2

Кафедра "Гидротехнического и энергетического строительства"

Курсовая работа

"Осушительно-увлажнительная система Витебской области"

Минск 2009

Содержание

1. Характеристика природных условий объекта. Методы и способы осушения…………………………………………………………………….…….3

2. Расчет расстояний между элементами осушительной сети………....10

3. Гидрологические расчеты………………………………………….…..12

4. Проектирование осушительной сети в плане и в вертикальной плоскости……………………………………………………...………………….15

4.1. Проектирование водоприемников, открытой оградительной и проводящей сети…………………………………………………………………15

4.1.1. Основные требования к открытой сети……………………...……15

4.1.2. Проектирование водоприемника в плане и в вертикальной плоскости…………………………………………………………………………16

4.2. Проектирование закрытой регулирующей сети…………………....19

4.2.1. Порядок проектирования………………………………………..…19

4.2.2. Проектирование закрытой регулирующей сети в плане………...19

4.2.3. Проектирование закрытой регулирующей сети в вертикальной плоскости………………………………………………………………………...20

5. Гидравлический расчет магистрального канала и закрытых коллекторов………………………………………………………………… ….22

5.1. Гидравлический расчет магистрального канала……………..……22

5.2. Гидравлический расчет закрытых коллекторов…………….…… 23

6. Мероприятия по регулированию водного режима………………. .26

7. Расположение в плане дорог, гидротехнических и дорожных сооружений…………………………………………………………….………..27

8. Мероприятия по охране окружающей среды……………….……….28

Литература………………………………………………………………..29

1. Характеристика природных условий объекта. Методы и способы осушения

Объект строительства находится в Витебской области в бассейне реки Лучеса.

Река Лучеса вытекает из оз. Бабиновичи у д. Бабиновичи, Лиозненского района, Витебской области, и служит фактически продолжением р. Верхиты. Впадает в р. Западную Двину слева, на 620 км от устья, у г. Витебска.

Направление течения от истока до д. Заречье - северо-западное, от д. Заречье до д. Н.Александрове - западное, далее, до впадения в р. Западную Двину - северное.

Длина реки 100 км. Протекает она по территории Ореховского, Лиозненского, Богушевского и Витебского районов. Витебской области. Наиболее крупные населенные пункты по реке - Бабиновичи, Лучеса, Юшково, Шилы, Щемиловка, Карповичи, Селюты и г.Витебск.

Характеристика водосбора

Площадь водосбора 8393 км². Абсолютные отметки поверхности водосбора реки 200,0 - 125,0 м над уровнем моря. Ландшафт бассейна в основном моренный.

Заболоченность водосбора р. Лучесы около 22%. Общая площадь болот и заболоченных земель в водосборе р. Лучесы около 750 км². Расположены они главным образом в водосборах притоков р. Лучесы - Верхиты, Черницы, Суходревки и Оболянки. Процент освоенных болот незначительный. В водосборе р. Оболянки освоено около 140 га и примерно столько же в водосборе р. Верхиты на массиве "Веретейский Мох" для торфодобычи.

Озерность водосбора р. Лучесы около 0,2%..Наиболее крупные озера: Девинское - 1,94 км², Серокоротня - 1,72 км² и др. более мелкие. Лесистость около 20%.

Речная сеть представлена небольшим количеством сравнительно крупных притоков. Наибольшие из них приведены в таблице 1.

Таблица 1

Название реки	С какого берега впадает	Расстояние от устья, км	Длина реки, км
Верхита	Л	100	27
Черница	П	99	76
Ордышевка	Л	82	18
Серокоротенка	Л	54	32
Оболянка	Л	51	90
Черниченка	Л	41	31
Суходоревка-Ольша	П	36	106

Густота речной сети 26 км на 100 км² площади водосбора.

Долина реки мало извилистая, на отдельных участках прямая, Ширина ее от 0,3 км в нижнем и среднем течении (д. Макеево - м. Калиновичи) до 1,2 км в верхнем (м. Бабиновичи), преобладающая 0,5 - 0,6 км. Правый склон долины крутой, высотою 14 - 20 м, левый - 8 - 14 м.

Пойма односторонняя, уширена вправо, преимущественно открытая, суходольная. Ширина ее от 100 м в нижнем течении (д. Рудаки) и до 750 м, у истока (м. Бабиновичи).

Русло реки средне извилистое. Наибольшая извилистость на участке д. Рудаки - д. Пнево. Средний уклон 0,00032. Берега русла преимущественно высокие, крутые, высотою 4,0 - 14,0 м..

Плесы чередуются с перекатами через 2,0 - 3,0 км, исключая плес от д. Столино до д. Перевозы длиною 16 км. Наибольшее число перекатов - от истока до д. Пнево. Ниже д. Пнево на протяжении 40 км наряду с глубинами, достигающими 3,5м, имеются перекаты с глубинами 0,3 - 0,5 м. Общее протяжение их - 4200 п. м.

Дно реки песчаное, частью гравелистое и каменистое. На участке д. Пнево - устье насчитывается около 33 крупных камней на дне реки, препятствующих сплаву и судоходству. В межень река зарастает водной растительностью. Захламленность русла топляками большая. Общее падение 32 м.

Характерные данные о реке в межень приведены в таблице 2.

Размеры	Ширина, м	Глубина м	Скорость течения, м/сек
от оз. Бабиновичи до впадения р. Оболянки
Преобладающие	12ч18	0,8ч1,3	0,3ч0,4
Наибольшие	45	3,8	0,6
Наименьшие	5	0,2	0,2
от впадения р. Оболянки до устья
Преобладающие	20ч30	1ч1,5	0,3ч0,4
Наибольшие	60	3,6	1
Наименьшие	15	0,2	0,25

Изученность реки

Река Лучеса изучалась в течении 40 лет как возможная трасса водно-транспортного соединения Днепра с Западной Двиной. В 1935 г. были произведены обследования с целью энергетического использования реки и др.

В гидрологическом отношении р. Лучеса изучалась с 1893 г. периодически в 4 пунктах. Гидрологические станции (водомерные посты) и их краткая характеристика приведены в таблице 3.

Таблица 3

№ п/п	Пункт	Расстояние от устья, км	Площадь водосбора, км2	Год	Абсолютная отметка “0” графика, м
				Открытия	Закрытия
1	М. Бабиновичи (выше устья р. Черницы)	100	338	1893	1897	154,34
2	д. Денисовка (ниже устья р. Черницы)	96	1120	1893	1916	152,92
3	д. Лускинополь	35	3120	1931	действует	133,25
4	д. Новики	19	3230	1913	1917	131,34

Станция Бабиновичи расположена в районе, где режим реки искажен подпором р. Черницы настолько, что весной в отдельные дни наблюдается обратное течение в оз. Бабиновичи.

Наиболее полные данные для гидрологической характеристики р. Лучесы получены по пунктам Денисовка и Лускинополь.

Водный режим

Годовой ход уровней характеризуется ясно выраженным весенним половодьем и относительно устойчивой летней и зимней меженью. Высота подъема весеннего паводка 3,5 - 4,5 м. Дождевые паводки оказывают влияние на изменение уровней в меженный период. Высота подъема достигает 1,4 ж в отдельные годы, в среднем 0,5 м над средне меженным уровнем.

Характерные уровни р. Лучесы по пунктам Денисовка и Лускинополь приведены в таблице 4.

Таблица 4

Наименование пункта Абсолютная отметка ,0" графика	Характерные уровни	Максимальный	Минимальный летний	Минимальный зимний
Денисовка, 152, 92 м	Максимальный	858	21	41
	Средний	496	1	10
	Минимальный	393	-32	-47
Лускинополь, 133,35 м	Максимальный	793	132	149
	Средний	629	95	126
	Минимальный	465	76	94

Расходный режим. На 4-х водомерных постах в разное время по р. Лучесе произведено свыше 800 измерений расходов, но обработанных данных по ним нет. Сток не подсчитывался. Некоторые характерные расходы приведены в таблице 5.

Таблица 5

Наименование пункта Площадь водосбора	Характерный расход	Расход, м3/сек	Модуль, л/с с 1км2	Дата измерения
Денисовка 1120км2	Минимальный летний	0,9	0,8	16.VIII.1894
	Минимальный зимний	0,85	0,76	31.XII.1894
	Максимальный весенний	184	164,3	26.IV.1895
	Максимальный осенне-летний (дождевой)	31	27,7	31.X.1895
Лускинополь 3120км2	Минимальный летний	1,97	0,63	19.X.1939
	Минимальный зимний	3,59	1,15	13.II.1938
	Максимальный весенний	306	98,1	25.III.1938
	Максимальный осенне-летний (дождевой)	14,1	4,52	7.X.1931

Ледовый режим р. Лучесы весьма неустойчив. Сроки наступ-ления ледовых явлений приведены в таблице 6.

Таблица 6

Ледовые явления	Сроки наступления
	Ранний	Средний	Поздний
Начало весеннего ледохода	5.II	23.III - 5.IV	22.IV
Начало ледостава	11.XI	8.XII - 15.XII	31.I

Весенний ледоход длится 5 - 7 дней, иногда до 10 дней (1937 г.). Период ледостава около 4,0 - 4,5 месяцев. Река свободна от льда около 8 месяцев.

Современное использование реки

Река Лучеса с ее притоками Черницей, Ордежанкой и Оболянкой использовалась главным образом для лесосплава. Сплавная она на всем протяжении. У д. Пнево существует мельничная (лесосплавная) плотина с напором 3,0 м. Объем сплавляемой древесины по р. Лучесе достигал до 60 тыс.м² в год (1938). Сплав производится плотами и молем. Из всей сплавляемой древесины около 70% поступает в р. Лучесу по ее притокам.

Обилие перекатов, наличие на них одиночных крупных камней, а также обмеление в летнее время в устьевой части затрудняют сплав леса при низких горизонтах.

В энергетических целях р. Лучеса фактически не используется. По всей реке имеется лишь одна гидроустановка (д. Пнево) - мельница с водяным колесом мощностью 12 л. с. при напоре 3,0 м. Плотина - лесосплавная.

Перспективы использования реки

Использование р. Лучесы в энергетических целях возможно путем постройки 4 ГЭС с общей мощностью 6500 - 7000 квт при напорах 4 - 15м. По произведенным в 1935 г. Ленгидэпом проектировкам в устье р. Лучесы намечена постройка ГЭС мощностью около 5500 квт при напоре 15 м. Кроме того, выше по реке можно построить более мелкие ГЭС. Для улучшения сплавных условий потребуются руслоочистительные работы на всем протяжении реки.

Транспортное значение р. Лучеса может получить лишь при использовании ее как трассы для соединения Днепра с Западной Двиной.

Основное направление использования реки в дальнейшем энергетическое и лесосплавное. В случае осуществления воднотранспортного соединения р. Днепра с р. Западной Двиной по Оршанско-Витебскому варианту - транспортное.

Климатические условия

Среднегодовое количество осадков 717 мм. Продолжительность безморозного периода 145 дней в году. Средне годовая температура июня 21^оС. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом - 115 дней в году. Средняя из максимальных декадных высот снежного покрова за зиму - 25 см. Средняя глубина промерзания почвы 53см. Средняя дата начала снеготаяния 2.Ш., продолжительность периода снеготаяния в среднем - 26 дней.

Гидрогеологическое строение участка

Верхний слой - торф низинный с коэффициентом фильтрации 0,6м/сут. Подстилающий грунт - песок мощностью 4м с коэффициентом фильтрации 2,7м/сут.

Первоначальный уровень грунтовых вод от поверхности - 0м.

Мощность снегового покрова - 51см. Испарение за расчетный период -12мм, осадки - 29мм. Продолжительность расчетного периода - 10 суток.

Расчетный модуль дренажного стока - 0,7 л/с·Га.

Тип водного питания - атмосферный (т. к. осадков больше чем испарение). Причина переувлажнения - скопление застойных поверхностных или грунтовых вод.

Принимаемые методы осушения:

Понижение уровней грунтовых вод

Перехват поступающего на осушаемый массив склонового поверхностного стока

Ускорение руслового стока

Назначаемый способ осушения - закрытый дренаж и оградительная сеть нагорно-ловчих каналов.

2. Расчет расстояний между элементами осушительной сети

При расчете расстояний между дренами принята методика разработанная А.И. Мурашко (метод фильтрационных сопротивлений). Расчетные схемы и зависимости применимы при коэффициентах фильтрации грунтов к > 0,2 м/сут. и проводимостью зоны фильтрации Т = mk > 0,5м.кв./сут при атмосферном, грунтовом безнапорном, склоновом, намывном типах водного питания и также при различных сочетаниях этих ТВП.

Расчетная схема определяется геометрической формой пласта, т.е. мощностями слоев грунта, фильтрационными характеристиками водоносных горизонтов. Верхней границей схемы является поверхность почвы, нижней - водоупор или кровля напорного горизонта. На схеме водоупор принимается в виде горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю на данном участке отметку, волнистые и наклонные границы между слоями так же заменяют горизонтальными линиями. Схематизация геологического строения сводится к тому, что многослойный пласт приводится к расчетным схемам: однослойной, двухслойной и трехслойной.

В данном курсовом проекте выбираются 2 - 3 характерные расчетные схемы и для них определяются расстояния между дренами для установившейся и неустановившейся фильтрации с гончарными и пластмассовыми дренами без защитных фильтров и с защитой дрен от заиления. Расчетные схемы, выбранные для определения расстояний между дренами, должны быть представлены глубокозалежным торфом, подстилаемым минеральными грунтами с глубины 1,6 м; мелкозалежным торфяником с глубиной торфа 0,5 м, и однородным минеральным грунтом.

Расчетные схемы для определения расстояний между дренами приведены ниже.

Основной задачей фильтрационных расчетов дренажа является определение максимально допустимых расстояний между дренами, которые обеспечивают необходимое снижение уровней грунтовых вод, позволяющее вести на осушаемых землях сельскохозяйственные работы в весенний период, либо сохранять оптимальный водный режим почв для сельскохозяйственных растений в период их вегетации, т.е., обеспечивающее норму осушения. Поэтому расчетными периодами для фильтрационных расчетов являются весенний и летне-осенний. Весенний период длительностью 10-15 суток после окончания снеготаяния является основным, второй - поверочным. В весенний период возможны два варианта:

1) отсутствие затопления поверхности почвы при расположении уровней грунтовых вод к началу расчетного периода на глубине;

2) полное насыщение почвы водой и затопление поверхности участка водой слоем Н_в. Поверочные расчеты на летне-осенний период, как правило не выполняются, так как почва в это время имеет большую аккумулирующую емкость, велико испарение и подъем УГВ невелик.

Расчет расстояний между дренами производится с помощью ЭВМ.

3. Гидрологические расчеты

Целью гидрологических расчетов является определение расчетных расходов для проектирования параметров проводящих каналов и сооружений на них.

В принятом створе расход для каждого расчетного периода определяется по следующей расчетной зависимости:

Q = q_pF (3.1)

где q_p - расчетный модуль стока для расчетного периода с заданной обеспеченностью, л/с с км²;

F=40,7км² - площадь водосбора.

Расчетный максимальный модуль весеннего половодья, летне-осеннего и бытового стока определенной обеспеченности определяется по формуле:

q_p = q K_p (3.2)

где q - средний за многолетний период модуль, л/с с км.кв.;

Kp - модульный коэффициент, определяемый по таблицам биномиальных ассиметрических кривых обеспеченности по значениям коэффициентов вариации и ассиметрии.

Средний за многолетний период максимальный мгновенный модуль стока весеннего половодья определяется по формуле:

(3.3)

Коэффициент вариации максимального стока весеннего половодья определяется по зависимости: (3.4)

C_s = 2C_v K_10%=1,804 q_10% = q K_10% =71,85·1,804=129,6 л/с·км²

Q_ВП = q_10%F=129,6·40,7=5275,07л/с=5,28м³/с.

Средний за многолетний период максимальный модуль стока дождевых летне-осенних паводков определяется зависимостью:

(3.5)

Коэффициент вариации летне-осенних паводков:

C_s = 2C_v K_10%=2,064 q_10% = q K_10% =26,25·2,064=54,17л/с·км²

Q_ДП = q_10%F=54,17·40,7=2204,76л/с=2,2м³/с.

Средний за многолетний период модуль бытового стока:

Коэффициент вариации бытового стока:

C_s = 3C_v K_25%=1,27 q_25% = q K_25% =1·1,27=1,27л/с·км²

Q_Б = q_25%F=1,27·40,7=51,77л/с=0,05м³/с.

Максимальный модуль стока предпосевного периода определяется по зависимости:

Q_П = q_ПF=39,72·40,7=1616,76л/с=1,62м³/с.

В приведенных формулах приняты следующие обозначения:

А - физико-графический параметр;

а - географический параметр, определяющий изменение коэффициента изменчивости стока по территории;

F=40,7км² - площадь водосбора;

J=6,8 ^о/_оо - средний уклон основного водотока;

_вз- средневзвешенная озерность водосбора, %;

(3.6)

где ₀=6,5% - озерность в % от общей площади водосбора;

F_зар - площадь водосбора, зарегулированная озерами. км.кв.;

_б=59% - заболоченность площади водосбора, %;

_лб=53% - залесенность болот водосбора, %;

_лм=0% - залесенность минеральных земель водосбора,% ;

_р=0,15 - густота речной сети (отношение суммарной длины всех водотоков свыше 2 км к общей площади водосбора км/км²;

_в=0,993 - коэффициент формы водосбора (отношение площади водосбора к квадрату длины основного водотока);

В_в=6,36 - средняя ширина водосбора (отношение площади водосбора к длине основного водотока F/1 км).

4. Проектирование осушительной сети в плане и в вертикальной плоскости

4.1. Проектирование водоприемников, открытой оградительной и проводящей сети

4.1.1. Основные требования к открытой сети

В качестве водоприемников осушительных и осушительно-увлажнительных систем служат: реки, ручьи, существующие каналы. Водоприемники должны отвечать следующим требованиям:

1) пропускать расчетные расходы весеннего половодья и летне-осенних паводков, как правило, без выхода на пойму;

2) обеспечить пропуск расчетных расходов предпосевно-посевного и меженного периодов при уровнях, обеспечивающих нормальной функционирование осушительной сети.

Если водоприемники в естественном состоянии не удовлетворяют перечисленным требованиям, на них могут быть выполнены следующие инженерные мероприятия:

а) регулирование стока и уровенного режима путем устройства водохранилищ, прудов, сборных и разгрузочных каналов, дамб обвалования;

б) увеличение пропускной способности русла за счет его спрямления, углубления и уширения, расчистки от растительности, обвалов и захламления; ликвидации подпоров, создаваемых искусственными сооружениями, впадающими притоками, перекатами и крутыми поворотами;

в) устранения неравномерности движения воды за счет расширения сужений, устройства выправительных сооружений на плесах;

г) закрепления русла с целью придания ему устойчивости в плане и вертикальной плоскости;

д) снижения уровня воды в водоемах с помощью сбросных сооружений или регулирования стока на водосборе.

Наиболее распространенным мероприятием по регулированию водоприемников является их спрямление, углубление и расширение.

4.1.2. Проектирование водоприемника в плане и в вертикальной плоскости

Проектирование водоприемника в плане выполняется с учетом следующих положений:

а) общее направление трассы принимается по возможности параллельным коренным берегам поймы, по наиболее низким элементам рельефа, наиболее глубокой торфяной залежи, без значительных отклонений от направления потока весеннего половодья по пойме;

б) ось отрегулированного русла в плане должна представлять собой систему прямых участков, плавно сопрягаемых кривыми;

в) пересечение водоприемника с существующими и проектируемыми дорогами предусматривается под прямым или близким к прямому углом.

Глубина водоприемника должна быть минимально необходимой в пределах 2,5 - 3 м для сведения к минимуму отрицательного воздействия осушения на прилегающие территории. При устройстве водоприемника в торфяных грунтах его строительная глубина рассчитывается с учетом осадки поверхности при осушении торфяной залежи и ее сработки в результате сельскохозяйственного использования.

Форма поперечного сечения водоприемника выбирается с учетом свойств грунтов и гидрогеологических условий трассы. В курсовом проекте принимается трапецеидальная форма с заложением откосов 3.

Оградительная сеть предназначается для защиты осушаемых земель от затопления и подтопления их поверхностными и грунтовыми водами, поступающими на них с прилегающих водосбросов.

К оградительной сети относятся; нагорные каналы, ловчие каналы, нагорно-ловчие каналы, береговой дренаж.

Нагорные каналы перехватывают поверхностные воды, стекающие с водосбора во время снеготаяния и дождей. Ловчие и нагорно-ловчие каналы перехватывают грунтовые и грунтово-напорные воды. В плане нагорные каналы проектируют по границе осушаемой площади. Ловчие каналы прокладываются по местам выклинивания или наиболее высокого стояния грунтовых вод (вблизи подошвы склона).

Глубина оградительных каналов назначается в пределах 1,0м-3,0м в зависимости от геологических, топографических и других условий, с учетом осадки и сработки торфа.

Минимальный уклон оградительных каналов - 0,0003.

Поперечное сечение оградительных каналов принимают в форме неравнобокой трапеции. Заложение внутренних откосов 2, внешних 2,5. Площадь поперечного сечения определяется на основании гидравлических расчетов.

Для гидравлически не рассчитываемых каналов ширина по дну принимается в зависимости от оборудования экскаватора, устраивающего канал (драглайн - 0,6 м).

Откосы и дно оградительных каналов при необходимости крепятся. Грунт, вынутый при устройстве оградительных каналов, укладывается только на низовую сторону. Разравнивание кавальеров производится слоем 10 см.

Проводящая сеть (магистральные каналы, коллекторы) связывает регулирующую и оградительную сети с водоприемником.

При осушении болот проводящие каналы, как правило, трассируют по самым глубоким местам залегания торфа - понижениям минерального дна. При осушении минеральных земель - трассы проектируют по наиболее низким элементам рельефа. По возможности трассы каналов совмещают с границами землепользователей и севооборотов, учитывают расположение существующих и запроектированных инженерных коммуникаций (дорог, трубопроводов, мостов и др.), пересечения с которыми должны осуществляться под прямым углом или близким к нему. В поймах рек трассы магистральных каналов должны примерно совпадать с направлением движения весеннего паводка.

При осушении равнинных массивов следует, по возможности, обеспечивать двухсторонний впуск коллекторов и соблюдать прямолинейность и параллельность трасс каналов и коллекторов, сохраняя принимающие и впадающие каналы под прямым или близким к нему углом с закруглением.

Уклоны дна проводящих каналов проектируют с таким расчетом, чтобы скорость течения не уменьшалась от истока к устью.

Уклон дна каналов должен, по возможности, соответствовать уклону поверхности земли и быть не менее 0,0003. Минимально допустимый уклон для без уклонных территорий - 0,0002.

Вертикальное сопряжение проводящей сети осуществляется таким образом, чтобы обеспечить бесподпорное движение воды во всех ее элементах, не допуская паводкового затопления на сроки превышающие расчетные.

Между собой и водоприемниками проводящие каналы сопрягаются в соответствии со следующими требованиями:

- расчетные бытовые уровни воды в гидравлически рассчитываемых каналах должны совпадать - уровень в уровень;

- при впадении гидравлически не рассчитываемого канала в рассчитываемый дно впадающего на 0,1 м ниже расчетного среднемеженного уровня в принимающем;

- для гидравлически не рассчитываемых - дно в дно.

Закрытые коллекторы сопрягают с проводящим каналом, таким образом, чтобы запас между нижней поверхностью коллекторной трубы и бытовым уровнем воды в канале составлял не менее 0,2 - 0,4 м; если канал не рассчитывается и уровень воды в нем не известен, то запас от дна должен быть не менее 0,4 м.

4.2. Проектирование закрытой регулирующей сети

4.2.1. Порядок проектирования

Перед непосредственным проектированием закрытой регулирующей сети в плане необходимо выполнить следующее:

1) установить площади, не требующие осушения;

2) определить площади, где необходимо проектировать специальные виды дренажа либо открытую сеть;

3) наметить участки кустарника и мелколесья, которые следует оставить в качестве полезащитных лесополос и природных мероприятий;

4) установить водоразделы и определить, откуда и с какой площади поступает поверхностный сток на осушаемый участок;

5) наметить трассы водоприемника, проводящих и ограждающих каналов, а для польдерных систем - трассы ограждающих дамб;

6) наметить места водохранилищ, прудов, противопожарных водоемов, насосных станций и других сооружений;

7) определить трассы проектируемых и внутрихозяйственных и эксплуатационных дорог;

8) наметить трассы подземных трубопроводов при проектировании осушительно-оросительных систем.

4.2.2. Проектирование закрытой регулирующей сети в плане

Закрытая регулирующая сеть может быть выборочной и систематической. Выборочная сеть проектируется в тех случаях, когда необходимо осушить отдельные понижения с помощью несколько дрен или закрытых собирателей.

Систематической сетью осушается отдельный массив, по которому дрены или закрытые собиратели располагаются на расчетном расстоянии параллельно друг другу.

При уклонах поверхности 0,005 и более систематическую регулирующую сеть следует проектировать перпендикулярно основному потоку поверхностных вод (поперечная схема), располагая под острым углом к горизонталям местности для придания дренам большего уклона, что позволяет избежать большего заглубления устьевой части дрен.

При безуклонной и малоуклонной поверхности осушаемого участка регулирующая сеть может быть расположена как по продольной, так и по поперечной схеме. При реконструкции мелиоративных систем (замене открытой сети на закрытый дренаж), дрены и коллектора должны быть запроектированы таким образом, чтобы было минимальное количество пересечений с ликвидируемыми каналами.

При проектировании дренажной сети необходимо стремиться к двухстороннему впуску дрен в коллектор.

Максимальная длина дрен при уклонах J < 0,005 - 200 м, J > 0,005 - 300 м.

Наименьшая длина - 50 м.

Длину коллекторов следует принимать не более 500 м.

4.2.3. Проектирование закрытой регулирующей сети в вертикальной плоскости

Глубина заложения дрен и собирателей устанавливается в зависимости от почвенных, топографических и гидрогеологических условий с учетом намечаемого сельскохозяйственного использования мелиорируемых земель.

Для обеспечения равномерности осушения дрены и собиратели по возможности проектируются одинаковой глубины.

Рекомендуется следующая оптимальная глубина дрен:

а) глины и суглинки, торф (после осадки и сработки торфа - 1,2 - 1,3 м;

б) пески и супеси 1,1 - 1,2 м.

Минимальные глубины:

а) глины, суглинки, торф - 1,1 м;

б) песок, супесь - 1,0 м.

Наибольшая глубина дрен и собирателей с целью сведения к минимуму отрицательного воздействия осушения на водный режим прилегающей территории не должна превышать 1,4 м.

Уклон дрен и собирателей по возможности проектируется единым по всей длине дрены, близким к естественному уклону поверхности. Оптимальные уклоны дрен - 0,008 - 0,015. Минимальные - 0,003, на безуклонных площадях - 0,002.

Диаметры гидравлически не рассчитываемых дрен принимается конструктивно 50мм.

5. Гидравлический расчет магистрального канала и закрытых коллекторов

5.1. Гидравлический расчет магистрального канала

Расчет ведется методом последовательных приближений.

1) в соответствии с принятым уклоном J=0,003, назначив ширину по дну - b=1м, приняв трапецеидальную форму поперечного сечения и заложение откосов 3, для 4-х глубин канала (0,5 м; 1,0 м; 1,5 м; 2,0 м) определяем расходы воды для этих глубин и строим кривую связи Q.

Таблица 6

Глубина h, м	Площадь поперечного сечения щ, м2	Смоченный периметр ч, м	Гидравлический радиус R, м	Коэфф. Шези весеннего половодья СВП, м0,5/с	Расход весеннего половодья QВП, м3/с	Коэфф. Шези летне-осеннего паводка СЛО, м0,5/с	Расход летне-осеннего паводка QЛО, м3/с
0,5	1,25	4	0,3125	32,951	1,2611	28,406	1,0872
1	4	7	0,5714	36,438	6,0347	31,412	5,2023
1,5	8,25	10	0,825	38,738	15,899	33,395	13,706
2	14	13	1,0769	40,497	32,226	34,911	27,781

• 2) проверяем насколько принятые параметры отвечают условиям пропуска расчетных расходов.
• При пропуске весеннего паводка Q=5,28м³/с, что соответствует глубине воды в канале - 0,93м.
• H = 0,93 + 0,6=1,57м, (4.1)
• где h - глубина воды в канале при пропуске расчетных расходов, м;
• a - запас от бровки канала до расчетного уровня, м;
• При пропуске среднего бытового расхода Q=0,05 м³/с, глубина воды в канале - 0,1м.
• 3) Принятые параметры удовлетворяют условиям пропуска расчетных расходов;
• 4) для принятых параметров канала определяются максимальные и минимальные скорости воды и сравниваются с допустимыми на размыв и заиление, при скоростях, превышающие допустимые на размыв, подбирается подходящий тип крепления.
• Максимальная скорость воды:
• >V_нр=0,9м/с
• Минимальная скорость воды:
• Так как максимальная скорость течения воды в канале больше не размывающей предусматривается крепление дна и откосов канала наброской из щебня.
• Гидравлический расчет каналов выполняется по формулам равномерного движения
• Q = щv = щC (4.2)
• где Q - расчетный расход в створе, м.куб./с;
• щ - площадь живого сечения, м. кв./с;
• C - коэффициент Шези;
• R - гидравлический радиус, м;
• J - уклон дна канала.
• Для трапецеидального русла: щ=(b+mh)h R = щ/ч ч= b + 2mh
• Коэффициент Шези определяется по формуле Манинга:
• Коэффициент шероховатости n_ВП=0,025, n_ЛО=0,029.

5.2. Гидравлический расчет закрытых коллекторов

Цель гидравлических расчетов - определение размеров поперечного сечения (диаметра) коллектора в зависимости от нарастания водосбросной площади.

Расчетные расходы необходимо определить в следующих сечениях: устье коллектора, местах изменения уклонов, при сопряжении коллекторов различных порядков, в местах впусков поверхностных вод из поглощающих устройств.

Расчетный расход дренажных вод в любом створе определяется по формуле:

Q = q F, (5.1)

где q=0,7л/с·Га - модуль дренажного стока;

F - площадь дренажной системы выше расчетного створа, Га.

Гидравлический расчет труб производится по формулам равномерного движения при работе трубы полным сечением при безнапорном режиме

Q = q F = щ C , где

Q - расход коллектора, л/с;

щ - площадь живого сечения коллектора, м кв.;

R - гидравлический радиус, м;

J - уклон коллектора;

C - скоростной коэффициент.

Для облегчения гидравлических расчетов закрытых коллекторов в справочных пособиях приводятся таблицы и графики.

Гидравлический расчет (подбор диаметров коллекторов) от истока к устью ведется в следующей последовательности:

1) в истоке принимается минимальный диаметр равный 7,5 см;

2) определение площади, которая может быть обслужена данным диаметром коллектора при запроектированном уклоне

3) для облегчения определения площади, ее определяют по формуле:

, (5.2)

где - суммарная длина дрен, которая может быть подключена к данному коллектору, м;

B=30м - расстояние между дренами, м.

Суммируется длина дрен, начиная сверху, и на плане определяется место изменения диаметра коллектора.

4) для увеличенного диаметра коллектора снова определяется суммарная длина дрен и снова определяется место изменения диаметра.

Расчеты выполняются последовательно до устья коллектора.

Результаты гидравлических расчетов сводятся в таблицу 7.

Таблица 7

Диаметр D0, см	Уклон J	Расход Q, л/с	Скорость V, м/с	Обслуживаемая, площадь F, га	Суммарная длина дрен , м	Местоположение изменения диаметра коллектора, м
Коллектор №1
7,5	0,01	2,08	0,47	2,95	983	116
10	0,01	2,52	0,4	3,6	1200	190
Коллектор №2
7,5	0,009	1,98	0,45	2,81	936	110
10	0,009	4,24	0,54	5,68	1893	230
12,5	0,009	4,62	0,4	6,6	2200	300

6. Мероприятия по регулированию водного режима

В связи с тем, что атмосферные осадки в течение года выпадают неравномерно, в вегетационный период наблюдается дефицит влаги в почве, что снижает урожай сельскохозяйственных культур. Для восполнения дефицита влаги необходима дополнительная подача воды в корнеобитаемый слой. Наиболее часто увлажнение осушаемых земель в условиях Белоруссии осуществляется методами внутрипочвенного увлажнения или дождевания.

Наиболее экономичным способом увлажнения является осушительно-увлажнительная система с увлажнением почв путем инфильтрации воды из каналов и дрен посредством поднятия уровней воды в каналах и создания напора воды в закрытых дренах при шлюзовании. Этот способ применяется на малоуклонных выровненных участках с хорошо фильтрующими грунтами (мелко- и среднезалежные торфяники, подстилаемые песками).

Разность отметок между двумя шлюзами . Расстояние между шлюзами определяется по зависимости: . Минимальное расстояние между шлюзами принимается 290 - 330м, однако, это условие не выполняется. Поэтому для увлажнения применяются дождевальные машины.

7. Расположение в плане дорог, гидротехнических и дорожных сооружений

При проектировании мелиоративных систем должны быть предусмотрены дороги для вывоза с полей сельскохозяйственной продукции к местам ее хранения и переработки, для перемещения сельскохозяйственных машин, перегона скота. В зависимости от конкретных условий могут быть запроектированы следующие виды дорог: межхозяйственные, внутрихозяйственные, полевые и эксплуатационные.

При проектировании дорог необходимо учитывать следующие положения:

Максимальное совмещение дорог различного назначения;

Трассирование вдоль границ хозяйств, полей севооборотов, рек-водоприемников и каналов;

Минимальное количество пересечений трасс дорог с реками и каналами;

Трассы дорог должны проходить по наиболее высоким отметкам и участкам с минимальными глубинами торфа.

При проектировании дорог и переездов должны быть использованы типовые сооружения.

Для нормальной эксплуатации осушенных земель должны быть запроектированы необходимые сооружения: мосты, пешеходные мостики, трубы-переезды, трубы-регуляторы, смотровые и наблюдательные колодцы, дренажные устья, колодцы-поглотители, скотоперегоны и другие.

Строительство сооружений осуществляется по типовым проектам. Гидравлические расчеты сооружений производятся в соответствии с требованиями СНиП.

8. Мероприятия по охране окружающей среды

С целью уменьшения отрицательного воздействия мелиоративных мероприятий на окружающую среду, предохранения почв от ветровой о водной эрозии, а вод от загрязнения, сохранения фауны, при проектировании осушительных систем необходимо соблюдать следующие условия:

глубина проводящих каналов не должна превышать 2,7 м, дрен - 1,4 м, коллекторов - 1,7 м, нагорных каналов - 1,3 м, ловчих дрен - 2,0 м;

предусматривать создание водоохранных зон и прибрежных полос вдоль водотоков; не регулировать русла рек без специальных обоснований по ширине поймы до 300 м;

проектировать лесополосы;

осушенные торфяники должны иметь систему надежного противопожарного водоснабжения.

Часовой расход воды для тушения пожаров определяется по формуле:

Q = 160 = (8.1)

где F=1,2км² - площадь расчетного участка;

Источником противопожарного водоснабжения могут служат специально устраиваемые противопожарные водоемы.

Литература

Сапожников Е. Г., Линкевич Н. Н. Осушительно-увлажнительная система. Методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине "Инженерная мелиорация и комплексное использование водных ресурсов" для студентов специальности Т.19.04.00 - "Водохозяйственное строительство", Минск 2001.

Агроклиматический справочник / Под ред. Н. А. Малишевской. - Мн.: Ураджай, 1970.

Справочник по климату СССР. - Вып. 7. - Ч. IV. Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968.