
20
15,89
100
79,5
Vf
10
6,60
40
26,39
25
16,49
25
16,49
100
66,0
Vgr
25
9,90
25
9,90
25
9,90
25
9,90
100
39,6
ETсгор
0
0,00
35
92,37
40
105,56
30
79,17
100
263,9
ΔW
202,49
59,60
103,72
186,11 100,00 565,12
Вывод: на основе полученных расчетов по элементам водного
баланса, проектируемой территории по периодам года, является
положительным,
приходная
часть
превышает
расходную
необходимы мелиорации по отводу избыточной влаги в виде
осушительной системы.
3. Тип водного питания
На основании проведенных рассчетов в предыдущем пункте
необходимо определить по периодам года преобладающий ти
водного питания для осушаемого участка.
Под
типом
водного
характеристика взаимосвязи
питания
понимается
комплексная
природных условий, определяющих
формирование водного режима объекта осушения.
Водный режим переувлажненного или заболоченного участка
определяется соотношением атмосферных осадков и испарения
влаги, инфильтрации и капилярного подпитывания, поступающих
истоком поверхностных и грунтовых вод, в свою очередь,
соотношение приходных и расходных составляющих водного
баланса зависит от местоположения участка (водораздела, склона,
долина), рельеф поверхности земли, геологического строения толщи
грунтов до регионального водоупора геологических условий,
почвенного покрова, растительности.
Таблица 13 - Типы водного питания переувлажненных и
заболоченных земель
Тип
Основные природные условия
Причины
водного
переувлажнения
питания
заболачивания
Атмосфе Участок
рный
расположен
или
на Застаивание
водоразделе или верхней части поверхностных
склона.
Грунты почвенных
слабоводопроницаемые,
и
вод,
формирующихся
суглинистые, глинистые. Рельеф непосредственно
на
равнинный с малыми уклонами и осушаемом участке в
микропонижениями. Грунтовые период интенсивного
воды
расположены
глубоко выпадения дождей или
(5...30 м)
Грунтов
ый
приток
вод
Участок
тания снега весной.
расположен
в Близкое к поверхности
а) пониженных элементах рельефа земли
( нижняя часть склона, речная уровня грунтовых вод,
с долина,
пойма,
местные формирующихся
водозабо понижения). Грунты песчанные счет
ра
положение
и супесчаные
водоупором.
притока
подстилаются стороны
Грунтовые
подступают с водозабора.
за
со
внешней
воды водосборной площади
при
недостаточной
естественной
дренированности
участка.
Тип водного Основные
питания
природные Причины
условия
переувлажнения
или
заболачивания
Б)
Характерен
для
равниных Близкая к поверхности
замкнутый
территорий
бассеин
выраженным рельефом,
со
слабо земли
положения
с уровня грунтовых вод,
микропонижениями. Грунты формирующихся
хорошо
водопроницаемые, счет
подстилаются водоупором.
за
инфильтрации
атмосферных осадков
непосредственно
заболоченом
на
участке
при
слабой
естественной
дренированности
участка
В)
приток Поймы
фильтрацио
рек,
территорий
нных вод из водохранилищ.
рек
и геологическое
водохранил
ищ
прибрежных Близкое к поверхности
озер, земли
Рельеф
положение
и уровня грунтовых вод
строение в периоды подпора их
аналогичны п.п. а),б)
за
счет
фильтрации
воды
водоисточников
подъеме.
из
при
Тип водного Основные
питания
природные Причины
условия
переувлажнения
или
заболачивания
Грунтово-
Участки
напорный
нижних частях склонов в напорных вод в месте
долинах
расположены
и
поймах
Характерная
в Выклинивание
рек. размывов
особенность слабопроницаемой
геологического
стоения
- толщи. Если верхний
напорный водоносный пласт пласт
расположен
верхней
между
не
разрушен,
двумя возможно, насыщение
слабопроницаемыми слоями. почвенного
Грунтовые воды находяться влаги
под
напором
под
поъма
напором
вследствие грунтовых
геодезической
вод
разности водоносного слоя.
высот мест их формирования
и
разгрузки.
Пьезометрический
напорных
вод
подниматься
уровень
межет
выше
поверхности земли.
Склонный
Участки
расположены
в Застаивание
пониженных частях склонов, поверхностных
в долинах рек. Прилегающие поступающих
водосборы
слабопроницаемыми
грунтами.
сложены участках
вод,
на
с
прилегающих склонов.
Тип водного Основные
питания
природные Причины
условия
переувлажнения
или
заболачивания
Намывной
Участки
расположены
в Продолжительное
поймах рек и озер. Почвы - затопление в период
минеральные аллювиальные весеннего
или низинные болота
паводга.
Подтопление в период
летнее-осенних
дождей.
Застаивание
поверхностных вод.
На основе анализа составных частей водного баланса по
преобладающим величинам на участке преобладает атмосферный и
грунтовый типы водного питания..
4. ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
К ВОДНОМУ РЕЖИМУ ОСУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
С учетом потребностей производства сельскохозяйственной
культур, осушительную систему необходимо проектировать исходя
из следующих условий:
1) Обеспечение оптимального водного режима верхнего слоя
почвы в соответствии с требованиями сельскохозяйственных
культур.
2) Допустимых сроков затопления и подтопления почвы в
весений и летне-осенний периоды.
3) Проходимости и длина года сельскохозяйственных машин
при обработки почвы.
Оптимальными считаются следующие значения влажности
(средние за вегетационный период) расчетного слоя почвы,
выраженные в процентах от полной влагоемкости: многолетние
травы 65-75%, яровые зерновые 50-60 % ПВ, озимые зерновые и
корнеплоды 55-65 % ПВ, кукуруза 60-65% ПВ.
Нормой
осушения
называется
глубина
состояния
(
от
поверхности земли) уровня грунтовых вод, при котором в
корнеобитаемом слое почвы создаются нормальные условия для
роста растений.
При отсутствии необходимых гидрофизических характеристик
норму осушения можно рассчитать по уравнению А.И.Ивицкого
(формула 9):
Н=
𝛽∗ℎ+𝑐∗𝑚+√(𝛽∗ℎ+𝑐∗𝑚)2 +(2𝑐−𝛽∗ℎ)2 +(𝛽−𝑐∗𝑚2 )
(𝛽−𝑐∗𝑚)2
𝛽 = 2*A*√
𝛴𝑑 +1
,
𝛴𝑃𝑒𝑓 +1
m
(9)
(10)
𝑐 = 1 - ω/100
(11)
Где 𝛽, А, с, m, h - эмпирические коэффициенты, полученные
опытным путем, m = 1,6, А = 0,6...0,7, h=0,01.
ω - оптимальная влажность почвы, процент от полной
влагоемкости.
𝛴𝑑 и 𝛴𝑃𝑒𝑓 - соответственно сумма деффицитов влажности
воздуха, мб и сумма атмосферных осадков, мм за период, для
которого рассчитывается оптимальный уровень грунтовых вод или
норма осушения при заданной оптимальной влажности.
Расчет сведен в таблицу 14
Таблица 14 - расчет нормы осушения.
культура
№
параметры
Яровая
пшеница
картофель
Люцерна
1
ω%
60
65
70
2
𝛴𝑑 мб
939
939
939
3
𝛴𝑃𝑒𝑓 мм
620
620
620
4
С
0,4
0,35
0,3
5
𝛽
1,72
1,72
1,72
6
Нм
1,69
1,37
1,13
На
основании
приведенных
расчетов
норму
осушения
принимаем максимальной, но не менее 0,6 м. Все дальнейшие
расчеты проводим по принятой норме осушения.
Производства работ на осушаемых землях требует соблюдение
следующих условий:
1) Поля должны быть правильной формы с соответствием
сторон 1:3 или 1:4 при длине гона техники не менее 400 м
2) Для
обеспечения
проходимости
сельскохозяйственной
техники уровень грунтовых вод должен быть на глубине не менее
0,6 м от поверхности земли.
5. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ ОСУШЕНИЯ
МЕЛИОРАТИВНОГО УЧАСТКА
При рассматривании этого вопроса необходимо на основании
анализа природных условий, источников водного питания и причин
переувлажнения,
результатов
расчета
водного
баланса
корнеобитаемого слоя почвы и намечаемого использования участка
привести обоснование выбранных методов и способов осушения.
Под методом осушение согласно техническим условиям и
нормам
понимается
целевая
направленность
комплекса
гидромелиоративных и агротехнических мероприятий, определимая
причинами заболачивания и источниками водного питания, которое
обеспечивает ликвидацию причин заболачивания и создает условия
эффективного хозяйственного использования мелиоративных земель.
Методы и способы осушения приведены в таблице 15.
Нередко заболачивание одной и той же территории развивается
при одновременном воздействии нескольких причин, поэтому
возникает необходимость в приложении нескольких методов
осушения.
Способы
осушения
определяют
систему
конкретных
гидромелиоративных, агромелиоративных и других устройств, с
помощью
которых
техники
решается
задача
ликвидации
переувлажнения почвенного слоя, а также создания в нем
необходимого водно-воздушного режима для получения высоких и
устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Выбор того или иного способа осушения или комплекса
способов определяется:
осушения;
принятыми
методами
или
нескольких
методами
-
намечаемым
сельскохозяйственным
использованием
осушаемой площади;
-
водопроницаемость почвогрунтов;
-
технико- экономическими соображениям
Таблица 15 - Методы и способы осушения.
Методы осушения
Тип водного
питания
Атмосферный
Основной
Способ
Дополнительный
осушения
Ускорение
Повышение
Открытые
поверхностного
инфильтрационной
стока
аккумулирующей
закрытые
способности
горизонтальные
и собиратели,
дренажи,
агромелиоратив
ные
мероприятия
Грунтовый
Понижение
Перехват
потока Открытые
уровня грунтовых грунтовых
вод
вод
внешнего закрытые
(ускорение стороны
внутреннего
водосбора
потока)
со собиратели,
горизонтальные
дренажи,
ловчие каналы
Грунтово-
Понижение
Понижение
Глубокий
напорный
пьезометрических
пьезометрических
горизонтальный
уровней и УГВ на уровней за пределами (открытый,
объекте
объекта осушения
закрытый)
дренаж.
Устройство
водозаборов
подземных вод
Методы осушения
Тип водного
питания
Склонный
Основной
Перехват
границе
Способ
Дополнительный
на Уменьшение
осушения
притока Закрытые
объекта поверхностных вод со собиратели,
склонового
стороны
поверхностного
водозабора
внешнего нагорные
стока
каналы,
комплексы
противоэрозион
ных
мероприятий на
сколне
Намывной
Ускорение
Разгрузка реки ( озера) Рекгулирование
руслового
системой мероприятий рек - водоприем,
паводкового
по регулированию и обвалование
стока,
территории
затопления
защита перераспределению
от стока
рек,
озер:
устройство
водохранилищ
на реке и ее
притоках
переброска
части
стока
в
бассейн других
рек.
Решающим должен быть фактор создания долговечных и
надежных осушительных систем, обеспечивающих необходимую
влажность почвы, этим требованиям больше всего отвечает
закрытый дренаж, которой и следует считать основным способом
осушения.
На основании проведенного анализа установленно, что в
курсовом проекте преобладает атмосферный тип водного питания.
Следовательно, в качестве способа осушения проектируем закрытый
горизонтальный дренаж.
6. УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЫТЫХ
МЕЛИОРАТИВНОЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
6.1 Элементы осушительных систем
Закрытой начинают такую мелиоративную осушительную
систему, у которой постоянная регулирующая сеть и коллекторы,
непосредственно принимающие и отводящую воду с определенной
площади, положены под поверхностью земли в виде труб или
закрепленных полостей. Остальные элементы закрытой сети могут
быть открыты.
В состав закрытой мелиоративной осушительной сети входят:
- постоянная регулирующая сеть - дрены ( системная,
выборочная, разряженная);
- временная регулирующая сеть - агромелиоративные и
агротехнические мероприятия;
- проводящая сеть - коллекторы различных порядков, открытые
проводящие каналы;
- оградительная сеть - нагорно-ловчие каналы и дрены;
- водоприемник - реки, ручьи, озера, крупно магистральные
каналы и др.;
- дороги и сооружения ( шлюзы, мосты смотровые колодцы и
т.д.).
Назначение регулирующей (постоянной и временной) сети
осушительной системы заключается в понижении уровня почвенногрунтовых вод на необходимую глубину и своевременном отводе
излишних поверхностных вод.
В
комплексных
осушительно-увлажнительных
систем
регулируемая сеть одновременно является и увлажнительной (при
почвенном способе увлажнения).
Проводимая сеть в односторонних осушительных системах
должно принимать воду от регулирующей и отводить ее с
осушаемой
территории
в
водоприемник.
В
осушительно-
увлажнительных системах проводящая сеть служит для подачи воды
к регулирующей сети.
Оградительная сеть перехватывает приток поверхностных и
грунтовых вод с вышележащей части водосбора. В комплексных
мелиоративных системах при наличии источника увлажнения эта
сеть служит в качестве водопроводящих каналов.
Систематическая закрытая сеть проектируется обычно при
равнинном рельефе местности, выборочная - при осушении
отдельных избыточно увлажнительных участков, разбросанных
среди земель, не требующих осушения, а разреженная сеть в
сочетании
с
агромелиоративными
и
агротехническими
мероприятиями.
При проектировании закрытой осушительной сети необходимо
знать следующие основные параметры:
- Глубина заложения дрен;
- расстояние между дренами;
- длины и уклоны дрен, коллекторов и открытых каналов.
6.2 Определение глубин заложения
Глубина заложения дрен должна быть такой, чтобы могла
обеспечить
понижение
уровня
почвенно-грунтовых
проектную норму осушения (формула 12).
вод
на
ℎ𝑑 = 𝑑𝑒𝑠𝑡 + ℎ𝑘 + 𝐻 , m
(12)
Где: 𝑑𝑒𝑠𝑡 - наружный диаметр дрены, принимается равным
0,07м;
ℎ𝑘 - подъем кривой депрессии над верхом дрены, в пределах от
0,2 до 0,3 м;
Н - проектная норма осушения, м.
ℎ𝑑 = 0,07+0,2+1,24 = 2.03 м = 2м
6.3 Определение расстояние между дренами
Начальный напор ℎн для расчетов принемаеться равным
глубине заложения дрен (ℎ𝑑 = ℎн )
Расстояние от дреныдо водоупора определяется по следующей
формуле:
S = ΣТ𝑖 - ℎ𝑑 , м
(13)
Где: Т𝑖 - сумма мощностей генетических горизонтов почвы, м;
ℎ𝑑 - глубина заложения дрен, м.
Сгласно исходным данным на осушаемом участке имеется
место неглубокое залегание водоупора.
В этом случае расстояние между дренами можно определить по
формуле С.Ф. Аврьянова (формула 14):
Врасч = 2 ∗ 𝐻𝑔 ∗ √
𝐾𝑝
𝑞
∗ (1 +
2∗𝑆
𝐻𝑔
) ∗ 𝑎 ,м
(14)
Где: 𝐻𝑔 - действующий напор (формула 15);
𝐾𝑝 - приведенный коэффициент фильтрации слоя, мощность Н,
м/сут;
𝑞 - среднесуточный приток к дренами или модуль дренажного
стока, м/сут;
𝑎 - эмперический коэффициент.
Действующий напор определяется
по следующей формуле
(формула 15):
1
𝐻𝑔 = ∗ (ℎн +ℎк ) м
2
(15)
Приведенный коэффициент фильтрации в слое мощностью,
равной норме осушения Н определяется по формуле (формула 16):
Кр =
𝑘1 ∗𝑇1 +𝑘𝑖 ∗𝑇𝑖
𝛴𝑇𝑖
м/сут,
(16)
Где: 𝑘1 ...𝑘𝑖 , 𝑇1 ...𝑇𝑖 - соответственно коэффициент фильтрации и
доля мощности слоев, вошедшие в слой равный Н.
Рисунок 1 - Глубина заложения дрен
Расчет:
S = 9,5-2 = 7,5 m
Hg = 0.5*(2+0.2) = 1,1 m
Kp =
0.9∗0.3+1.1∗3+1.2∗7
9,5
= 1,184 м/сут
Среднесуточный приток к дренам или модуль дренного стока
определяется для каждого периода года и для всего года, как
отношение изменения почвенных влагозапасов и количество дней
периода по формуле 17:
q=
𝛥W
𝑇
м/сут
(17)
Где: ΔW - изменение почвенных влагозапасов, м;
Т - количество дней в расчетном периоде, сут, для 𝑞𝑋𝐼 − 𝐼𝐼𝐼 =
151 СУТ.; для 𝑞𝐼𝑉 − 𝑉 = 61 СУТ.; для 𝑞𝐼𝑋 − 𝑋 = 61 СУТ.;
для 𝑞𝑉𝐼 − 𝑉𝐼𝐼𝐼 = 92 СУТ.;
𝑞𝑋𝐼 − 𝐼𝐼𝐼 = 0.2025/151 = 0.0013 м/сут
𝑞𝐼𝑉 − 𝑉 = 0.0596/61 = 0,0010 м/сут
𝑞𝑉𝐼 − 𝑉𝐼𝐼𝐼 = 0.1037/92 = 0,0011 м/сут
𝑞𝐼𝑋 − 𝑋 = 0.1861/61 = 0,0031 м/сут
Принимаем для расчета максимальное значение 𝑞 = 0,0031
м/сут.
Для определения расстояния между дренами ( Врасч ) задаемся
его различными значениями ( Впр = 50,100,150,200) и рассчитывается
эмпирический коэффициент.
Эмпирический коэффициент находится по формуле 18:
a=
1
(18)
2𝑠
1
1+ ∗2.94∗𝐿𝑔 𝜋∗𝑑
Впр
𝑒𝑠𝑡
𝑠𝑖𝑛
2𝑆
Определим эмпирический коэффициент коэффициент при Впр =
50
a=
1
= 0.3820
2∗7.5
1
1+
∗2.94∗𝐿𝑔 3,14∗0,07
50
𝑠𝑖𝑛
2∗7.5
Определим эмпирический коэффициент коэффициент при Впр =
100
a=
1
= 0,5528
2∗7.5
1
1+
∗2.94∗𝐿𝑔 3,14∗0,07
100
𝑠𝑖𝑛
2∗7.5
Определим эмпирический коэффициент коэффициент при Впр =
150
a=
1
2∗7.5
1
1+
∗2.94∗𝐿𝑔 3,14∗0,07
150
𝑠𝑖𝑛
2∗7.5
= 0,6497
Определим эмпирический коэффициент коэффициент при Впр =
200
a=
1
2∗7.5
1
1+
∗2.94∗𝐿𝑔 3,14∗0,07
200
𝑠𝑖𝑛
2∗7.5
= 0,7120
Полученные значения подставим в формулу 14:
1,184
2 ∗ 7.5
Врасч = 2 ∗ 1.1 ∗ √
∗ (1 +
) ∗ 0,3820 = 62.84м
0,0031
1.1
1,184
2 ∗ 7.5
Врасч = 2 ∗ 1.1 ∗ √
∗ (1 +
) ∗ 0,5528 = 90.94м
0,0031
1.1
1,184
2 ∗ 7.5
Врасч = 2 ∗ 1.1 ∗ √
∗ (1 +
) ∗ 0,6497 = 106.88 м
0,0031
1.1
1,184
2 ∗ 7.5
Врасч = 2 ∗ 1.1 ∗ √
∗ (1 +
) ∗ 0,7120 = 117.13м
0,0031
1.1
7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ПЛАНЕ
Расположение закрытой осушительной сети в плане является
одним из самых ответственных моментов проектирования дренажа и
заключается в придание определенного направления дренажным
линиям по отношению к рельефу местности.
Проектирование дренажных систем в плане начинается с
водоприемника, проводящей, оградительной и регулирующей сети.
7.1 Водоприемник
В даной курсовой проектирован водоприемник ( река) не
требует регулирование, то есть его размеры достаточны для приема
и отвода с осушаемой территории всей избыточной воды.
7.2 Проводящая сеть
Проектирование осушительной сети в плане необходимо
начинать
с
трассирования
магистрального
рекомендуется
проводить
по
осушительного
объекта
расположение
магистрального
конфигурация
осушительной
или
по
самым
канала,
низким
тальвегу
канала
отметкам
поверхности.
оказывает
территории.
который
На
влияние
Протеженность
магистральных каналов должно быть по возможности минимальной,
однако она не ограничивается и определяется углом местности и
формой участка. Уклон дна магистрального канала должно быть в
пределах от 0,003 до 0,0003.
Длина транспортирующих собирателей, как правило, не не
превышает 1,5...2,0 км. Их уклон находится в пределах от 0,002 до
0,0005.
Расположение
коллекторов
определяется
принятой
регулирующей
сети.
открытыми
каналами
в
горизонтальной
плоскости
схемой
распределения
закрытой
Соединение
закрытых
осуществляется
с
коллекторов
помощью
с
устьевых
сооружений. При повороте коллекторов в плане и вертикальной
плоскости устраивают смотровые колодцы.
Длина коллектора называется с учетом уклона поверхности
земли по трассе коллектора и конфигурации осушаемой территории.
Таблица 16 - Длина закрытого коллектора в зависимости от
уклона местности по трассе коллектора
Уклон
0...0,001
0.001...0,002 0,002...0,003 Более
поверхности
0,003
земли i
Максимальная 250...600
600...700
700...800
800...1200
длина
закрытого
коллектора, м
7.3 Оградительная сеть
К оградительной сети относятся: нагорные, ловчие, и нагорно ловчие каналы. Они проектируются вдоль границ верхней части по
уклону осушительной территории.
Нагорными каналами ограждается осушаемая территория от
притока только поверхностных вод, поступающих с внешнего
водосбора. Для перехвата потока грунтовых вод с прилегающего
водосбора проектируются ловчие каналы.
Если площадь водосбора облесена и сложена легкими грунтами,
функции нагорных и ловчих каналов могут быть совмещены.
Сопряжения в плане каналов оградительной сети с принимающими
каналами следует выполнять под углом от 60° до 90°. Глубина
нагорного канала должна быть не более 1,0…1,2 м. Глубина ловчего
канала устанавливается в пределах 1,5…2,0 м, но с обязательным
условием заглубления в подстилающие, хорошо водопроницаемые
грунты не менее чем на 0,3…0,5 м. Минимальный уклон каналов
ограждающей сети равен 0,0005.
7.4 Регулирующая сеть
Закрытую
равномерного
регулирующую
осушения
сеть
площади
располагают
и
создания
с
учетом
необходимых
продольных уклонов для дрен и коллекторов, чтобы в расчетные
периоды они работали в безнапорном режиме.
Закрытую регулирующую сеть располагают поперек или вдоль
уклона поверхности.
1 - открытые каналы; 2 - закрытые каналы; 3 - дрены
Рисунок 2 - Поперечная (слева) и продольная (справа) схема
расположения дренажа.
В первом случае схема расположения дренажа называются
поперечной. Для предания дренам необходимого минимального
уклона (і = 0,003) их трассируют под углом к горизонталям, а
коллекторы
по
наибольшему
уклону местности.
Эта
применима при среднем уклоне поверхности не менее 0,005.
схема
Во втором случае при уклонах поверхности менее 0,005 схема
расположения дренажа называется продольной. При этой схеме
дрены располагаются вдоль уклона, чтобы обеспечить минимальный
уклон дрен. Коллекторы проектируют под углом к горизонталям
поверхности.
Поверхность объекта осушения редко имеет одинаковый и
однообразный уклон, поэтому при проектировании применяют
сочетание поперечного и продольного дренажа. При малых или
нулевых уклонах поверхности приходится заглублять устьевые
участки дрен и коллекторов.
В
этом
случае
дрены
располагают
из
условия
более
рациональной технологии строительства и эксплуатации дренажа.
Максимальная длина дрен не должна превышать 250 м. Дрены
вводят в закрытые коллекторы с одной или двух сторон в
зависимости от рельефа местности.
Таблица 17 - Длина дрены в зависимости от уклона местности
по трассе дрены.
Уклон
0-
0.0005-
0,001-
0,0015-
0,002-
Более
поверхности
0,0005
0,001
0,0015
0,002
0,003
0,003
100-120
120-140
140-160
160-180
180-250
земли i
Максимальная 50-100
длина дрены,
м
При проектировании системного дренажа необходимо, чтобы
соблюдались следующие основные условия:
1. Глубина заложения дрен на всем их протяжении должна как
можно меньше отличался от проектной (±0,2…0,3 м).
2. Дрены по мере возможности должны проектироваться
параллельно направлению грунтового и поверстного потоков.
3. В плане дрены с коллекторами необходимо стремиться
обеспечить прямой угол впуска дрен в коллекторы, их следует
осуществлять под углом не менее 60°.
4. С целью уменьшения длины проводящей сети нужно
стремиться к двустороннему вводу дрены (коллекторы) должны
смещаться минимум на 2…5 м.
5. Дрены, проектируются без поворотов.
За расчетный уклон в вертикальном направлении принимаем
уклон равный 0,003 рассчитанный между 114 и 115,5 горизонталями
на 1400 м.
За расчетный уклон в горизонтальном направлении принимаем
уклон равный 0,003 рассчитанный между 114 и 115,5 горизонталями
на 900 м.
Таким образом, расчетный уклон проектируемого участка для
определения параметров осушительной системы принимаем 0,003.
В
соответствии
с
заданным
уклоном длина
закрытого
коллектора возможна 800-1200 м, длина 180-250 м, расстояние
между дренами определено расчетами и составляет 50 м.
На
проектируемый
участок
возможно
поступление
поверхностного стока с внешних водосборов с северной, западной и
восточной
части
для
перехвата
поверхностного
потока
предусматриваем и проектируем ловчие каналы с отводом в
существующий водоприемник.
По всей длине трасы в местах соединения труб дрен,
коллекторов, магистрального канала устанавливаются смотровые
колодцы. План участка с нанесённой ситуацией, запроектированной
сети, дорог, сооружений представлен на приложении №1.
7.5 Подборка дренажного колодца
По всей длине трасы в местах соединения труб дрен,
коллекторов, магистрального канала проектируются смотровые
колодцы. Глубина которых зависит от диаметра труб:
• Дрены 70 мм
• Коллекторы 150 мм
• Магистральный канал 300 мм
Вследствие
использования
труб
различных
диаметров
изменяется размер лотка:
Дрены 70 мм
- 200 мм
Коллекторы 150 мм
- 200 мм
Магистральный канал 300 мм
- 400 мм
Расчеты глубины колодцев сведены в таблицу №18.
Таблица 18 - Расчеты глубины колодцев
Марка
Расход Материалов
колодца
Высота
№
марка
Полная
Высота
по
Диаметр Глубина рабочей
Днище
Рабочая часть
Плита перекрытия
колдца
колодца глубина
горлови
грунтовы
колодца лотка
части
Объем
Сборные железобетонные элементы
по плану
колодца
ны
м
бетона
ПН-10
ПН-15
ПН-20
КС10.3
КС10.9
КС
15.6
КС
15.9
КС20.6
КС20.9
ПП-10-1
ПП-10-2
1ПП15-1
1ПП15-2
2ПП15-1 2ПП15-2 1ПП20-1 1ПП20-1 1ПП20-1 1ПП20-1 КО 6
условия
на лоток
1 м 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
К1-1 II
кмп-3
1850 1000
200 1200
0,36
2
1
1
1
К1-2 II
КМП-27
1675 1500
500
900
1,24
1
1
1
2
К1-3 II
КМП-27
1600 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-4 II
КМП-27
1400 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-5 II
КМП-27
1550 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-6 II
КМП-27
1400 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-7 II
КМП-27
1500 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-8 II
КМП-27
1575 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-9 II
КМП-27
1675 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-10 II
КМП-27
1875 1500
500
900
1,24
1
1
1
1
К1-11 II
КМП-28
1850 1500
500 1200
1,24
1
0
1
1
1
К1
II
КМУ1-202
1740 2000
950
900
2,96
1
1
1
Кмд
II
КМУ1-202
1750 2000
950
900
2,96
1
1
1
Kmk
II
КМУ1-202
2125 2000
950
900
2,96
1
1
3
Горловина
ПО 10
29
1
1
2
2
1
1
1
1
3
2
1
1
1
2
ПД 6
30
ПД 10
31
1
Тип
КС 20,9 лотка
КС 10,3 КС 10,6 КС15,6 КС15,9 КС20,6
32
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
2
1
33
1
34
35
36
37
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Гидроиз Пенетро Пенекри
т
Стремян оляция н
ка
38
л
л
л
л
л
л
л
л
л
л
л
л
л
л
39
С1-04
С1-03
С1-03
С1-03
С1-02
С1-03
С1-02
С1-02
С1-02
С1-02
С1-04
С1-03
С1-04
С1-04
40
10,61
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
20,77
41
42
7.6 Гидравлический расчет коллекторно-дренажной системы
Расчет выполняется по уравнениям для равномерного движения
воды. При этом определяются размеры поперечного сечения дрен и
коллекторов. Определяется расход воды в дрене (формула 19):
𝑄др = 0,116 ∗ 𝑞 ∗ 𝐹др , м3/с
(19)
Где : 𝐹др -площадь, обслуживаемая одной дреной, га (формула
20)
𝐹др =
Вдр ∗𝐿др
10000
, га
(20)
Где : Вдр - расстояние между дренами,м
𝐿др - длина дрены, м
Гидравлический расчет дрен производится по следующим
формулам гидравлики (формула 21):
𝑄факт = 0,39*С*d2*√𝑑 ∗ 𝑖
(21)
𝑉факт = 0,5*С*√𝑑 ∗ 𝑖
(22)
Где : С - коэффициент Шэзи, принемаемый в зависимости от
материала, диаметра дрены и коэффициента шероховатости
𝑑 - диаметр дрены, м
𝑖 - уклон дрены
Таблица № 19 Коэффициент Шези в зависимости от материала
Диаметр
дрены 𝑑, мм
Коэффициент Шези
Керамические
Пластмассовые Асбестоцементные
n = 0.012
n = 0.013
n = 0.015
70
44,5
40,3
35,0
100
45,1
41,6
36,1
150
48,0
44,5
39,4
300
54,2
50,0
43,3
Скорость движения воды в дрене не должна превышать 1 м/с
Отношение фактического расхода воды к проектному расходу
для пропуска воды должно удовлетворяться условию (формула 23):
𝑄факт / 𝑄 = 0,95...1,05
(23)
Где : 𝑄факт и 𝑄 - соответственно фактический и проектный
расходы воды в дрене ( коллекторе, транспортирующем собирателе)
Подбор диаметров закрытых колекторов и транспортирующих
собирателей аналогичен подбору диаметров дрен.
Расход
воды
необходимый
для
пропуска
коллектором
определяется как сумма расходов воды дрен, обслуживаемых
данным коллектором (формула 4).
𝑄колл = 𝛴𝑄др , м3/с
(24)
𝑄др1−21 = 0,116 ∗ 0,00299 * 1,25 = 0,0004336
𝐹др =
50∗250
10000
= 1,25 га
𝑄факт = 0,39*44,5*0,072*√0,07 ∗ 0,0005 = 0,000503 м3/с
𝑉факт = 0,5*44,5*√0,07 ∗ 0,0005 = 0,1316 м/с
𝑄факт / 𝑄 = 0,000503 / 0,0004336
𝑄факт / 𝑄 = 1,16 м3/с
Так как условие не выполняется, то диаметр дрены принимаем
равным 100 мм.
𝑄факт = 0,39*45,1*0,072*√0,07 ∗ 0,0005 = 0,0005099 м3/с
𝑉факт = 0,5*45,1*√0,07 ∗ 0,0005 = 0,1334 м/с
𝑄факт / 𝑄 = 0,0005099 / 0,0004336
𝑄факт / 𝑄 = 1,18 м3/с
Так ка условия не выполняются, то диаметр дрены принимается
равным 70 мм, так как значение V не превышает расчетные значения,
то в дальнейшие расчеты будут основываться на них.
𝑄к1 = 0,0004336 * 22 = 0,009539
𝑄факт = 0,39*44,5*0,072*√0,07 ∗ 0,002267 = 0,001071 м3/с
𝑉факт = 0,5*44,5*√0,07 ∗ 0,002267 = 0,280 м/с
𝑄факт / 𝑄 = 0,001071 / 0,009539
𝑄факт / 𝑄 = 0,1123 м3/с
𝑄к1 = 0,009539 * 2= 0,01908
𝑄факт = 0,39*44,5*0,32*√0,07 ∗ 0,002267 = 0,01968 м3/с
𝑉факт = 0,5*44,5*√0,07 ∗ 0,002267 = 0,280 м/с
𝑄факт / 𝑄 = 0,01968 / 0,01908
𝑄факт / 𝑄 = 1,031 м3/с
7.7 Отвод поверхностных вод с защищаемой территории.
Для предупреждения поступления поверхностных вод со
стороны
водораздела,
устанавливают
нагорно-ловчие
каналы.
Собираемые нагорно-ловчим каналам, воды самотеком отводят за
пределы защищаемой территории.
Параметры рассчитываются
из значений
максимального
расхода р3% (формула 25).
𝑄𝑝% = 𝐾0 ∗ ℎ𝑝% ∗ 𝜇 ∗ 𝛿 ∗ 𝛿1 ∗ 𝛿2 ∗ 𝛿3 ∗ 𝐹/(𝐹 + 𝑏)𝑛
(25)
Где: 𝐾0 - параметр, характеризующий дружность весеннего
половодья, 𝐾0 = 0,017,
𝜇 - коэффициент, учитывающий неравенство статических
параметров слоя стока и максимальных расходов, 𝜇 = 0,96,
𝑛 - показатель степени редукции, 𝑛 = 0,25,
𝛿 , 𝛿 1, 𝛿 2, 𝛿 3 - коэффициенты, учитывающие влияние
водохранилищ, прудов и озер (𝛿), снижение максимального расхода
(𝛿1), заболоченности речных водосбросов (𝛿2), распаханных земель
(𝛿3) на максимальные расходы воды.
ℎ𝑝% - расчетный слой суммарного весеннего стока ( без срезки
грунтового питания),
𝑏
эмпирический
-
параметр
учитывающий
снижение
интенсивности модуля стока с уменьшением площади, 𝑏 = 2
𝐹 - площадь водосбора, 𝐹 = 1,69
𝛿 - следует принять равным 0,8
𝛿1 = a/(𝑓л + 1)n = 1/(60+1)0.16 = 0.518
𝛿2 = 1 - β * lg(0.1*fб+1)=1-0,7*lg(0,1*30+1)=0,5786
(26)
(27)
𝛿 - следует принять равным 1 так как Р% > 5%
𝑄𝑝% =
0.017 ∗ 180 ∗ 0.96 ∗ 0.8 ∗ 0.518 ∗ 0.5786 ∗ 1 ∗ 1.69
(1.69 + 2)0.25
𝑄𝑝% = 0.859 м3/с
7.8 Определение размеров магистрального канала.
В работе рекомендуется принять поперечное сечение канала в
виде равнобокой трапеции. В таблице даны значение заложения
откосов. Для магистрального канала ширина по дну определяется
расчетом, минимальное значение ее, с учетом габаритов ковшей
одноковшовых экскаватора рекомендуется принять не менее 0,4 м.
Таблица № 20 Заложение откосов.
Глубина колодца, м
Грунт
Менее 1,5
1,5-2,0
Более 2,0
1,0
1,5
2,0
1,5
2,0
2,5
Глина,
суглинок
Супесь, песок
Определение
размеров
поперечного
сечения
канала,
достаточных для пропуска проходящих вод производится путем
гидравлических расчетов.
При этих же расчетах определяется скорость движения воды,
которая должна быть меньше размывающей для определенного типа
и больше заиляющей.
Таблица № 21 Скорость воды не выдерживающие размыва
грунта.
Грунт
Не размывающая скорость
Глина
0,8...1,0
Суглинок
0,6...0,7
Супесь
0,5
Песок
0,4
При равномерном движении воды в канале 𝑄 м3/с определяется
Шези (формула 28):
Q = ω * c * √𝑅 ∗ 𝑖
Где: ω - площадь живого сечения канала, м2,
С - коэффициент Шези, (м1/2/с),
𝑅 - гидравлический радиус,
(28)
𝑖 - уклон канала.
Коэффициент Шези определяется по формуле (формула 29):
1
С = Ry
(29)
𝑛
Где: 𝑛 - коэффициент шероховатости, 𝑛 = 0,035.
у = 2,5 ∗ √n − 0.13 − 0.75 ∗ √R ∗ (√n − 0.1)
(30)
Для определения глубины воды в канале:
а) задаются различные значения глубин воды в канале,
б) находят гидрологический радиус.
R=
ω
(31)
x
Где: х - смоченный периметр (формула 32),
ω - площадь живого сечения (формула 33).
х = b + 2h ∗ √i + m2
(32)
Где: b - ширина канала по дну, 0,4 м,
h - глубина воды в канале,м,
m - коэффициент заложения откосов m=ctg(a)
ω = h * (b + m * h)
(33)
Результаты расчетов сведены в таблицы №22,23,24.
Посчитав для разных значений глубины воды в канале
расход Q. Подсчитав для разных значений глубины воды строим
график, по которому определяем глубину воды для расчетного
расхода.
ℎ𝑘 = ℎ + 0.3
(34)
Где: ℎ - глубина воды в канале, м,
ℎ𝑘 - глубина канала м.
V = (0.3 м/с < V м/с < 1 м/с)
Для
пропуска
расчетного
коэффициент форсировки 1,14.
расхода
(35)
принемается
То есть для расчета магистрального канала:
𝑄расч = Кф ∗ 𝑄3% = 0,859 ∗ 1,14 = 0,97926 м3/с
В соответствии со схемой расположением мелиоративной
системы, прием поверхностных вод с территории водосбора
происходит через МК1, МК2, МК3.
МК6 - транспортиру
Таким образом расход по каждой магистрали равен:
𝑄МК = 𝑄расч /3 = 0,32642 м3/с
МК1
-
транспортирует
в
соответствии
с
уклона
принемаемый расход от середины канала в 2 направления
соответственно:
МК1 = 0,1632 м3/с
МК5 и МК4 = 0,4896 м3/с
МК6 = 0,9793 м3/с
Расчет параметров каналов выполнен в табличной форме.
Таблица №23 расчет параметров канала МК 1.
h,м
W,
м2
Х, м
R, м
Y
C,
i
м1/2/*с
Q
V,
м3/*с
м/с
0,10
0,050
0,600
0,083
0,319
12,935
0,0027
0,010
0,60
0,20
0,120
0,801
0,150
0,312
15,792
0,0027
0,038
0,60
0,30
0,210
1,001
0,210
0,308
17,669
0,0027
0,088
0,60
0,40
0,320
1,201
0,266
0,304
19,112
0,0027
0,164
0,60
0,50
0,450
1,401
0,321
0,301
20,304
0,0027
0,269
0,60
0,60
0,600
1,602
0,375
0,298
21,329
0,0027
0,407
0,60
0,70
0,770
1,802
0,427
0,295
22,233
0,0027
0,582
0,60
0,80
0,960
2,002
0,479
0,292
23,044
0,0027
0,796
0,60
0,90
1,170
2,202
0,531
0,290
23,781
0,0027
1,054
0,65
1,00
1,400
2,403
0,583
0,288
24,457
0,0027
1,358
0,65
Так как Q для МК1 = 0,1632 м3/с h=0.39 м
Таблица №24 расчет параметров канала МК5 и МК4.
C,
Q
V,
м3/*с
м/с
0,0027
0,014
0,60
16,139
0,0027
0,054
0,60
0,307
18,077
0,0027
0,120
0,60
0,285
0,303
19,547
0,0027
0,217
0,60
1,601
0,343
0,299
20,747
0,0027
0,347
0,60
0,720
1,802
0,400
0,296
21,770
0,0027
0,515
0,60
0,70
0,910
2,002
0,455
0,294
22,666
0,0027
0,723
0,60
0,80
1,120
2,202
0,509
0,291
23,466
0,0027
0,974
0,60
0,90
1,350
2,402
0,562
0,289
24,191
0,0027
1,272
0,65
1,00
1,600
2,603
0,615
0,286
24,854
0,0027
1,620
0,65
h,м W, м2 Х, м
R, м
Y
0,10
0,070
0,800
0,087
0,318
13,153
0,20
0,160
1,001
0,160
0,312
0,30
0,270
1,201
0,225
0,40
0,400
1,401
0,50
0,550
0,60
м1/2/*с
i
Так как Q для МК5 и МК4 = 0,4896 м3/с h= 0,59 м, h= 0,59 м
Таблица №24 расчет параметров канала МК5 и МК4.
C,
Q
V,
м3/*с
м/с
0,0027
0,019
0,60
16,362
0,0027
0,069
0,60
0,306
18,357
0,0027
0,153
0,60
0,300
0,302
19,859
0,0027
0,271
0,60
1,801
0,361
0,298
21,077
0,0027
0,428
0,60
0,840
2,002
0,420
0,295
22,107
0,0027
0,625
0,60
0,70
1,050
2,202
0,477
0,293
23,005
0,0027
0,867
0,60
0,80
1,280
2,402
0,533
0,290
23,803
0,0027
1,156
0,60
0,90
1,530
2,602
0,588
0,288
24,523
0,0027
1,495
0,65
1,00
1,800
2,803
0,642
0,285
25,180
0,0027
1,887
0,65
1,10
2,090
3,003
0,696
0,283
25,784
0,0027
2,336
0,65
1,20
2,400
3,203
0,749
0,281
26,344
0,0027
2,844
0,70
1,30
2,730
3,404
0,802
0,279
26,865
0,0027
3,413
0,70
1,40
3,080
3,604
0,855
0,277
27,354
0,0027
4,047
0,70
1,50
3,450
3,804
0,907
0,276
27,813
0,0027
4,748
0,70
h,м W, м2 Х, м
R, м
Y
0,10
0,090
1,000
0,090
0,318
13,281
0,20
0,200
1,201
0,167
0,311
0,30
0,330
1,401
0,236
0,40
0,480
1,601
0,50
0,650
0,60
м1/2/*с
i
Так как Q для МК6 = 0,9793 м3/с h= 0,74 м
Результат расчета объема выемки грунта приведены в
таблице №26.
Таблица №26 расчета объема выемки грунта.
№
b
h
a
w
V м3
l
ПК0
1,34
1,34
0,4
1,1658
100
ПК1
2,2
2,2
0,4
2,86
100
402,58
ПК2
1,98
1,98
0,4
2,3562
100
521,62
ПК3
1,4
1,4
0,4
1,26
100
361,62
ПК4
0,8
0,8
0,4
0,48
100
174
ПК5
0,76
0,76
0,4
0,4408
100
92,08
ПК6
0,69
0,69
0,4
0,37605
100
81,685
ПК7
2,2
2,2
0,4
2,86
100
323,605
ПК8
1,54
1,54
0,4
1,4938
100
435,38
ПК9
1,79
1,79
0,4
1,96005
100
345,385
ПК10
2,26
2,26
0,6
3,2318
100
519,185
ПК11
1,54
1,54
0,6
1,6478
100
487,96
ПК12
2,59
2,59
0,6
4,13105
100
577,885
ПК13
2,79
2,79
0,6
4,72905
100
886,01
ПК14
3,12
3,12
0,6
5,8032
100
1053,225
ПК15
3,41
3,41
0,6
6,83705
100
1264,025
ПК16
3,36
3,36
0,6
6,6528
100
1348,985
ПК17
2,09
2,09
0,6
2,81105
100
946,385
ПК18
2,39
2,39
0,6
3,57305
100
638,41
ПК19
1,98
1,98
0,8
2,7522
100
632,525
ПК20
1,09
1,09
0,8
1,03005
100
378,225
Сумма
Объем выемки грунта составляет 11470,775 м3
11470,775
Заключение
В
курсовом
проекте
проект
была
запроектирована
осушительная мелиоративная система. Сельскохозяйственной
культуры был определен следующий состав севооборота:
яровая пшеница, люцерна, картофель.
Также
был
произведен
расчет
водного
баланс
корнеобитаемого слоя почвы с целью прогнозирование водного
режима на мелиорируемой территориию Значения водного
баланса по периоду года имеет отрицательное значение VI-VIII
по этому было решено установить устройство осушительного
мелиоративного
системы
с
возможностью
2-х
сторонним
регулированием водного баланса
На основе проведённого анализа установленно, что в курсовом
проекте
преобладает
атмосферный
тип
водного
питания.
Следовательно, в качестве способа осушения был запроектирован
закрытый горизонтальный дренаж.
Расчётный уклон проектируемой участка для определения
параметров системы принят 0,005.
В соответствии с заданным уклоном
длина закрытого
коллектора возможна 800-1200 м, длина 180-250 м, растояние между
дренами определено расчетами и составляет 50 м.
На
проектируемый
участок
возможно
поступление
поверхностного стока с внешних водозаборов с северной, западной и
восточной
части
для
перехвата
поверхностного
потока
предусматриваем и проектируем ловчие каналы с отводом в
существующий водоприёмник.
Список литературы
Приложение