Проектирование орошения дождеванием на базе дренажного стока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Природные условия

1.1 Климатические условия

1.2 Почвенные условия участка

1.3 Гидрологические условия

2. Водохозяйственные расчеты

2.1 Определение стока 50% обеспеченности

2.2 Определение стока заданной обеспеченности

2.3 Определение мертвого объема водохранилища

2.4 Определение рабочего, полного и полезного объемов водохранилища

2.5 Определение оросительной способности водохранилища.

3. Выбор комплекта дождевальной техники.

3.1 Выбор комплекта дождевальной техники по условию впитывания воды в почву

3.2 Определение производительности ДМ и экономическое сравнение вариантов

4. Проектирование оросительной сети

4.1 Проектирование оросительной сети в плане

4.2 Определение расчетных расходов и гидравлический расчет ЗОС

4.3 Определение расчетных параметров НС ( расход, напор, мощность)

4.4 Проектирование ЗОС в вертикальной плоскости

5. Прогноз режима грунтовых вод на орошаемом участке(обоснование необходимости дренажа)

6. Выбор типа дренажа

7. Расчет параметров горизонтального дренажа

7.1 Глубина заложения дрен

7.2 Определение нагрузки на дренаж.

7.3 Определение расстояний между дренами

8. Определение промывных норм, расчет временного дренажа

9. Гидравлический расчет коллекторно-дренажной сети и проектирование ее в вертикальной плоскости.

Литература

Введение

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

Цель ее - повышение плодородия почв путем регулирования их водного режима как одного из важнейших факторов в жизни растений . Гидротехнические мелиорации проводят совместно с культуротехническими и агротехническими мелиорациями.

Культуртехнические мероприятия включают подготовку мелиорируемых земель к осушению. Агротехнические мероприятия предусматривают сельскохозяйственное освоение земель.

Данная курсовая работа посвящена проектированию орошения дождеванием на базе местного стока на фоне дренажа. Район орошения - Полтавская область.

На территории хозяйства Полтавской области планируется запроектировать орошаемый массив. для этого необходимо рассчитать режимы орошения с/х культур и необходимые расходы воды для расчета трубопроводов и сооружений.

Поливу подлежит площадь занятая непосредственно с/х культурами. Площадь поливного участка должна быть достаточной, чтобы обеспечить высокопроизводительную обработку этой площади с/х машинами. Площадь севооборота составляет 296 га. Число полей на севооборотном участке - 7.

На каждом участке хозяйства необходимо определить наиболее высокорасположенные точки, к которым необходимо предусмотреть подачу воды, предназначенной для распределения по всей орошаемой площади угодья.

1. Природные условия

орошение мелиорация почва дренаж

Территория области, расположенная в пределах Приднепровской низменности, представляет собой пологоволнистую равнину, постепенно понижающуюся широкими террасами по направлению к Днепру. Наиболее возвышенная северо-восточная её часть расположена на Полтавской равнине (высота до 202 м). Для неё характерно чередование плоских водоразделов с широкими (до 10-12 км) и довольно глубоко врезанными (до 40-50 м) долинами левых притоков Днепра - Сулы, Псла и Ворсклы. Здесь средние абсолютные высоты составляют 170-200 м, постепенно снижаясь в районе Днепра до - 60-100 м. Пойма и низкие террасы главной украинской реки покрыты водами Кременчугского (созданного в 1960 г.) и Днепродзержинского (1964 г.) водохранилищ

На Полтавщине насчитывается 62 реки длиной свыше 10 км, относящиеся к бассейну Днепра, около 1260 озёр, прудов и водохранилищ, общей площадью более 200 км2. Реки и водоёмы используются для водоснабжения, рыболовства, судоходства, орошения земель и выработки электроэнергии.

1.1 Климатические условия и местоположение

Климат:

Умеренно континентальный климат области отличается не очень холодной зимой (средняя температура января-7оС) и тёплым летом (июля +21оС). Продолжительность безморозного периода составляет 162-182 дня, а с температурами выше +10о - 157-162 дня в году. Осадков выпадает 450-560 мм, большая часть которых приходится на тёплый период года. Высота снежного покрова составляет 9-20 см, а продолжительность его существования - 80-100 дней. Среди неблагоприятных климатических явлений зафиксированы суховеи (10-12 дней), гололёд (более 10 дней), промерзание почвы на 70-90 см и др.

Местоположение:

Практически вся территория области расположена на востоке страны в центральной части Левобережной Украины. Лишь небольшая часть земель Кременчугского района находится за Днепром - на правом берегу. Ее протяженность с севера на юг - 213,5 км, а с юго-запада на северо-восток - 259 км. Граничит на севере с Черниговской и Сумской областями, на северо-западе - с Киевской, на западе - с Черкасской, на юго-западе - с Кировоградской, на юге - с Днепропетровской и на востоке - с Харьковской областями.

1.2 Почвенные условия участка

Почвы в Полтавской области высоко плодородные и состоят преимущественно из чернозема. Содержание гумуса находится в границах 3% -- 5%. Встречаются также и солончаки, в основном в руслах речек.

Качественный показатель почвы на Полтавщине составляет 72 балла (для сравнения, по Украине в целом -- 69, Львовской области -- 43, Ивано -- Франковской области -- 42).

В Полтавском, Решетиловском, Новосанжарском и Чутовском районах качественный показатель почвы составляет соответственно 71, 70, 72 и 76 балла.

Топографические характеристики водохранилища

Глубина наполнения водохранилища	Площадь зеркала щ, га	Объем w, тыс. м3	Объем нарастающим итогом, тыс. м3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18	0 10 33 68 85 95 130 185 225 275	0 15 30 250 1500 3200 4500 6000 7800 12050	0 15 45 295 1795 4995 9495 15495 23295 35345

Севооборот

№ поля	Культура	Поливная норма, м3/га	Количество поливов	Оросительная норма, м3/га
1	Кукуруза на зеленый корм с подсевом многолетних трав	500 600	4 5	2000 3000
2,3	Многолетние травы	600	9	10800
4	Многолетние травы на 1 укос+поукосно кукуруза на зеленый корм	600 500	3 4	1800 2000
5	Озимая пшеница	800 400	1 4	800 1600
6	Злакобобовые смеси	600	9	5400

Итого 48 27400

2. Водохозяйственные расчеты

Водохозяйственные расчеты проводим на основании топографических характеристик водохранилища, с целью определения оросительной способности водохранилища. Для этого стоим график топографических характеристик (рис.2.1).

2.1 Определение стока 50% обеспеченности

Определяем по формуле:

(1)

где К - модуль стока (л/с*км²)

? - площадь водосбора (км²)

б - коэффициент уменьшения стока с малых водосборов

Подставив числовые значения из задания получаем

2.2 Определение стока заданной обеспеченности

Определяем по формуле:

(2)

(3)

где Ф - число Фостера

С_V - коэффициент вариации

С_V = 0,4

По таблице Фостера- Рыбкина определяем число Фостера, в зависимости от расчетной обеспеченности и коэффициента асимметрии

(4)

тогда

Ф = -1,18

тогда сток заданной обеспеченности:

2.3 Определение мертвого объема водохранилища

1) Определяем годовой сток наносов

(5)

где

с - количество наносов стекающих в воду

(6)

где

б₁ - эрозионный коэффициент (б₁ = 2)

I - средневзвешенный уклон водотока (I = 0,003 ? 0,008), принимаем

I = 0,008

Тогда

2) Сток наносов с учетом переработки берегов водохранилища:

(7)

(8)

где г - объемный вес наносов (г = 1,25 т/м³)

тогда

3) Определяем мертвый объем водохранилища

(9)

где Т - срок службы водохранилища (лет). Принимаем срок службы водохранилища 50 лет.

По графику (рис. 2.1) определяем уровень мертвого объема и площадь зеркала при этом объеме:

Н_УМО= 4 м, w_м.о.= 33 га

2.4 Определение рабочего, полного и полезного объемов водохранилища

Рабочий объем водохранилища равен стоку заданной обеспеченности, т.е.:

Полный объем водохранилища:

(10)

Полезный объем водохранилища определяется по формуле:

(11)

(12)

где щ_ср - средняя площадь водного зеркала определяемая по графику (рис. 2.1) в зависимости от среднего объема водохранилища:

(13)

(14)

где h_исп. = 715мм

h_фил. = 390мм

h_ос. = 305 мм

щ_ср.= 88 га

тогда

По графику (рис. 2.1) определяем НПУ и площадь водного зеркала по НПУ:

щ_НПУ= 89 га, Н_НПУ = 8.9 м

2.5 Определение оросительной способности водохранилища

Оросительной способности водохранилища называется площадь (нетто), которая может быть полита при заданном техническом уровне оросительной системе и составе культур севооборота.

1) Средневзвешенная норма нетто:

(15)

где ?М - сумма всех взвешенных норм,

n - количество полей

2) Средневзвешенная норма брутто:

(16)

где з - КПД (з = 0,95)

3) Определяем оросительную способность водохранилища:

(17)

3. Выбор комплекта дождевальной техники

Выбор комплекта дождевальной техники производится на основании анализа: природных, хозяйственных, рельефных условий района строительства оросительной системы; сравнения средней интенсивности дождя ДМ со скоростью впитывания воды в почву, экологического сравнения вариантов.

3.1 Выбор комплекта дождевальной техники по условию впитывания воды в почву

Скорость впитывания воды в почву определяем по формуле Костякова для поверхностных поливов:

(18)

где К₀ - скорость впитывания в конце первого часа (К₀ = 0,048м/ч),

t - время впитывания (ч),

б - показатель степени

Расчеты ведем в табличной форме (табл. 3.1)

Динамика скорости впитывания воды в почву

Табл. 3.1

Время впитывания	ч	0,25	0,5	1	2	3	4	5	6
	мин	15	30	60	120	180	240	300	360
Скорость впитывания	м/ч	0,07	0,05	0,04	0,03	0,024	0,022	0,019	0,018
	мм/мин	1,17	0,84	0,67	0,5	0,4	0,37	0,32	0,3
	мм/мин, 80%	0,94	0,67	0,54	0,4	0,32	0,3	0,26	0,24

По результатам таблицы 3.1 на графике (рис. 3.1) строим кривую скорости впитывания при поверхностном поливе.

Скорость впитывания при дождевании, обычно на 15 -20% меньше, чем при поверхностном поливе, поэтому строим кривую впитывания при дождевании.

Проверяемая дождевальная техника Табл. 3.2.

	Q	i	Ксут
ЭДМФ «Кубань-Л»	200	1,1	0,85
МДЭК «Кубань-Лк1»		0,72	0,82
ДФ-120 «Днепр»	120	0,3	0,77
ДМУ «Фрегат»	90	0,26	0,72
ДКШ-64 «Волжанка»	64	0,27	0,76
ДДА- 100 МА	130	0,35	0,72
ДДМ-100	85	0,36	0,7

Определяем площадь орошения одного поля:

(19)

Радиус полива:

(20)

Продолжительность полива:



(21)

где m - максимальная полевая норма

Расчет проводим для каждой дождевальной машины:

Для «Волжанки»:

Для «Днепра»:

Для «Кубани»:

Для ДДА-100МА:

Для ДДМ-100

Вывод: на основании рис.3.1. ДМ «Волжанка»; «Днепр»; ДМ «ДДМ 100»; «ДДА 100 МА»ё подходят по условию впитывания, а для ДМ «Кубань» и ДДА-100МА необходимо проводить мероприятия по увеличению впитывающей способности почвы.

3.2 Определение производительности ДМ

1) Определяем суточную производительность ДМ:

(22)

где Q_ДМ - расход ДМ (л/с)

Т - количество часов работы в сутки (часы)

К_сут. - коэффициент использования рабочего времени суток

(определяем по ДБН В 2.-1.4 - 99)

Т=20

Для ЭДМФ «Кубань-Л»

Для Днепр

Для Волжанка

Для ДДА-100 МА

Для ДДМ-100

Для Фрегат

Для МДЭК «Кубань»

Таблица 3.3.

в - коэффициент потерь воды на испарение при дождевании (в = 1,1? 1,15), принимаем в = 1,1

m_ср.взв. - средневзвешенная поливная норма

(23)

где ?m - сумма поливных норм

n - количество поливных норм

Все расчеты сводим в таблицу (табл. 3.4)

2) Определяем сезонную производительность дождевальной техники:

(24)

где tм - межполивной период (10 ? 15 суток)

Тогда

Для «Волжанки»:

Для «Днепра»:

Для ДМУ А 283-45 «Фрегат»:

Для ЭДМФ «Кубань-Л»

Для ДМ «ДДМ-100»

Для МДЭК «Кубань»

3) Определяем необходимое количество ДМ:

(25)

то

Для «Волжанки»:

Для «Днепра»:

Для ДМУ А 283-45 «Фрегат»:

Для ЭДМФ «Кубань-Л»

Для ДМ «ДММ-100»

3.3 Выбор комплекта ДМ

Для ДМ кругового действия (ДМУ А 283-45 «Фрегат») их количество принимаем равным количеству полей севооборота, т. е. N = 9(шт.).

Определяем стоимость строительства оросительной сети и комплектов ДМ:

(26)

N-кол-во ДМ

Sдм:

Волжанка 10000

Днепр 20000

ЄДМФ Кубань 100000

Фрегат 19000

МДЭК Кубань 30000

S1га:

Волжанка 1471

Днепр 1462

ЭДМФ Кубань 1299

ДМУ Фрегат 1653

МДЭК Кубань ЛК 1500

Фрегат: 65,375*6=392,25

Кубань: 96,4*6=578,4

Для Волжанка

S=10000*5+1471*392,25=626999,7

Для Днепр

S=20000*5+1462*392,25=673469,5

Для ЭДМФ Кубань

S=100000*2+1299*392,25=709532,7

Для ДМУ Фрегат

S=19000*5+1653*392,25=155052,5

Для МДЭК Кубань

S=30000*5+1500*578,4=1017600

Вывод: По экономическим соображениям выбираем дождевальную машину ДМ ДФ-120 «Днепр».

Ширина захвата 460м

а=920м

в=

4. Проектирование оросительной сети

Организация территории хозяйства заключается в назначении границ внутрихозяйственного землепользования и в распределении площадей под угодья хозяйства.

Площадь запроектированного севооборота необходимо разбить на поля, число которых принимаем из задания. Принимаем наиболее рациональную форму поля, которой является квадрат. При этом минимальный размер поля не должен быть менее 500 м, из условия обеспечения высокой производительности с/х машин, обрабатывающих поле.

4.1 Проектирование оросительной сети в плане

После завершения организации территории хозяйства приступаем к проектированию оросительной сети в плане. оросительная сеть должна обеспечивать транспортировку воды из источника и последовательное ее распределение по поливным участкам, на которых эта вода при помощи дождевальных машин переходит в состояние почвенной влаги корнеобитаемого слоя.

4.2 Определение расчетных расходов и гидравлический расчет ЗОС

Расчетные расходы оросительной сети зависят от максимального количества одновременно работающих ДМ и расстановки их на полях одновременного полива по самому не выгодному варианту.

1) Определяем максимальное количество одновременно работающих ДМ:

Откуда

(28)

Тогда

q_расч. = 0,55 л/с*га

2) Чертим схему расчетных расходов (рис. 4.2)

где з_п.т. = 0,99 - путевого трубопровода

з_р.т. = 0,98 - распределительного трубопровода

Таблица гидравлических расчетов оросительной сети

Табл. 4.1.

Трубопровод	Расходы	d,мм	v,м/с	1000i	l, км	Hl, м	Hм, м	H0, м
	нетто	брутто
1-1КР(2-уч)	120	120	350	1,47	5,92	0,7	4,14	0,414	4,55
1-1КР(1уч)	240	240	500	1,48	3,95	0,7	2,765	0,2765	3,04
1-КР	360	360	500	2,20	8,31	2,1	17,451	1,7451	19,2

Потери по длине:

Н_l = 1000i*l (м) (29) Местные потери

H_м = 0,1*Н_l (м) (30) Общие потери

H₀ = H_м + Н_l (м) (31)

Все расчеты сводим в таблицу (табл. 4.1).

4.3 Определение расчетных параметров НС ( расход, напор, мощность)

1) Определяем расчетный напор НС:

(32)

То

где Н_Г - геодезическая высота подъема воды

Н_Г = ?_{п.з. гидр.} - ?_{п.з. НС} = 48-41,4=6,6 м

?Н₀ - сумма потерь напора по длине и местных по расчетной трассе (?Н₀ = 19,58 м)

Н_СВ - свободный напор на гидранте (Н_СВ = 30,8 м)

2) Определяем расчетную мощность НС:

(33)

где Q_p - расчетный расход НС (Qp =269,16 л/с = 0,269 м³/с);

Н_р - расчетный напор НС;

= 0,72 ? 0,75

Тогда

4.4 Проектирование оросительной сети в вертикальной плоскости

Глубина залегания трубопровода опр-ся по 3 категориям:

1. h (поДБНу) принимаем 1м

2. Недопущения повреждения от механических нагрузак.

3. Глубина прмерзания

Поперечный профиль

Ширина по дну:

в=Днм+0,5м если d > 300мм

в=Днм+0,7м если d>300мм

5. Прогноз режима грунтовых вод на орошаемом участке(обоснование необходимости дренажа)

Чтобы ориентировочно оценить, до каких глубин поднимутся грунтовые воды на участке в условиях орошения (без дренажа) составляется баланс для 1 га орошаемой площади и для периода, когда грунтовые воды стабилизируются и можно не учитывать изменения их запасов в многолетнем разрезе. Приближенно принимаем, что все оросительные и фильтрационные воды, а также осадки поступают в грунтовые воды и испаряются с их поверхности. Это возможно при близком залегании грунтовых вод от поверхности земли.

Следовательно, баланс грунтовых вод для одного года:

(38)

где - количество атмосферных осадков, впитывающихся в почву, м³/га;

- коэффициент использования осадков (принимаем, что поверхностный сток осадков составляет 10 % от годовой суммы, тогда = 0,9);

- годовое количество осадков (принимается по заданию ), м³/га;

О_р - годовое количество оросительных вод, приходящихся на 1 га орошаемой площади брутто (оросительная норма брутто с учетом КЗИ). Оросительную норму (нетто) Мнт (средневзвешенную) принимаем из задания, а брутто М_БР с учетом КПД сети з (по ДБН В.2.4-1-99). КЗИ также принимаем равным 0,95:

(39)



Е - расходование грунтовых вод на испарение, определяемое по формуле С.И. Аверьянова

(42)

где Е₀ - максимально возможное испарение, принимаемое равным испаряемости (принимаем из задания равным 750 мм), м³/га;

h_п - прогнозная (искомая) глубина грунтовых вод в условиях орошения, м;

h_г - глубина грунтовых вод, при которой практически прекращается их расходование на испарение(h_г = 3,0 м);

Так как напорные грунтовые воды отсутствуют, то Р = 0.

Тогда

h_кр = 2м тогда h_п < h_кр , -2< 2

Вывод: из результатов расчета видно, что есть необходимость проведения специальных мелиоративных мероприятий для более устойчивого опреснения почво-грунтов, а также понижении уровня грунтовых вод с помощью искусственного дренажа.

6. Выбор типа дренажа

На объекте в результате изысканий выявлены безнапорные грунтовые воды, т. е. комбинированный дренаж и вертикальный по одному из признаков (наличию напорных вод) - неприменимы. Проверяем возможность применения вертикального дренажа по другому признаку - проводимости водоносной толщи Т, которая должна быть не менее 100 м²/сут:

(43)

где К_фi - коэффициент фильтрации i- го слоя, м/сут;

mi - мощность i- го слоя водоносной толщи, м;

n - количество слоев

То

То есть по другому признаку проводимости водоносной толщи вертикальный дренаж неприемлем, тогда природные условия объекта удовлетворяют применению только горизонтального дренажа.

7. Расчет параметров горизонтального дренажа

Расчет параметров горизонтального дренажа, предназначенного для защиты территории от подтопления грунтовыми водами, производится на эксплуатационный период по формулам установившейся фильтрации, а затем проверяется и при необходимости корректируется в соответствии с прогнозами динамики грунтовых вод в характерные периоды (по сезонам).

В зоне подтопления гидрогеологические условия по вертикали схематизируются и приводятся к типовой схеме, для которой разработан метод расчета:

Однопластовая фильтрационная система:

- однородная толща .

7.1 Глубина заложения дрен

Для степной зоны Украины (в том числе Крыма) критические глубины разработаны УкрНИИГиМ и гидрогеолого-мелиоративными экспедициями Укрводхоза по данным обобщения многолетнего опыта эксплуатации оросительных систем. В табл.1 приведены эти рекомендации (Н.Н. Муроицева, Н.Н. Блохина и др., 1987) для южной части степной зоны.

Глубину заложения дрен рассчитывают по формуле:

(44)

где J_hd - критическая (допустимая) глубина залегания минерализованных грунтовых вод (J_hd = 2,5), м;

h - напор в междренье в конце расчетного периода (в зависимости от мех.состава дренируемого грунта h = 0,8 м);

h₀ - глубина наполнения дрены (для закрытых дрен h₀ = 0,05 м).

Тогда глубина заложения дрен:

7.2 Определение нагрузки на дренаж

Среднегодовую нагрузку на дренаж определяем из балансового уравнения:

(45)

где - количество атмосферных осадков, впитывающихся в почву, м³/га;

О_р - средневзвешенная, оросительная норма на севооборотном участке с учетом КЗИ, м³/га;

Фк - фильтрационные потери из оросительной сети, м³/га;

Е_с - суммарное расходование оросительной воды и осадков на транспирацию и испарение с поверхности поля (суммарное испарение), м³/га.

С учетом удельного веса культур в севообороте и КЗИ орошаемого участка определяем средневзвешенное Е_с для севооборота:

(46)

где б₁, б₂, … б_n - доля участка культуры в севообороте;

Е₁, Е₂, … Е_n - суммарное испарение j-той культуры, м³/га.

Подставив все данные в зависимость, определяем среднегодовую нагрузку на дренаж:

Среднесуточная интенсивность инфильтрационного питания грунтовых вод (модуль дренажного стока):

(47)

То есть

7.3 Определение расстояний между дренами

При конечной глубине залегания водоупора междренные расстояния при систематическом дренаже определяются по формуле В.М. Шестакова:

(48)

где Т - проводимость водоносной толщи, м²/сут. ;

(49)

К_фi - коэффициент фильтрации i- го слоя , м/сут;

mi - мощность i- го слоя водоносной толщи, м;

n - количество слоев;

h - напор на междренье, м;

q - интенсивность питания (модуль дренажного стока), м/сут.;

ф - фильтрационное сопротивление, обусловленное гидродинамическим несовершенством дренажа по степени вскрытия водоносной толщи, м.

Расстояние В определяется по формуле (48), в которой ф принимается:

(50)

При < 0,1 и r_д << m₁ принимаем

(51)

где m₁ - мощность обводненного слоя, м

(52)

b = 0,7h;

r_Д = 0,3м

тогда

Ф==13,2*0,85=11,22

8. Проектирование КДС в плане

Уточняем междренное расстояние:

a = b =596 м , максимальная длина дрены равна 1000 м, тогда

где n - количество дрен в пределах одного поля (n = 2)

9. Определение промывных норм, расчет временного дренажа

Промывную норму нетто для засоленных орошаемых земель по формуле В.Р. Волобуева:

Для расчетного слоя, равного 1,0 м

(53)

где S_n - исходное содержание солей в метровом слое почвы (S_n =1,65), %;

S₀ - допустимое содержание солей в метровом слое почвы(S₀ =0,6), %;

б - коэффициент солеотдачи (для сульфатного типа засоления и среднего суглинка равен 1,12).

Тогда

1) Пропускная способность оросительной сети на промываемом участке: Q_ф = 0,143 м³/с

2) Рассчитываем продолжительность промывки. Она должна быть согласована с пропускной способностью оросительной сети промываемого объекта и определяется по формуле:

(54)

где щ - площадь промывки, подвешенная к данному распределителю

(w = 272 га);

М_nm - промывная норма нетто(М_nm = 4920,5 м³/га);

з - КПД оросительной сети (з = 0,95).

То



Так как продолжительность промывки больше принятой (90 сут.), то промывку рассчитываем на два сезона, тогда:

где n - число сезонов, в течение которых будет проводится промывка:

3) Установив график промывки, определяем необходимую скорость отвода промывных вод

(56)

Подставляя полученные числовые значения, получаем

4) Скорость отвода промывных вод, которую может обеспечить постоянный дренаж при подъеме УГВ к поверхности земли, т.е. при напоре 3,3 м, определяем по формуле В.М. Шестакова, заменяя в ней интенсивность инфильтрационного питания q₁ м/сут, на скорость промывки V_п, м/сут:

(57)

Заметим, что по этой формуле ранее было определено расстояние между постоянными дренами, равное 294 м.

Выполнив с уравнением (57) ряд преобразований, получим V_п и его численное значение

5) Отсюда видим, что на рассматриваемом объекте на период промывки необходимо нарезать временный дренаж, нагрузка на который

6) Расстояние между временными дренами при их глубине Н = 1,0 м определяем по формуле А.Н. Костякова

(58)

где d_в - расчетный диаметр дрены.

Методом подбора

Вывод: так как постоянный дренаж не обеспечивает необходимую скорость отвода воды на орошаемом массиве, то необходимо нарезать временный дренаж.

10. Проектирование колекторно-дренажной сети (КДС)

10.1 Проектирование КДС в плане

Дренаж на орошаемых землях представляет собой совокупность закрытых дрен, открытых и закрытых коллекторов и сооружений на них (устьевые, водомерные, переездные сооружения, смотровые колодцы, ливнеспуски, переходы под дорогами, концевые сбросы, дренажные НС и др).

Дрены служат для приёма и отвода минерализованных грунтовых вод непосредственно с мелиорируемой территории, а коллекторы - для приёма воды из дрен и отвода ёё в водоприёмник (реки, каналы, озёра и др).

Расположены в плане КДС должны быть увязаны с рельефом местности, направление грунтового потока, оросительной сетью, границами полей севооборотов, существующими и проектируемыми дорогами, лесополосами, подземными и наземными инженерными коммуникациями.

Необходимо стремиться к тому, чтобы большая часть КДС была расположена по направлению уклона.

10.2 Проектирование КДС вертикальной плоскости

Для обеспечения нормальной работы КДС и безподпорного отвода дренажных вод при составлении продольных профилей необходимо соблюдать следующие правила:

1. Глубина укладки дрен на всём протяжении д.б. не менее расчётной ило осушительного действия.

2. Уклон закрытых дрен должен быть не менее 0,002 при диаметре до 200 мм и 0,0005 при диаметре более 200 мм.

3. Сопряжение дрен с коллекторами в вертикальной плоскости необходимо осуществлять по низу трубы.

11. Определение расчётных расходов постоянной КДС

Согласно ДБН В.24.-1-99 и ВСН 33-2.2.03-86 коллекторно-дренажную сеть рассчитывают на нормальный расход. Максимальный расход, который формируется в период наивысшей нагрузки на дренах (промывные и влагозарядковые поливы), не являются расчётом, а только проверочным и при его пропуске допускаеться напорное движение воды в дренах и коллекторах (при этом фактическая скорость не должна превышать максимальную, т.е ). Нормальный - это среднегодовой расход, когда приход воды к дренам происходит при устанавившемся движении (положении) УГВ и дрена работают в безнапорном режиме.

12. Гидравлический расчёт КДС

Гидравлический расчёт КДС, состоящий из открытых дрен и коллекторов заключается в определении внутреннего диаметра и степени наполнения труб, а также в проверке скоростей течения воды при пропуске расчётных расходов. Расчёт ведётся по участкам, отличающимися величиной расхода и уклона, влияющий на выбор труб.

13. Конструкция КДС

Конструкция дрены: принимаем гончарные трубы, d_тр= длинной = , перфорированные (в виде щелей или крупных отверстий). Щели и отверстия располагают равномерно по верхней части трубы.

Для защиты водоприёмных отверстий дренажных труб от заиления и увеличения водоприёмной способности дренажа применяют объемные (сыпучие) и волокнистые защитно - фильтрующие материалы (ЗФМ). Объемные (гравино-песчаные и песчаные смеси, гравий, щебень) ЗФМ след. использовать в водоносящем, а также глинистых и тяжело-глинистых грунтах. Рулонные волокнистые ЗФМ из искусственных материалов (стеклянно-базальтовых) и полимерных.

Конструкция коллектора.

Принимаем нефильтрирующие асбесто-цементные трубы, безнапорные, диаметром 150 мм и 125 мм.

14. Гидравлический расчет коллекторно-дренажной сети и проектирование ее в вертикальной плоскости

Гидравлический расчет коллекторно-дренажной сети выполняется по формулам равномерного движения воды. При этом необходимо определить размеры поперечного сечения дрен и коллекторов, обеспечивающих пропуск максимального дренажного расхода:

(60)

где q_max - максимальная интенсивность (л/с*га):

(61)

l_др - длина дрены ( l_др = 570 м), м

В - уточненное междренное расстояние( В = 294 м), м

Тогда

Принимаем дрены из гончарных труб длиной 33 см и коэффициентом шероховатости n = 0,015

Результаты определения расчетных расходов закрытых дрен и закрытых коллекторов низшего и высшего порядков сводим в таблицу 9.1.

Глубина залегания дрены и ее уклон определяются из условия:

i_min.др. = 0,002 при d < 200 мм

i_min.др. = 0,005 при d > 200 мм

При заданном расходе Q = 2,35 л/с =0,00235 м³/с находим значение б

по таблице d = 100 мм; б = 0,0872; в = 5,7 Определяем скорость течения воды в дрене

(63)

То

Скорость лежит в допустимых пределах (0,3 ? 1,5) м/с

Определяем минимальный расход дрены в устье:

(64)

То есть

Коэффициенты а и b находим в зависимости от значения диаметра дрены:

А=0,45, а = 0,47 и b=0,965.

Определяем при каком наполнении дрена с принятым диаметром 0,1 м пропустит расход

То

Что является граничным допустимым приделом.

Гидравлический расчет коллектора (коэффициентом шероховатости n = 0,012) проводим аналогично гидравлическому расчету дрены, результаты расчетов ведем в табличной форме (табл. 9.1).

Таблица 9.1.

Гидравлический расчет КДС

№расчета	Пмкеты	Уклон	Максимальный расход
			Q, м3/с	б	d, м	в	V, м/с

Литература

1. Практикум по сельскохозяйственным гидротехническим мелиорациям /Под ред. Е.С. Маркова - М.: Агропромиздат, 1986. - 368 с.

2. Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: Справочник. Т.6 / Под ред. Б.Б, Шумакова. - М.: Агропромиздат, 1990. - 415 с.

3. Дренажные системы в зоне орошения / Под ред. А.Я. Олейника. - К.: Урожай, 1987. - 192 с.

4. Мелиорация на Украине / Под ред. Н.А. Гаркуши. - К.: Урожай, 1985. - 376 с.

5. Марюшин П.А. Орошение черноземов: Монография. Ч.1, 2. - К.: ИСИО, 1993.

Размещено на Allbest.ru