Орошение севооборотного участка дождеванием в зоне неустойчивого увлажнения на базе водохранилища с комплексным использованием местного стока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет Природообустройства Кафедра мелиорации и рекультивации земель

Курсовой проект

"Орошение севооборотного участка дождеванием в зоне неустойчивого увлажнения на базе водохранилища с комплексным использованием местного стока"

выполнил: студент 361 группы

Бондарь Оксана

проверил: Мамаев М.Г

Москва 2007

Содержание

Введение

1. Водохозяйственный расчет водохранилища

2. Выбор места расположения орошаемых участков

3. Обоснование выбора дождевального устройства

4. Организация территории участка, орошаемого дождеванием и проектирование оросительной сети на нем в плане

5. Расчет технологии полива участка выбранным дождевальным устройством

6. Определение расчетных расходов участков оросительной сети и КПД оросительной системы на участке регулярного орошения

7. Гидравлический расчет и построение продольного профиля и поперечных сечений по расчетной трассе трубопроводов. Определение мощности насосной станции

8. Водоотводящая сеть на участке регулярного орошения

9. Гидротехнические сооружения на оросительной системе на участке регулярного орошения

10. Дороги. Лесополосы

11. Определение капитальных затрат экономической эффективности запроектированного мероприятия на участке регулярного орошения

12. Паспорт оросительной системы на участке регулярного орошения

13. Противоэрозионное лесомелиоративное обустройство правой верхней части водосбора

14. Проектирование участка лиманного орошения

Введение

Мелиорация - от латинского melioration, что значит улучшение. По отношению к земле мелиорация представляет собой комплекс организационно - хозяйственных, социально - технических и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение природных условий с целью повышения плодородия почв и устойчивых урожаев.

- Мелиорация осуществляется во всех сельскохозяйственных зонах страны в соответствии с природными условиями, характером земель и требованиям к возделываемым на них культурам.

- В курсовом проекте необходимо запроектировать оросительную систему участка вблизи города Самары на базе водохранилища с комплексным использованием местного стока. Место расположения водохранилища и выбор створа плотины производится с учетом топографических, геологических, мелиоративных и других условий. В курсовом проекте наиболее подходящим местом для размещения водохранилища является территория в верхней части плана. Поля орошения необходимо разместить в левой верхней части плана (вариант 6), размеры их увязать с линейными параметрами увлажнения дождевального устройства.

- На участке орошения запроектировать дороги противоэрозионные полосы, а также провести противоэрозионное лесомелиоративное обустройство правой верхней части водосбора.

- Для культур севооборота требуется установить режим орошения для года 75 % обеспеченности осадками. На участке регулярного орошения рекомендуется восьмипольный овощекормовой севооборот с составом культур и количеством полей, занимаемых культурами.

- Необходимо обосновать выбор дождевального устройства и если понадобится предусмотреть проведение дополнительных мероприятий по повышению впитывающей способности почвы (глубокое рыхление перед поливом, щелевание и кротование почвы, внесение химических структкрообразователей, омагничивание оросительной воды) или предотвращению поверхностного стока устройством прерывистых борозд и другие. После этого провести расчет технологии полива заданным ДУ и гидравлический расчет сети, затем построить продольный профиль поперечных сечений по расчетной трассе трубопроводов, определить мощность насосной станции, необходимой для подачи воды с требуемым напором, выбрать гидротехнические сооружения на оросительной системе.

- В курсовом проекте также требуется провести экономический расчет получившейся сети и определить срок окупаемости капитальных вложений.

1. Водохозяйственный расчет водохранилища

Определение полного объема воды в водохранилище.

В курсовом проекте он принимается равным объему воды, поступающему с водосборной площади в водохранилище с заданной обеспеченностью (р = 75 %) W_полн = 5,54 млн м³, НПУ = 10,5 м(находится по кривым топографических характеристик в зависимости от W_полн).

Определение мертвого объема.

Он предназначен для аккумулирования наносов, поступающих в водохранилище с водосборной площади и определяется в зависимости от количества поступающих наносов в год (S) и срока службы водохранилища (Т), т. е. W_мо = S *T, м³

По санитарным условиям УМО не должен быть менее 2 м. Однако в связи с тем, что из условий комплексного использования водохранилища оно используется для рыборазведения, требующего минимальную глубину воды 4 м, глубину мертвого объема в курсовом проекте принимаем h = 4 м. Этой глубине соответствует W_мо = 0,41 млн м³

Определение рабочего объема.

W_раб = W_полн - W_мо = 5,54 - 0,41 = 5,13 млн. м³(h = 10 м)

Определение полезного объема.

W_полезн = W_раб - W_потерь,

где W_потерь - объем воды на потери из водохранилища.

W_потерь = W_фп + W_ип

Фильтрационные потери через ложе водохранилища определяются по литературным данным (М. В. Потапов "Сочинения", т.3 стр. 54). Эти потери определяются в зависимости от гидрологических условий. При хороших условиях они составляют 0,2 - 0,5 м в год. Примем 0,3 м. Потери воды из водохранилища на испарение принимаются из природных условий и определяются как величина h_исп = Испарение - Осадки (величины испарения и осадков берутся из исходных данных). h_исп = 767 - 349,2 = 417,8 мм = 0,4178 м.

_ср.взв соответствует площади зеркала при.

W = W_мо + W_раб/2 = 0,41 + 5,13/2 = 2,975 млн м³

_ср.взв = 103 га

W_полезн = W_раб - W_потерь = 5,130 - 0,7393 = 4,39 млн м³

Определение использования полезного объема воды.

W = W_орош + W_быт

С начала определяем объем воды, который необходим для регулярного орошения, затем определяется объем воды на бытовые и другие нужды.

W_орош = = млн м³

W_быт = W_полезн - W_орош = 4,39 - 0,470 = 3,92 млн м³

КПД системы выбирается предварительно исходя из предполагаемых инженерных решений , то есть конструкции оросительной системы.

В курсовом проекте предусматривается два вида оросительной сети:

- полностью закрытая (трубопроводы)

- комбинированная

КПД системы в общем виде принимается по формуле:

_тр = 0,995 - главный трубопровод;

_{распред} = 0,99 - распределительный трубопровод;

_пол = 0,98 - полевые трубопроводы;

После проектирования оросительной сети и техники полива принятые предварительные КПД уточняются введение поправок в водохозяйственный расчет.

2. Выбор места расположения орошаемого участка

Место расположения орошаемого участка определяют, исходя из следующих условий: близость к водному источнику; благоприятные почвенные, топографические (допустимые уклоны, правильная конфигурация); геологические и гидрогеологические условия; необходимая площадь. При механическом водозаборе из реки орошаемые участки располагают, как правило, на надпойменной террасе, в нижней части приречного склона или в пойме. Чтобы не допустить затопления паводковыми водами, его обваловывают. В целях создания водоохранной зоны орошаемый участок должен находиться не ближе 100 м от берега водного источника. По хозяйственным условиям место для расположения орошаемого участка определено в левой верхней части плана.

3. Обоснование выбора дождевального устройства

Выбор дождевального устройства обосновывается анализом отношения средней интенсивности дождя к впитывающей способности почвы за период полива на одной позиции. Если средняя интенсивность дождя ниже впитывающей способности почвы на конец полива на одной позиции, то рекомендуемое дождевальное устройство может применяться для полива без каких - либо ограничений и дополнительных мероприятий, если средняя интенсивность дождя превышает впитывающую способность почвы, то его использование для полива может быть рекомендовано после проведения дополнительных мероприятий по повышению впитывающей способности (глубокое рыхление перед поливом, щелевание и кротование почвы, внесение химических структкрообразователей, омагничивание оросительной воды) или предотвращению поверхностного стока устройством прерывистых борозд и другие.

- В работе применяется ЭДМФ "Ладога".

Дождевальная машина с электроприводом фронтального перемещения шланговая "Ладога". Дождевальная машина с электроприводом фронтального перемещения шланговая "Ладога" предназначена для полива кормовых, зерновых, овощных, технических культур, включая высокостебельные, на площадях со спокойным рельефом, в том числе с низкой несущей способностью почвы. Дождевальная машина "Ладога" может быть использована взамен выходящих из строя, отработавших свои срок службы дождевателей "Днепр", и устанавливаться на построенных оросительных системах под указанные дождеватели, а также на вновь вводимых площадях орошения.

Полив участка осуществляется при фронтальном движении дождевальной машины, с подачей воды от гидрантов по гибким шлангам.

Водопроводящий трубопровод машины состоит из трубопроводов ферменной конструкции, опирающихся на самоходные тележки и консольных трубопроводов с тросовой подвеской. На водопроводящем трубопроводе располагаются короткоструйные низконапорные дождеватели, обеспечивающие равномерный слой осадков по площади орошения.

Колеса опорных тележек, оборудованные облегченными пневмошинами с грунтозацепами, приводятся в движение электродвигателями, через самотормозящиеся червячные редукторы. Включение и отключение электродвигателей тележек, а также их движение "в линию" и "по курсу" обеспечивается автоматической системой управления электроприводом. Запуск в работу, остановка, реверс, а также изменение скорости движения машины и, следовательно, нормы полива осуществляется со щита управления. Электропитание машины производится от автоматизированной дизель-генераторной установки, расположенной так же, как и щит управления на центральной тележке.

Машина "Ладога" оборудована системой аварийной защиты при перепадах электропитания и снижении давления оросительной воды, а также автоматической системой остановки в местах переключения шлангов подачи воды от гидрантов.

Достоинства:

- легкость управления;

- полная автоматизация процесса полива, обеспечивающая устойчивую круглосуточную работу машины;

- высокое качество дождя с каплями до 1,0 мм и малой интенсивностью обеспечивает хорошую промачиваемость почвы при отсутствии ирригационной эрозии и достаточную равномерность распределения осадков по площади;

-возможность полива высокорастущих культур;

-высокий коэффициент земельного использования по сравнению с дождевальной машиной кругового действия;

- низкая трудоемкость эксплуатации и обслуживания;

- возможность проводить различные виды поливов, в том числе противозаморозковые, противосуховейные, увлажнительные, удобрительномелиоративные;

- возможность перегона машины без полива;

- низкое энергопотребление;

1. Определение средней интенсивности дождя. Для ЭДМФ "Ладога"

где:- _поз - площадь увлажнения дождем на одной позиции; _поз = l * b, _поз = 460 * 14 = 6440 м^2;- Q - расход дождевального устройства. Q = 60л/с^;- Р_ср = 60*60/6400 = 0,56 мм/мин = 0,034 м/час

2. Определение времени работы дождевальной машины на одной позиции.

t_поз = =

где m - поливная норма, m = 400 м³/га

t_поз = = 71 мин = 1,2 ч,

3. Оценка возможности применения дождевальных устройств в зависимости от почвенных условий.

В соответствие с заданной скоростью впитывания в конце первого часа (К₁ = 0,042 м/час) строят кривую впитывания К_t = f(t), К_t = K₁/t, = коэффициент, учитывающий свойства почвы и ее начальную влажность, = 0,3 - 0,8. Принимаем = 0,5

Слой впитавшейся воды за время t:

h_t = K_tcp* t,

где K_tcp = K₀/t

K₀ = K₁/(1 - )

Отсюда,

h_t = K₀*t^1-= (K₁*t^1-)/(1-), м

где К₀ - средняя скорость впитывания за первый час, м/час.

Скорость впитывания при дождевании К_t^дожд на 15 - 20 % меньше скорости напорного впитывания, следовательно, ординаты полученной кривой К_t = f(t) снижаются в зависимости от конкретных условий на 15 - 20 %. По полученным точкам строится кривая впитывания при дождевании К_t^/ = f(t).

К_t^дожд = K₁*(1-) = 0,042*(1-0,2) = 0,0336

Результаты расчета сведены в таблицу 3

Таблица 3

t, час	0,25	0,5	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
t, час	0,5	0,707	1	1,4142	2	2,4495	2,8284	3,1623
Кt, м/ч	0,084	0,0594	0,0336	0,0297	0,021	0,0172	0,0149	0,0133
Кt/, м/ч	0,0672	0,0475	0,0336	0,02376	0,0168	0,0138	0,0119	0,0106
ht, м	0,042	0,059	0,084	0,119	0,168	0,206	0,238	0,266
ht/, м	0,034	0,047	0,067	0,095	0,134	0,165	0,190	0,2128

- По данным расчета построен график К_t = f(t) и h_t = f(t), представленные на рисунке 2. На графике по горизонтальной оси показывается t_поз, а по вертикальной оси Р_ср. Полученная точка располагается выше кривой К_t^дожд = f(t), следовательно ЭДМФ "Ладога" может быть применена только при проведении мероприятий, способствующих повышению впитывающей способности почвы (рыхление, прерывистые борозды, внесение химических мелиорантов и др.). Использование для полива дождевальных устройств с интенсивностью и продолжительностью полива на позиции, не соответствующих впитывающей способности почвы, допустимо в исключительных случаях при обязательном применении необходимых мер по повышению впитывающей способности почвы (глубокое рыхление перед поливом, щелевание и кротование почвы, внесение химических структурообразователей, омагничивание оросительной воды) или предотвращению поверхностного стока устройством прерывистых борозд и др.

4. Организация территории участка, орошаемого дождеванием и проектирование оросительной сети на нем в плане

Под организацией территории севооборотного участка принимается расположение в плане и определение площадей и линейных размеров всех полей севооборота.

Основные требования к организации территории орошаемого участка:

1. Расположение полей должно быть компактным.

2. Поля должны иметь квадратную или прямоугольную форму.

3. Отношение размеров сторон полей не должно превышать 3-4.

4. Минимальный размер стороны поля должен быть не менее 400 м. (по условиям механизации).

5. Линейные размеры полей должны быть увязаны с линейными параметрами увлажнения применяемого дождевального устройства, т.е. должны быть кратны им. (длине и ширине полосы увлажнения).

6. Организация территории участка показывается на плане массива.

7. Организация территории проводится с площадью брутто. Площадь брутто севооборота определяется:

F^бр = F^нт/КЗИ, га

КЗИ - коэффициент земельного использования, зависящий от конструкции дождевального устройства. В курсовом проекте КЗИ = 0,98(при поливе ЭДМФ "Ладога").

Отсюда F^бр = 200 / 0,98 = 204,08 га 204 га;

Порядок увязки размеров полей с линейными параметрами увлажнения дождевального устройства.

1. F^бр = 204 га;

2. F^бр_{1 поля} = F^бр / n_полей = F^бр / 8 = 204 / 8 = 25,5 га;

3. При прямоугольной форме севооборота большая сторона поля выбирается кратной (1-2 кратной ) от длины полосы увлажнения дождевального устройства.

4. Вторая сторона прямоугольного поля:

b = F^бр /а = 255000/460 = 554,35;

5. Полученная величина b проверяется из условия расположения на поле целого числа гидрантов. При дробной величине b округляется до целой величины с последующим пересчетом площади брутто и нетто.

Так, как в нашем случае используется дождевальное устройство ЭДМФ "Ладога", то принимаем прямоугольную форму поля, следовательно 1_увл =460 м, тогда а = 460 м. Ширину поля выбираем с условием, чтобы на нем поместилось целое количество гидрантов:

b = 108 * 5 = 540 м

Пересчитываем площадь брутто и нетто: F^бр = 460 *540 = 228400 м², тогда

F^бр = F^бр_{1 поля} * n_полей = 22,84 * 8 = 198,72 га;

F^нт = F^бр * КЗИ = 198,72 * 0,98 = 194,75 га

Проектирование оросительной сети в плане:

Закрытая оросительная сеть состоит из следующих элементов:

1. Главный трубопровод ГТ

2. Распределительные трубопроводы РТ.

3. Полевые трубопроводы ПТ.

Комбинированную сеть составляют ГТ, РТ, из которых распределительный трубопровод последнего порядка, подводящий воду к полю, называется участковым трубопроводом УТ, оросителей, распределяющих воду непосредственно на полях.

Составные элементы оросительной сети в курсовом проекте были названы при предварительном определении КПД оросительной системы. После организации территории орошаемого участка, на нём показываются все элементы оросительной сети.

Примечание: В варианте комбинированной оросительной сети оросители показывают полностью на одном, двух полях севооборота.

Для остальных полей севооборота на участковых трубопроводах показываются все водовыпуски и по два крайних оросителя.

5. Расчет технологии полива участка выбранным дождевальным устройством

К элементам технологии полива относятся:

1. Средняя интенсивность дождя (Р) и слоя дождя, выливаемый дождевальным устройством за один проход (h) в условиях, когда поливная норма выливается за несколько проходов.

2. Продолжительность полива на одной позиции (t).

3. Продолжительность дождевального устройства на полив (щ, га) за данное время (t).

4. Количество дождевальных устройств, необходимых для полива заданного участка (N).

Первые два пункта были определены в курсовом проекте ранее в п.5.

Производительность ДУ на поливе.

1. Суточная производительность.

_сут = , га

где Q_ду - расход дождевального устройства,л/с;

t_см - продолжительность рабочей смены, час;

_см - коэффициент полезного использования времени для полива за смену;- m - поливная норма, m = 400 м³/га;- k_u - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение;

_сут = = 6,5 га

2. Сезонная производительность

а) Максимально возможная сезонная производительность

_сез = , га

где Т_полн = 119 суток - продолжительность поливного периода за вегетационный период (с 9 мая по 12 сентября);

С - доля часов работы на поливе за сутки;

_сез = 0,72 - коэффициент полезного использования времени на поливе за сезон. М^нт_{ср. взв} = 1893,75 м³/га

_сез = = 159,92 га

б) Предельно возможная производительность всех культур севооборота за напряженный период t_напр

_сез^напр. = _сут *?t_напр * , га

где t_напр - продолжительность напряженного периода, t_напр = 10...15 суток, принимаю t_напр = 10 дней.

_сез^напр. = 6,5 *?10 * = 63,2 га

Определение числа дождевальных машин.

N_ду^Ладога = = 194,75/63,24= 3,08

F_ор^нт - площадь нетто севооборота нетто, при поливе дождеванием, при котором происходит перекрытие дождем со смежных позиций.

F_ор^нт = 194,75 га

Принимаю N_ду^Ладога = 4 машины.

3. Количество дождевальных устройств, работающих одновременно на одном поле

Устанавливается из условия, чтобы продолжительность полива поля t не превышала допустимой продолжительности полива поля из агрономических условий t, т.е. t? t.

t= , сут

где F - площадь поля нетто, га.

m - поливная норма, м/га.

Q - расход дождевального устройства, л/с

C=;

n=1

Отсюда t=?4 суток.

Величина t определяется нормативами [4], стр.127.

t= 8 суток.

4 < 8 - верно.

4. Количеств необходимого персонала

А) За смену:

П = ;

где N - количество дождевальных устройств.

N=4.

n - количество дождевальных устройств, обслуживаемых одним оператором за смену.

П =

Б) За сутки: П = П · n= 4·2=8;

где n - число смен;

n=

6. Определение расчетных расходов участков оросительной сети и КПД оросительной системы на участке регулярного орошения

Определение расчетных расходов оросительной сети нетто Q без учёта потерь воды из оросительной сети.

Расход оросительной сети, который необходимо подавать на весь орошаемый участок севооборота определяется:

Q = N·Q, л/с

N - количество необходимых дождевальных устройств для полива участка при их одновременной работе.

Расчётный расход нетто определённого участка оросительной сети Q равен:

Q = N·Q, л/с

где N - количество дождевальных устройств получающих воду для полива из рассматриваемого участка оросительной сети;

Для определения расчетных расходов нетто по участкам оросительной сети составляется схема расположения оросительной сети на участке севооборота с выделением участков сети, в которых будет иметь местo изменение расходов. Точки, в которых будут меняться расходы, фиксируются на схеме цифрами или буквами. На схеме элементы классифицируются по их назначению: ГТ, РТ, ПТ и т.д.

В данном кyрсовом проекте N = 4.

Q = N·Q = 1 * 60 = 60 л/с

Q = N·Q = 1 *60 = 60 л/с

Q = N·Q = 1 * 60 = 60 л/с

Q = N·Q = 2 * 60 = 120 л/с

Q = N·Q = 1 * 60 = 60 л/с

Q = N·Q = 3 *? 60 = 180 л/с

Q = N·Q = 1 * 60 = 60 л/с

Q = N·Q = 4 * 60 = 240 л/с

Определение расчетных расходов оросительной сети брутто.

Q = (N·Q_д.у)/_пт = Q = Q = Q = (1 *60)/0,98 = 61,22 л/с

Q = (N·Q_д.у)/(_пт * _рт) = (60 * 1)/(0,98 * 0,99) = 61,84 л/с

Q = (N·Q_д.у)/(_пт * _рт) = (2 * 120)/(0,98 * 0,99) = 123,69 л/с

Q = (N·Q_д.у)/(_пт * _рт) = (3 *60)/(0,98 * 0,99) = 185,53 л/с

Q = (N·Q_д.у)/(_пт * _рт * _гт) = = (4 * 60)/(0,98 * 0,99 * 0,995) = 248,61 л/с

КПД оросительной сети определяется как

_о.с.= _пт * _рт * _гт = 0,98 * 0,99 * 0,995 = 0,965

Первоначально было принято также _о.с = 0,965

7. Гидравлический расчет и построение продольного профиля и поперечных сечений по расчетной трассе трубопроводов. Определение мощности насосной станции

Гидравлический расчет закрытой оросительной сети.

На основании расчётных расходов, выбранного материала труб и оптимальных скоростей движения воды в трубопроводах определяют их диаметр, путевые и местные потери напора. Ориентировочно диаметр труб (мм ):

d = 1000·= 1130·,

где Q - расчётной расход данного трубопровода или его участка, м/с;

v - оптимальная скорость движения воды в трубопроводе, м/с.

Обычно скорость в асбестоцементных трубах принимают равной 1…2 м/с, в железобетонных, стальных, чугунных - 1…3 м/с. Минимально допустимое значение этой скорости позволяет уменьшить диаметр труб, а значит и их стоимость наносами, но увеличивает напор, следовательно, и мощность насосной станции, а также возможность возникновения гидравлического удара. Окончательный диаметр выбирают на основании технико - экономических расчётов. Асбестоцементные, стальные, чугунные и железобетонные трубы можно рассчитать по таблицам Ф.А. Шевелёва или по соответствующим номограммам, построенным по данным таблиц Шевелёва.

Для определения потерь напора и скорости движения воды в железобетонных трубах марки РТНС ( раструбные трубы напорные со стальным сердечником) разработаны специальные таблицы, по данным которых составлены номограммы.

Установленные по графику диаметры принимают за основу для гидравлического расчёта трубопроводов. Окончательно диаметр трубопровода принимают ближайшим по ГОСТу и для него определяют потери напора и скорости.

Кроме гидравлического расчета элементов оросительной сети, их проверяют на прочность при гидравлическом ударе. Гидравлический удар в основном зависит oт перепада скоростей. Он возникает при резком изменении скорости движения воды в напорном трубопроводе вследствие открытия или закрытия задвижки или остановки насоса и представляет резкое повышение давления в трубопроводе, которое распространяется по его длине с большой скоростью.

Построение продольного профиля по расчётной схеме трубопроводов и поперечных сечений.

На продольном профиле показывают:

- линию поверхности земли, начиная от водоисточника; отметки выносят через 200 м с обязательным показом точек, отвечающих целым горизонталям;

- все необходимые гидротехнические сооружения: насосную станцию, распределительные колодцы, гидранты, сбросные колодцы, вантузы;

- линию верха трубопровода (глубина укладки трубопровода в грунт должна быть не менее допустимого минимального значения);

- минимальную глубину укладки трубопровода -- до верха трубы 0,7...0,8 м из условия недопущения его разрушения от механических нагрузок;

- линию низа трубопровода (дна траншеи). Отметку низа трубопровода определяют в местах смены диаметров трубопроводов на соседних участках, в этих местах показывают двойные отметки;

- отметки пьезометрического напора и соответственно им пьезометрическую линию.

Отметки на продольном профиле показывают через 200 м, а также в местах установки гидротехнических сооружений и смены диаметров труб.

Рекомендуемые масштабы для продольного профиля:

- горизонтальный - 1:10000

- вертикальный - 1:100.

На каждом профиле дают по одному характерному поперечному сечению.

Масштаб сечения как горизонтальный, так и вертикальный принимают одинаковым.

Глубина укладки в грунт стационарных подземных трубопроводов в основном зависит от глубины промерзания грунта. При этом должна быть обеспечена сохранность трубопроводов от механических повреждений. Если оросительные трубопроводы будут работать и в период с отрицательными температурами, например для проведения влагозарядковых поливов, верх их должен находиться на 20 см ниже глубины промерзания, что увеличивает объемы работ, усложняет монтаж, приводит к росту капитальных затрат. Поэтому без особой необходимости укладывать подземные оросительные трубопроводы, исходя из условий незамерзаемости воды в них, нецелесообразно.

По условиям предупреждения заиления рекомендуется опоражнивать трубопроводы от воды полностью. Из условия предохранения от механических повреждений минимальную глубину от поверхности почвы до верха трубопроводов для большинства труб обычно принимают равной 0,7…0,8 м.

На трассах трубопроводов в вертикальной плоскости нельзя допускать переломные участки с обратными уклонами, в нижних частях которых может остаться и замерзнуть при отрицательных температурах вода. Если при проектировании не удается полностью, избежать таких участков, то в нижних точках перелома предусматривают специальные устройства для опорожнения трубопровода от воды.

На верхних точках перелома напорных трубопроводов во избежание образования воздушных пробок необходимы специальные устройства для выпуска воздуха - вантузы. Нулевые уклоны по трассе трубопровода оставлять не рекомендуется.

Минимально необходимый уклон трубопровода к месту его опорожнения 0,001. При длине участка не более 100 м можно принять i = 0,0005.

Траншеи для укладки оросительных трубопроводов могут иметь сечения: прямоугольное с отвесными стенками, трапецеидальное и комбинированное. Прямоугольное сечение может быть с одинаковой и разной (в виде уступов) шириной по глубине.

В комбинированных сечениях обычно нижнюю часть траншеи выполняют прямоугольного сечения, верхнюю - с откосами. Тип поперечного сечения траншеи выбирают на основании технико-экономического расчета с учетом параметров и глубины укладки трубопровода, механических свойств грунта, гидрогеологических условий, способов производства работ, техники безопасности и др.

Ширину траншеи по дну назначают из условий возможности производства работ по стыковке звеньев труб с учётом параметров землеройных механизмов.

Для асбестоцементных трубопроводов диаметром до 300 мм ширину траншеи принимают равной d + 0,5 м, диаметром более 300 мм - d+0,7 м, где d - наружный диаметр муфты.

При монтаже трубопровода из отдельных труб непосредственно в траншее в местах их стыковки необходимо предусматривать приямки шириной, равной ширине траншеи по дну, глубиной и длиной, обеспечивающими монтажно-строительные работы.

Например, для монтажа асбестоцементных труб отрывают приямки следующих размеров: для труб диаметром до 300 мм - длиной 0,7 м, глубиной 0,2 м; более 300 мм - длиной 0,9 м, глубиной - 0,3 м.

Во избежание неравномерной осадки трубопровода и нарушения герметичности стыков трубы следует укладывать на естественное основание (ненарушенный грунт) не менее чем на 3/4 их длины.

Одновременно с трубами монтируют фасонные части и арматуру (кроме вантузов и гидрантов).

Определение мощности насосной станции

Потребный расчётный напор (м) насосной станции:

Н=h+Уh+ Уh+h= (68-70) + 20,24 + 1,4 + 42 = 61,64 м

где h - геодезическая высота подъёма = отметка земли расчетной точки - отметка воды в водоисточнике, м;

Уh - суммарные потери напора по длине расчётной трассы,

Уh=…м;

Уh - местные потери,

Уh=… м;

Уh = (0,05...0,10) Уh;

h - свободный напор на гидранте, зависящий от типа дождевального устройства. Для ДУ "Ладога" h =42 м.

Потребный расчётный напор рассчитывают по самой невыгодной трассе трубопроводов, подводящих воду к наиболее удалённому гидранту или к гидранту, расположенному на самой высокой отметке. За расчётное принимают наибольшее из полученных значений.

Потребная мощность насосной станции:

N== =200,3 кВт

где г - плотность воды, г = 1 т/м;

Q - расчётный расход насосной станции, л/с

Н - потребный расчётный напор насосной станции, м;

з и з - КПД насоса и двигателя, з?з = 0,75.

По расчётным параметрам Q, H и N подбирают насосно-силовое оборудование.

8. Водоотводящая сеть на участке регулярного орошения

Водоотводящая сеть (ВС) предназначается для сбора и отвода избыточной воды за пределы оросительной системы.

Водоотводящая сеть подразделяется на:

- водосборно-сбросную поверхностную сеть (ВСПС) для отвода избыточных поверхностных вод, возникающих за счёт не впитавшихся осадков и оросительных вод;

- коллекторно-дренажную сеть (КДС) для отвода избыточных грунтовых вод.

ВСПС должна иметь место на каждой оросительной системе.

Водосборно-сбросная поверхностная сеть.

ВСПС состоит из водосборных каналов различных порядков и главного водосборного канала.

Водосборный канал последнего порядка - самый "младший", собирающий и отводящий воду с поля севооборота, называется полевым водосбором.

Полевые водосборы проектируются по границам полей севооборота с наиболее низкими отметками поверхности земли.

На оросительных системах с поливом дождеванием от трубчатой (закрытой) оросительной сети специальная ВСПС может отсутствовать, а её функции, в этом случае, должны выполнять кюветы дорожной сети. При проектировании дорожной сети должно быть учтено требование обеспечения стока воды из всех кюветов за пределы оросительной сети.

В условиях комбинированной или полностью открытой оросительной сети, оросительная система должна иметь специальную водосбросную поверхностную сеть.

В данном курсовом проекте представлена закрытая оросительная сеть, поэтому функции специальной ВСПС в ней могут выполнять кюветы дорожной сети.

Коллекторно-дренажная сеть

По СНиП 2.06.03.-85. ([7], стр. 19, п. 2.193) необходимость устройства КДС (дренажа) следует устанавливать на основе анализа вводно-солевого режима почв объекта мелиорации и прилегающей территории в существующих и проектных условиях, с учётом особенности с/х культур и требований охраны окружающей природной сети.

При составлении прогнозов водно-солевого режима можно использовать аналитические методы расчёта, аналоговое и математическое моделирование.

В курсовом проекте прогноз водного режима устанавливается аналитическим методом с учетом имеющихся проектно-изыскательных проработок и результатов научно-исследовательских учреждений, дающих возможность провести расчёты заключительной части прогноза водного режима, который состоит в определении изменения запаса грунтовых вод (?W). Водный баланс принято рассматривать на 1 га брутто.

В курсовом проекте схема элементов водного баланса мелиорируемого участка принята аналогичной схеме, представленной в методических указаниях по выполнению упражнения "Борьба с засолением орошаемых земель"

Применительно к грунтовым водам параметры, влияющие на изменение их запаса в условиях орошения, представлены на рис.5.

9. Гидротехнические сооружения на оросительной системе на участке регулярного орошения

Для обеспечения нормальной работы закрытой оросительной сети должны быть предусмотрены специальные сооружения на трубопроводах.

Распределительные (смотровые) колодцы предназначены для регулирования распределения воды между отдельными звеньями закрытой стационарной оросительной сети. Для этого в распределительных колодцах в начале полевых и распределительных трубопроводах различного порядка, ответвляющихся от трубопроводов старшего порядка, устанавливают задвижки. На распределительных трубопроводах последнего порядка (участковых) задвижки устанавливают за ответвлениями полевых трубопроводов.

В некоторых случаях ответвления младших распределительных или полевых трубопроводов от старших устраивают без задвижек. Соединительная арматура может быть чугунной, стальной или железобетонной. Распределительные колодцы в таких случаях, как правило, предусматривают типовыми.

Оросительные трубопроводы, получающие воду поочередно, оборудуют задвижками. При групповой поочередной работе трубопроводов задвижка может быть одна на целую группу одновременно работающих трубопроводов. На таких трубопроводах в основном используют водопроводную чугунную арматуру, рассчитанную на повышенное давление.

Для труб диаметром до 300 мм рекомендуется использовать параллельные задвижки системы "лудло" с выдвижным шпинделем; диаметром 400... 500 мм - с не выдвижным шпинделем; диаметром 500... 600 мм - задвижки, снабженные обводной линией, обеспечивающей легкое открытие и закрытие их; диаметром 600 мм и более - задвижки с зубчатой конической передачей, облегчающей управление ими. Для открытия больших задвижек следует применять специальные электродвигатели.

Гидранты - водовыпуски предназначены для вывода воды из трубопроводов на уровень выше поверхности земли и дальнейшей подачи ее к дождевальным и поливным устройствам. Их обычно располагают на полевых трубопроводах. Расстояния между ними зависят от параметров и условий применения дождевальных и поливных устройств. Наиболее простой наружный гидрант состоит из тройника, стояка, задвижки и приспособления для обеспечения удобного и быстрого подсоединения к гидранту трубопровода дождевального и поливного устройства.

Для снижения стоимости устройства гидрантов при их частом расположении применяют такие конструкции, при которых стояки устанавливают непосредственно на трубы полевого трубопровода с помощью специальных седелок, накладываемых на отверстия, предварительно сделанные в полевом трубопроводе. К чугунным седелкам стояки гидрантов обычно подсоединяют на резьбе, к стальным и пластмассовым - сваркой.

Для снижения стоимости устройства гидрантов при их частом расположении применяют такие конструкции, при которых стояки устанавливают непосредственно на трубы полевого трубопровода с помощью специальных седелок, накладываемых на отверстия, предварительно сделанные в полевом трубопроводе. К чугунным седелкам стояки гидрантов обычно подсоединяют на резьбе, к стальным и пластмассовым - сваркой. Место присоединения стояка гидранта к трубопроводу, как правило, замоноличивают в виде бетонной тумбы. Рассмотренные конструкции надземных гидрантов легко подвергаются разрушению механизмами в процессе сельскохозяйственных работ. Для устранения этого недостатка гидранты устраивают в специальных колодцах, выполняемых по типу распределительных с расположением задвижек гидрантов ниже поверхности земли. Поливное устройство присоединяют к гидранту, расположенному в таком колодце путем установки на задвижку специальной водозаборной колонки или переносимого стояка с приспособлением на верхнем конце для быстрого подключения трубопровода дождевального или поливного устройства (рис.).

Надземные колодцы с гидрантами частично стесняют механизацию сельскохозяйственных работ и тоже могут повреждаться.

На комбинированных оросительных системах для подачи воды из закрытых подземных трубопроводов в открытую оросительную сеть гидранты-водовыпуски устраивают с колодцами для гашения энергии и успокоения потока. Из колодцев вода поступает в открытые оросители.

Воду из низконапорных подземных трубопроводов в открытую сеть можно выпускать через гидранты-водовыпуски с колодцами облегченного и упрощенного типа.

При сложном рельефе может встретиться случай, когда участок трубопровода пересекает замкнутое понижение, не имеющее выхода для сбрасываемых вод. В таких условиях устроить обычный сбросной колодец бывает невозможно. Для опоражнивания от воды участков трубопровода, имеющих уклон в сторону замкнутого понижения, устанавливают гидранты специальной конструкции.

При открытии задвижки на таком гидранте часть воды при гидравлическом напоре самостоятельно выльется через гидрант, остальное количество воды можно выкачать с помощью специальной передвижной насосной станции, всасывающая линия которой позволяет опускать ее внутрь гидранта.

Задвижку на гидранте временно снимают. Дня откачки воды из трубопровода через гидрант наиболее подходят передвижные насосные станции С-245, С-247, СНК 25/60. Гидрант, используемый для сброса воды, имеет отвод вниз, с помощью двух колен и стояка он выходит на поверхность земли.

Устройства против гидравлического удара -- гасители удара -предназначены для предотвращения или уменьшения силы гидравлического удара, возникающего при внезапном выключении насосов или прекращении подачи воды. Гаситель удара устанавливают на напорном трубопроводе сразу за обратным клапаном, он защищает от гидравлического удара насосную станцию и весь трубопровод.

Вопрос об установке гасителя напора решается после определения мощности гидравлического удара для конкретного трубопровода. На остальных трубопроводах диаметром 200...250 мм и на трубопроводах большой длины с малой высотой геодезического подъема гасители удара обычно не ставят.

Вантузы представляют собой клапаны, предназначаемые для автоматического удаления из трубопровода скапливающегося воздуха (рис.). Их устанавливают, как правило, в повышенных точках трубопровода, в верхних местах перелома трубопровода.

10. Дороги. Лесополосы

Дороги. На оросительных системах проектируют полевые, внутрихозяйственные, межхозяйственные и эксплуатационные дороги. Полевые дороги устраивают обычно без покрытия с проезжей частью шириной 5 м. В полях севооборотов они проходят вдоль открытой сети. Их лучше размещать в нижней части полей севооборотов, тогда кюветы могут служить полевыми водосборами.

Внутрихозяйственные дороги необходимы для связи усадьб с полями севооборота. Их располагают вдоль оросительных и водосборных каналов. Межхозяйственные дороги связывают дороги хозяйств, а также хозяйства с районными центрами, предприятиями и т.п. Обычно их устраивают с искусственным покрытием.

Ко всем каналам и сооружениям для осмотра и ремонта их проектируют эксплуатационные дороги. Дороги, идущие вдоль крупных каналов, называют инспекторскими.

Конструкцию дорог принимают согласно техническим условиям и нормам проектирования дорожной сети. Их полотно должно находиться выше уровня поверхностных и грунтовых вод. Дороги должны иметь наименьшую протяжённость.

Лесополосы. Они необходимы для защиты полей от ветров, суховеев, пыльных бурь, для затенения. Их располагают вдоль дорог и границ хозяйств, открытых водных источников. Деревья высаживают рядами с расстоянием между ними 2,5-3-4м.

Число рядов деревьев и кустарников принимают 1-6. Древесные полосы располагают с таким расчётом, чтобы тень от них падала преимущественно на каналы или дороги. Для механизированной очистки оросительных каналов полосы вдоль них устраивают с одной стороны.

В курсовом проекте водосборно-сбросную сеть показываем красными сплошными линиями, дороги - коричневым пунктиром, лесные полосы - сплошной зелёной линией.

Проектирование лесных полезащитных полос на участке регулярного орошения.

Защищенные лесополосы создаются в основном 3-х типов:

- непродуваемые;

- продуваемые;

- ажурные.

Тип конструкции лесополосы характеризуется степенью её проницаемости ветреным потоком, и выбираются в соответствии с основным назначением лесополосы.

Основное назначение лесополос на орошаемых землях:

- равномерное распределение снега на площади полей;

- снижение скорости ветра в целях снижения испарения влаги из почвы;

- снижение эрозионной опасности водной и ветровой.

С учётом этих полезащитных условий на орошаемых землях проектируется продуваемая защитная лесополоса из 3-4-х рядов. Полезащитные лесополосы подразделяются на оси продольные и дополнительно поперечные. В условиях курсового проекта оба вида лесополос применяются одинаково из четырёх лесополос.

В условиях курсового проекта рекомендуется:

По составу пород основные и вспомогательные могут быть одинаковыми или разными.

На стыках соединения основных и вспомогательных лесополос делаются разрывы для проезда с/х техники обычно 20-30 м (в отдельных случаях до 10 м). Главным образом в длинных лесополосах между их стыками.

Главные породы составляют ядро полосы. Основное назначение их -- обеспечить наибольшую высоту полосы и тем самым большую, дальность её защитного действия. К главным относятся, например, такие древесные породы первой величины, как тополь, дуб, ясень, берёза бородавчатая, лиственница сибирская, сосна обыкновенная, акация белая, гледичия обыкновенная, вяз мелколистный.

При закладке лесных полос стремятся, чтобы они были долговечными и быстрорастущими смолоду. Условно можно разделить главные породы на две группы: быстрорастущие -- лиственница, тополь, береза, вяз мелколистный, акация белая, гледичия, достигающая в первые десять лет 6 м высоты и более; средней скорости роста -- дуб, сосна, ясень.

Сопутствующие-- это такие породы, которые, являясь теневыносливой примесью к главным, способны успешно развиваться под их пологом или при частичном затенении ими, составляя обычно второй ярус насаждений. Назначение сопутствующих пород -- ускорить рост в высоту главных пород (поэтому их ещё называют подгоночные породы), создать большую плотность полосы в средней части и, вместе с тем, путём затенения, защитить почву от сорняков. К сопутствующим породам относятся клён остролистный, клён полевой, липа мелколистная, липа крупнолистная, каркас западный, вяз обыкновенный, груша лесная и др. Назначение кустарников в полосе -- это, главным образом, защита почвы от сорняков и создание лучших условий для роста главных и сопутствующих пород. В ряде случаев введение кустарников в состав насаждений преследует цель -- придать большую плотность в их нижней части или уменьшить сток талых вод.

Применяемые в полезащитном лесоразведении кустарники условно делятся на высокие -- клён татарский, лох узколистный, ирга, акация жёлтая, лещина и др., и низкие, как скумпия, бирючина, жимолость татарская, бересклет бородавчатый, вязовик, смородина, облепиха.

Применяемые в лесных полезащитных посадках породы должны быть устойчивыми и отвечать своему основному назначению -- созданию эффективно действующих, устойчивых и долговечных полос.

Для зоны лесостепи с выщелоченными и типичными черноземами в лесных полосах в качестве главных пород применяют: дуб черешчатый и красный, лиственницу, тополя различных видов, березу бородавчатую, сосну (на песках). В качестве сопутствующих: клен остролистный, полевой, явор; липы различных видов; яблоню лесную; грушу дикую; рябину обыкновенную (для более северных районов). Из кустарников:- жимолость татарскую, бузину черную и красную, смородину золотистую, бирючину и др.

В степных районах с преобладанием обыкновенных и южных черноземов в лесополосы рекомендуют следующие главные породы: дуб черешчатый, акацию белую, гледичию обыкновенную, вяз мелколистный. В качеетве сопутствующих: клены полевой и татарский, грушу дикую, яблоню лесную, вишню обыкновенную, абрикос. Из кустарников: свидину, скумпию, бирючину, жимолость татарскую. Введение орехоп-лодных и плодово-ягодных пород в лесные полосы повышает их эффективность путем реализации годового урожая плодов.

В южных сухостепных районах с преобладанием темно-каштановых и каштановых почв в качестве главных пород используют: вяз мелколистный, гледичию обыкновенную, акацию белую, сосну крымскую, грушу и яблоню лесную, софору, абрикос, алычу, из кустарников -- те же, что и для черноземов степи.

Для каштановых солонцеватых почв в качестве главных пород рекомендуется использовать: вяз мелколистный, акацию белую, гледичию обыкновенную, айлант, сосну обыкновенную и крымскую (на песках). Из сопутствующих наиболее распространенными являются: клен татарский и ясенелистный, груша, абрикос, софора. Устойчивыми в данных условиях кустарниками считаются: скумпия, лох, смородина золотистая, тамариксы.

Затем выбирают тип лесных культур: древесно-кустарниковый или древесно-те-невой. При этом учитывают мелиоративное назначение лесного насаждения и его биологическую устойчивость. Продуваемые лесные полосы образуются при древесно-те-невом типе насаждения, ажурные -- при древесно-кустарниковом. Непродуваемые лесные полосы получаются при ширине их более 20 м, причем у древесно-кустарникового типа насаждения это наблюдается при меньшей ширине, чем у древесно-теневого.

Древесно-теневы м (или древесный) называется такой тип посадки, при котором получают насаждение, состоящее из двух ярусов древесных пород: первый, верхний, из главной (основной) породы (дуба, березы, ясеня, лиственницы, сосны и других высокорослых пород); второй, нижний, из сопутствующих пород (клена остролистного, полевого, явора, липы, вяза и других теневыносливых пород). Сопутствующие породы при таком типе культур служат „шубой" для дуба и несут почвозащитные функции. Древес-но-тсневой тип культур рекомендовался в более благоприятных лесорастительных условиях лесостепи.

При древесно-кустарниковом типе культур древесные и кустарниковые породы высаживаются или высеваются в смешении 1:1 или 1:2. При смешении 1:1 (50°/о древесных пород и 50% кустарников) получают однокустарниковый тип посадки, при смешении 1:2 (1/3 древесных пород и 2/3 кустарников)--двухкустарниковый.

Основным типом культур являлся однокустарниковый. При этом типе древесных и кустарниковых пород вводилось поровну. При культурах дуба соотношение пород было следующее: дуба--25%, сопутствующих древесных пород--25% и кустарников -- 50%.

В степных условиях биологически устойчивым типом лесного насаждения, по Г.Н. Высоцкому, является древесно-кустарниковый, а в лесостепных --древесно-теневой.

С учетом этих рекомендаций полезащитные лесные полосы в лесостепи создаются древесно-теневой формы, а в степи--древесно-кустарниковой; водорегулирующие и прибавочные--древесно-кустарниковой во всех зонах, но степень участия кустарников в степи больше, чем в лесостепи.

Схему смешения составляют в виде рисунка, где показано пространственное размещение разных видов древесных пород по отношению друг к другу. Эта схема--основа проекта лесных культур; она показывает, какие породы, в каком количестве и как должны размещаться на площади.

11. Определение капитальных затрат экономической эффективности запроектированного мероприятия на участке регулярного орошения

В курсовом проекте затраты на устройство оросительной системы включают в себя капитальные затраты и эксплуатационные расходы. С учетом этих затрат определяется экономическая эффективность запланированных мероприятий.

В курсовом проекте в технико - экономических расчетах с учетом этих затрат проводимые для площади нетто используются цены различных видов работ и сооружений, имевших место до 1991 года. Правомерность этого подтверждается сводом правил 81-01-94.

Оценка основных итоговых показателей.

- общая стоимость оросительной системы;

- удельные капитальные затраты на 1 га нетто (руб/га);

- эксплуатационные расходы не 1 га нетто (руб/га);

Вышеперечисленные показатели определяются как в ценах до 1991 года, так и на 1 января 1991 года. В курсовом проекте основные расчеты приведены в ценах 1983-1986 гг. для стоимостных показателей, имевших место до 1991 года, в ценах на уровень 1 января 1991г. Для перевода рекомендуется применять соответствующие индексы - дефляторы.

Сводный индекс дефлятор для перевода цен на уровень 1 января 1991 года составляет 14,81.

Капитальные затраты

Работа, сооружение, устройство	Количество	Стоимость, Р
		единицы	общая
1	2	3	4
1. Насосная станция Q?Н Напорные трубопроводы, м	15,32	2793,6	42797,95
2. Стальные электросварные ГОСТ 10704 - 63	6104
Диаметр 350 мм	460	26,35	12121
Диаметр 400 мм	460	32,80	15088
Диаметр 500 мм	620	47,50	29450
Диаметр 250 мм	4564	16,95	77359,8
4. Распределительные колодцы	4	267	1068
5. Гидранты	40	167	6680
6. Сбросные колодцы	8	205	1640
7. Обратный клапан	1	179	179
8. Вантуз	1	178	178
9. Предохраняющее устройство против гидравлического удара	1	710	710
10. Дождевальные машины	4	11000	44000
11. Водосборно-сбросная сеть, га	194,75	10	1947,5
12. Наблюдательные скважины за уровнем грунтовых вод, га	194,75	10	1947,5
13. Подготовительные работы, га	194,75	9	1752,75
14. Внутрихозяйственные дороги, га	194,75	44	8569
15. Лесополосы, га	194,75	7	1363,25
16. Средства связи, га	194,75	9	1752,75
17. Планировка орошаемых земель (100 м/га), га	194,75	60	11685
18. Объекты энергетического хозяйства, га	194,75	75	14606,25
19. Научно - исследовательские работы	194,75	17	3310,75
20. Система автоматизации	194,75	25	4868,75
21. Объекты коммунального и культурно - бытового хозяйства	194,75	80	15580
21. Объекты подсобного назначения	194,75	9	1752,75
19. Итого, S1			257610,05

В ценах на 1 января 1991 года S₁= 257510,05 * 14,81 = 3813723,84 р

20. Неучтенные затраты по строительству

S= 0,05• S=0,05 257510,05 = 12880,50 р

21. Итого строительные затраты

S= S+ S= 257610,05 + 12880,50 = 270490,55 р

В ценах на 1 января 1991 года S_стр= 270490,55 * 14,81 = 4005965,05 р

23, 22. Накладные расходы и плановые накопления

S=0,148•S=0,148 270490,55 = 40032,60 р

S=0,08•(S+ S)= 0,08 (270490,55+40032,60) = 24841,85 р

24. Проектно-изыскательные работы составляют 60 р. На 1 га

S=60•F=60 194,75 = 11685 р

25. Общие строительные затраты