Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВО СПБГАУ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По мелиорации на тему

Проектирование осушительно-оросительной системы на переувлажнённом участке с севооборотом в условиях Ленинградской области Гатчинского района

земля сельскохозяйственный осушаемый

Выполнил студент гр 033221

Прадед А.И.

Проверил проф. Богданов В.Л.

Санкт-Петербург-2020г

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ОБЪЕКТА

1.1 КЛИМАТ РАЙОНА

1.2 ПОЧВЫ

1.3 РЕЛЬЕФ

1.4 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2. ВОДНЫЙ БАЛАНС МЕЛИОРИРУЕМОЙ ПЛОЩАДИ

2.1 УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН И ИСТОЧНИКА ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ

3. ТИПЫ И ПОДТИПЫ ВОДНОГО ПИТАНИЯ

4. ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР К ВОДНОМУ РЕЖИМУ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ

5. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ ОСУШЕНИЯ МЕЛИОРИРУЕМОГО УЧАСТКА

6. УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЫТОЙ МЕЛИОРАТИВНОЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

6.1 ЭЛЕМЕНТЫ ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

6.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ДРЕН

6.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ДРЕНАМИ

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ПЛАНЕ

7.1. ВОДОПРИЕМНИК.

7.2 ПРОВОДЯЩАЯ СЕТЬ

7.3 ОГРАДИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

7.4 РЕГУЛИРУЮЩАЯ СЕТЬ

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

8.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

8.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

8.3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНОЙ СЕТИ

8.4 ДАЛЬНЕСТРУЙНАЯ ДОЖДЕВАЛЬНАЯ МАШИНА ДДН-100

8.5 ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ ПО ДИКТУЮЩЕЙ ТРАССЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Агропромышленный комплекс Гатчинского муниципального района по производственным и экономическим показателям стабильно занимает ведущее место в Ленинградской области и включает в себя 20 сельскохозяйственных предприятий, 8 предприятий переработки, 50 действующих крестьянских (фермерских) хозяйств, более 58,7 тысяч личных подсобных хозяйств.

Основные направления деятельности: в животноводстве - производство молока, мяса, яиц; в растениеводстве - производство зерна и картофеля, овощей.

Мелиорация (от латинского слова melioration - улучшение) - это изменение природных условий путем регулирования водного и воздушного режимов почвы в благоприятном для сельскохозяйственных культур направлении.

Один из способов восполнения недостающей влаги в почве - устройство осушительно-увлажнительных систем. Под осушительно-увлажнительной понимается такая система, которая предназначена для удаления избытков воды во время переувлажнения земель и подачи влаги к корням растений в засушливые периоды. Основная задача ее - осушение, второстепенная - увлажнение земель. Поэтому осушительно-увлажнительную систему относят к одному из видов осушительных систем.

С помощью осушительно-увлажнительных систем увлажнение земель можно проводить распределением воды по поверхности почвы, а также восполнением запасов влаги подпочвенным путем. В последнее время широкое распространение получило дождевание.

Выполнение курсового проекта по дисциплине «инженерное обустройство территории» для направления подготовки «Землеустройство и кадастры» проводится с целью закрепления теоретических знаний и возможностью их применения при решении конкретных практических задач, столь необходимых при проведении землеустроительных работ, обеспечивающих устойчивость землепользования.

Курсовой проект позволяет решить следующие задачи:

1. Осуществить анализ природно-климатических и хозяйственных условий конкретной области (района) и будущего использования данного участка;

2. выбрать соответствующий метод и способ осушения, состав и очередность проведения мелиоративных мероприятий;

3. рассчитать параметры осушительной сети;

4. нанести осушительную систему на план;

5. провести гидрологический и гидравлический расчеты осушительной сети;

6. определить способ увлажнения осушаемых земель;

7. провести водобалансовые расчеты;

8. запроектировать оросительную сеть для выбранного способа полива;

9. провести гидравлический расчет оросительной сети и подобрать насосно-силовое оборудование;

10.подготовить технико-экономическое обоснование проводимых мероприятий



1. ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ОБЪЕКТА

Гатчинский район Ленинградской области расположен на северо-западе европейской части России.

Схема 1. территории планирования:

Граничит:

на севере - с Ломоносовским муниципальным районом,

на северо-востоке - с Санкт-Петербургом,

на востоке - с Тосненским муниципальным районом,

на юге - с Лужским муниципальным районом,

на западе - с Волосовским муниципальным районом.

Район занимает площадь 2,94 тыс. кмІ, что составляет 3,45 % площади области. По этому показателю район занимает 13-е место в регионе.

1.1 КЛИМАТ РАЙОНА

По агроклиматическим ресурсам территория района относится к III агроклиматическому району Ленинградской области.

Длина вегетационного периода с температурой выше 5°С продолжается в среднем с 26 апреля по 9 октября, т.е. 166 дней и с температурой выше 10°С с 20 мая по 13 сентября, т.е. 116 дней, что вполне обеспечивает созревание основных культур.

Сумма положительных температур выше 100С за год составляет 1677°С. Среднегодовое количество осадков 560-600 мм, в том числе за период температур выше 10° С - 416 мм.

Наибольшее количество осадков приходится на летние месяцы - июль-август и на октябрь. Это неблагоприятно отражается на полевых работах, снижает качество урожая, и затрудняет сенокос.

Гидротермический коэффициент, характеризующий степень, увлажнения за период с температурой выше 10°С, равен 1,6-1,7.

Глубина промерзания почвы в среднем 44 см на суглинках, 48 см - на легких суглинках.

Дата наступления мягкопластичного состояния почвы примерно 29 апреля. Этот показатель определяет начало полевых работ. Средняя дата схода снежного покрова 4 апреля. Господствующими ветрами являются ветры юго-западного и западного направления.

Данный район благоприятен для выращивания разных овощных и кормовых корнеплодов, ранних и средних сортов картофеля, капусты белокочанной, озимой ржи, овса, ячменя, пшеницы, кукурузы на зеленую массу.

Таблица 1.Среднемноголетние дефициты влажности воздуха (среднесуточные), мб

№ вар	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
3	1,9	2,9	3,9	4,7	5,4	6,1	6,9	7,2	6,9	6,4	6,2	6	5,7	5,5	5,3	4,4	3,2	2

1.2 ПОЧВЫ

С глубиной залегания карбонатных пород тесно связано развитие процесса почвообразования и формирование дерново-карбонатных типичных, выщелоченных и оподзоленных почв, а также дерново-подзолистых почв на карбонатных отложениях. Благоприятные для развития земледелия. Они богаты перегноем и минеральными веществами, имеют комковатую структуру. Эти подтипы почв в условиях крайне неоднородного микро- и мезорельефа очень часто чередуются между собой, создавая в почвенном покрове сложные комплексы и сочетания. В южной и юго-восточной краевой частях ордовикского плато на формирование почв влияет периодическое переувлажнение за счет атмосферных осадков и подпора жестких грунтовых вод, поэтому здесь преобладают минеральные переувлажненные почвы.

Для юго-западной части района характерен относительно равнинный рельеф и бескарбонатность почвообразующих пород, а для северной - пониженный рельеф, ледниковые и водно-ледниковые отложения песчаного, супесчаного и суглинистого состава, что в сочетании с постоянным сезонным переувлажнением способствуют в основном развитию почв (подзолисто-болотного типа -- дерново-подзолистых глееватых и поверхностно-глееватых, а в ряде случаев торфянистых иллювиально-гумусовых подзолов).

Примеры разрезов:

Разрез 1 находится на юго-восток от города I на 780 м. Почва дерново-карбонатная типичная на элювии карбонатов.

Морфологическое описание профиля:

А0 (0-2) - травянисто-моховая подстилка;

А1 (2-25) - темно-серый, суглинистый, комковатый, с большим количеством корней и других растительных остатков;

Вк (25-35) - светло-бурый, тяжелосуглинистый, плотный с большим количеством известнякового щебня и остатков известняковых валунов. Вскипает от HCl.

С (35-100) - плотный трещиноватый элювий известняков. Вскипает под воздействием HCl.

Таблица 2. Физико-химические показатели дерново-карбонатной типичной почвы на элювии карбонатов

Горизонт	Глубина, см	Гумус,%	pHKCL	Плотность г/см3	Мг-экв/100г	?час<0,01
					Ca+	Mg
A0	0-2	-	4,5	1,21	22	7,3
A1	2-25	2,7	5,1	1,30	5	1,1
Bk	25-35	0,3	6,6	1,41	7,9	2,2
Ck	35-100	-	7,7	1,51	14,1	8,8

Данная почва характеризуется следующими физико-химическими показателями: невысокое содержание гумуса в гумусово-аккумулятивном горизонте, имеет кислую реакцию, рН вниз по профилю увеличивается. В составе обменных катионов преобладает кальций, его наименьшее содержание в горизонте А1. Из подвижных форм фосфора и калия преобладает калий. Гидролитическая кислотность уменьшается вниз по профилю.



1.3 РЕЛЬЕФ

Большая часть территории района расположена на Лужско- Оредежской возвышенности. Высоты (до 100 м) имеют здесь очень плавные перепады. В целом для территории района характерен полого-холмистый равнинный рельеф. Ярко выраженные возвышенные ландшафты преобладают лишь на северо-западе, где в пределы района входит восточный край Ижорской возвышенности. Для этой территории характерны краевые моренные гряды и холмы.

В северной части района преобладают геологические отложение ордовикского периода, а в южной - девонского. В основном, они покрыты слоем ледниковых отложений четвертичного периода. Исключение составляют берега реки Оредеж, где девонские породы выходят прямо на поверхность.

В центральной части района имеются месторождения доломитов, а в юго-восточной -формовочного песка.

Бореальный пояс, таежно-лесная зона, южная подзона таежно-лесной зоны, фация умеренно промерзающих почв, провинция - Прибалтийская.

1.4 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

На участке, находящемся в Ленинградской области намечается произвести осушение дренажём и орошение дождеванием. Предполагается вести 5-польный севооборот, площадь поля 50 га. Источником заболачивания являются грунтовые воды. В состав севооборотного участка входят следующие сельскохозяйственные культуры: картофель, многолетние травы.

Почвы участка представлены песком мощностью 0,4 м. Коэффициент фильтрации Кф=1,2 м/сут. Весной грунтовые воды залегают на глубине 0,2 м от поверхности почвы. Водоприёмником для осушаемого участка является река Оредеж, балка Глубокая. Расчётная поливная норма 150 м3/га. Рабочая скорость движения агрегата ДДА-10ОМ во время полива 411 м/ч вперед и 370 м/ч назад. Транспортная скорость агрегата 4,3 км/ч.

Мощность подпочвенного слоя=2,5 м.

Приводя ранее выдвинутые положения в пункте 1.2. Почвы. Можно сказать, что данная нам территория имеет периодическое переувлажнение за счет атмосферных осадков и подпора жестких грунтовых вод. А из пункта 1.1. . Климат района. Данный участок благоприятен для выращивания разных овощных и кормовых корнеплодов, ранних и средних сортов картофеля, капусты белокочанной, озимой ржи, овса, ячменя, пшеницы, кукурузы на зеленую массу.

Для осушительно- увлажнительных систем.

1. Слой поверхностного стока h_80%=140 мм,

2. Возможный слой испарения воды I _80%=580 мм.

3. Объёмный вес почвы d_v =1,22 г/см³

4. Наименьшая влагоёмкость НВ 31%.

5. Заданная культура для расчёта орошения - картофель, многолетние травы.

6. Тип почвы дерново - подзолистые глееватые и поверхностно-глееватые.

7. Коэффициент суммарного водопотребления К=434,43 м3/га.

8. Характер грунтовых вод - безнапорные, направление грунтового потока в сторону реки.

9. Межполивной период 16 суток.

10. Среднегодовое количество осадков 560-600 мм, в том числе за период температур выше 10° С - 416 мм.

11. Весной грунтовые воды залегают на глубине 0,2 м от поверхности почвы.



2. ВОДНЫЙ БАЛАНС МЕЛИОРИРУЕМОЙ ПЛОЩАДИ

С целью прогнозирования водного режима на мелиорируемой территории, а также установления типа мелиоративной системы (одностороннего осушительного действия или двустороннего осушительно-увлажнительного действия) производится расчет водного баланса корнеобитаемого слоя почвы. При этом устанавливается и потребное количество воды для увлажнения. Расчет водного баланса заключается в определении избытков и недостатков воды в корнеобитаемом слое почвы за вегетационный период и по фазам развития культур. Расчеты водного баланса по изложенной ниже методике необходимо произвести для всех культур, которые проектируются выращивать на данном участке. Если значения водного баланса по периодам года будут положительными - это говорит о том, что существует необходимость устройства дренажной системы. Если значения водного баланса по периодам года будут отрицательными - это говорит о том, что существует необходимость устройства оросительной системы. Если значения водного баланса по периодам года будут и положительными и отрицательными - это говорит о том, что существует необходимость устройства системы двойного регулирования влажности почвы.

Уравнение водного баланса имеет следующий вид:

Д W = Pef + Fsur + Fsub +Vf + Vsor + Vgr - Etcrop, мм (1)

где: Pef - эффективные атмосферные осадки за определенный период времени, мм; Fsgr - приток поверхностных вод с прилегающей территории, мм; Fsub - приток грунтовых вод с прилегающей территории, мм; Vf- объем фильтрующихся вод из канала (при наличии канала, схема №1), мм; Vsor - приток напорных вод из напорного пласта в безнапорный (при наличии напорного пласта, схема №2), мм; Vgr - объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами, мм; Етсгор - суммарное водопотребление сельскохозяйственной культуры, мм; Для определения суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур, прежде всего, следует установить состав культур в севообороте и проектную урожайность. Урожайность сельскохозяйственных культур на мелиорированных землях следует проектировать на основании данных передовых хозяйств .

Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур, входящих в севооборотный участок, можно определить по формуле A.M. Янголя:

ЕТ = б•У + 0,75•n•?d= м3/га (2)

где: б - коэффициент, зависящий от вида культуры (приложение 6); У - проектируемая урожайность культуры, т/га; n - коэффициент, зависящий от

нормы осушения (прил. 6); ?d - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за вегетационный период, мб.

Приложение 5

Сельскохозяйственная культура	Урожайность, т/га
Многолетние травы	10-12
Корнеплоды	40-45

Урожайность сельскохозяйственных культур.

Приложение 6

Коэффициент б и n и вегетационный период сельскохозяйственных культур.

Культура	Коэффициенты	Вегетационный период
	a	n	Начало	Конец
Многолетние травы	188	4,4	1 апреля	30 сентября
Картофель	57	2,7	1 мая	30 сентября

Приток поверхностных вод с прилегающей территории определяется по формуле:

Fsur = h0 • k, мм (3)

где : h0 - слой стока, мм; k - коэффициент стока, зависящий от залесенности, заболоченности и распаханности территории водосбора, принимается равным 0,25…0,3.

Приток грунтовых вод с прилегающей территории определяется по формуле:

(4)

где: Кср - средний коэффициент фильтрации водоносных пластов, м/сут; Т - суммарная мощность водоносных пластов, м; i - уклон потока грунтовых вод; L - ширина потока грунтовых вод, м; t - временной интервал подпитки грунтовыми водами (количество суток в году t = 365), сут; Abr -осушаемая площадь брутто, га.

Объем фильтрующихся вод из канала определяется по формуле (при наличии канала):

Vf = Етсгор• (1/з - 1), мм (5)

где: з - коэффициент полезного действия канала (принимается равным для песчаных почв - 0,75, для глинистых почв - 0,85); Етсгор - для расчетов принимается средним. Приток напорных вод из напорного пласта в безнапорный определяется по формуле (при отсутствии канала):

(6)

Объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами определяется по формуле:

Vgr = Етсгор•ц, мм (7)

где: Етсгор - для расчетов принимается средним; ц - коэффициент влагообмена (принимается равным 0,1…0,15). На основании полученных годовых значений элементов водного баланса необходимо рассчитать структуру водного баланса по периодам года. Процентное соотношение элементов водного баланса представлено в таблице.

Таблица: Элементы водного баланса по периодам года

Элементы водного баланса, мм	Период	Всего за год, мм
	XI-III	IV-V	VI-VIII	IX-X
Pef	219,2	60	167,5	223,3	670
Fsur	0	10,5	14	10,5	35
Fsub	0	120	67,25	67,25	254,5
Vf	12,96	16	14,47	14,47	57,9
Vsor	0	0	0	0	0
Vgr	13,03	13,03	13,03	13,03	52,1
Etcrop	0	137,215	160	137,215	467,3
Д W	320	30	35	250	635

В состав севооборотного участка входят следующие сельскохозяйственные культуры: картофель, многолетние травы. На осушаемой территории находится канал.

Приложение 5

Урожайность сельскохозяйственных культур

Сельскохозяйственная культура	Урожайность, т/га
Многолетние травы	10-12
Корнеплоды	40-45

Приложение 6

Коэффициент б и n и вегетационный период сельскохозяйственных культур

Культура	Коэффициенты	Вегетационный период
	a	n	Начало	Конец
Многолетние травы	188	4,4	1 апреля	30 сентября
Картофель	57	2,7	1 мая	30 сентября

Суммарное водопотребление данных культур по формуле A.M. Янголя:

Для многолетних трав: Етсгор= 188•12 + 0,75•4,4•850=5061 м3/га = 506,1 мм

Для картофеля: Етсгор= 57•45 + 0,75•2,7•850=4286,25 м3/га = 428,6 мм

Среднее значение: Етсгор=(4286+5061)/2=4673 м3/га = 467,3 мм

Приток поверхностных вод с прилегающей территории:

Fsur =140*0,25=35 мм

Приток грунтовых вод с прилегающей территории:

Fsub=1,23*2,7*0,07*1500*365/50=2545,54 м³/га=254,5 мм

Объем фильтрующихся вод из канала (при наличии канала):

Vf = 434,43*(1/0,75)=579,24 м3/га=57,924 мм

Объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами:

Vgr =4344,3•0,12=521,31 м3/га=52,1 мм

Д W = Pef + Fsur + Fsub +Vf + Vsor + Vgr - Etcrop=1069,524-434,41=635

Так как значения водного баланса по периодам года положительные, то существует необходимость устройства дренажной системы.



2.1 УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН И ИСТОЧНИКА ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ

Источником заболачивания являются грунтовые воды и атмосферные осадки. По северной границе города протекает река Ижора (приток Невы), которая является общим водоприёмником гидросистемы города. По гатчинским паркам протекают её притоки - реки Тёплая (Гатчинка) и Колпанская (Пильчая). Также в городе расположены озёра - Белое, Чёрное, Серебряное, Филькино, Колпанское, пруды Карпин и Ковш. Питание гидросистемы обусловлено на одну треть поверхностным стоком и на две трети родниками из подземных водных горизонтов.

К зоне избыточного увлажнения относится лесная зона, годовое количество осадков более 700 мм, почвы подзолистые и серые лесные. В эту зону входят Центр и Север Европейской части, Верхнее Поволжье, Сибирь. Дальний Восток. Основным мелиоративным мероприятием является осушение, но в отдельные годы и периоды необходимо орошение. Основной способ полива дождевание; в отдельных случаях увлажнение почвы производится путем «шлюзования» осушительной сети. В засушливой и недостаточно увлажненной зонах расположено 60-65% пахотных земель страны. В избыточно увлажненной - 35-40% .



3. ТИПЫ И ПОДТИПЫ ВОДНОГО ПИТАНИЯ

Под типом водного питания понимается комплекс взаимосвязанных природных условий, которые определяют преобладающий вид воды, поступающей на рассматриваемый элемент рельефа и формирующий водный режим территории.

Основные типы водного питания выделены и охарактеризованы А.Д. Брудастовым: атмосферный, грунтовый, грунтово-напорный, намывной делювиальный, намывной аллювиальный и смешанный.

При атмосферном питании, как правило, переувлажняются минеральные земельные участки, имеющие микропонижения и расположенные на плоских водоразделах. Это в основном тяжёлые минеральные почвы, а также верховые болота. Рис. 2.1.

Грунтовыми водами питаются минеральные земли и торфяники, расположенные в низинах, понижениях, а также в поймах с хорошо водопроницаемыми почвами. Рис. 2.2.



Грунтовое водное питание формируется разными путями. В одних условиях грунтовые воды поступают на пониженные участки по водоносному слою с повышенных территорий, где образовался водный поток, в других - формируются внутри плоских участков, сложенных хорошо водопроницаемыми грунтами. В этом случае грунтовое питание образуется за счет атмосферных осадков, накапливающихся на водоупоре. Этот вид питания называется замкнутым бассейном (рисунок 2.3). В замкнутых бассейнах почвы малоплодородные, за исключением торфяно-болотных. Рельеф таких территорий плоский с наличием понижений. Рис. 2.3.

Грунтовыми водами питаются также земли, расположенные в поймах рек, около водоёмов, за счёт инфильтрации воды из них после строительства подпорных сооружений. Рис 2.4.

Грунтово-напорное водное питание формируется при движении

грунтовых вод между двумя слабоводопроницаемыми слоями. В таких условиях грунтовые воды не имеют свободной поверхности. Под давлением они по капиллярам просачиваются через верхнюю толщу грунта и переувлажняют территорию. Давление воды возникает вследствие разности отметок участка, где образуется поток грунтовых вод, и нижерасположенных территорий. Рис.2.5.

К грунтово-напорному водному питанию относится также выклинивание грунтовой воды через отдельные линзы водоносных пластов, выходящих к поверхности земли (рисунок 2.6). Грунтово-напорными водами питаются земли, расположенные в понижениях: в поймах рек, долинах, у подошвы склонов.

Намывной тип водного питания подразделяется на делювиальный и аллювиальный. Делювиальный характерен для участков, на которые во а поступает со склонов, сложенных слабоводопроницаемыми грунтами. Выпавшие на склоны атмосферные осадки не просачиваются в почву, а, накапливаясь, перемешаются по склону, застаиваются в понижениях и переувлажняют их Рис. 2.7.

Аллювиальный тип водного питания имеют земли, находящиеся в поймах около рек и водоемов. В период снеготаяния или выпадения обильных атмосферных осадков уровень воды в водотоках поднимается выше берегов, вода выходит на прилегающие территории и застаивается длительное время (рисунок 2.8).

Смешанный тип водного питания сочетает два и более типов. Например, переходные болота питаются грунтовыми водами и атмосферными осадками.

Тип водного питания существенно влияет на выбор метода, способа осушения и конструкции осушительной системы.



4. ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР К ВОДНОМУ РЕЖИМУ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ

Цель мелиорации земель может быть достигнута только при выполнении определенного целостного набора требований к управляемым факторам почвообразования, роста и развития растений. Набор таких требований предложено называть мелиоративным режимом. При этом мелиоративный режим это не любое изменение какого-либо показателя, а научно обоснованные требования к нему в разные моменты времени или в конкретных случаях.

Мелиоративный режим это совокупность требований к управляемым факторам почвообразования, роста и развития растений и воздействия на окружающую среду, выполнение которых для достижения поставленной цели мелиорации сельскохозяйственных земель должна обеспечивать система мелиоративных мероприятий.

Мелиоративный режим характеризуется определенным набором показателей, которые изменяются в диапазонах, обусловленных конкретными природно-климатическими условиями. Показатели мелиоративного режима должны поддаваться регулированию доступными мелиоративными и агротехническими технологиями.

Для развития растений и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимы вода, воздух, питательные вещества, тепло и свет. При недостатке одного из этих компонентов растения развиваются плохо. В природных естественных условиях более всего поддается регулированию содержание воды в почве. В свою очередь изменение количества влаги в почве влечет за собой изменение содержания в ней воздуха и питательных веществ.

В переувлажненных почвах наблюдается недостаток воздуха. В таких условиях снижается жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, которые способствуют разложению органических остатков и удобрений.

Поэтому элементы питания растений находятся в малодоступной или недоступной форме. Ухудшаются и физические свойства почвы. На влажных почвах вести обработку земель сложнее, чем на нормально увлажненных, несущая способность их `уменьшается, почва налипает на рабочие органы обрабатывающей техники, снижается производительность труда. Такие почвы медленнее оттаивают весной, на них осенью раньше, а летом чаше бывают заморозки, вследствие чего сокращается вегетационный период.

Водопроницаемость почв (особенно глинистых) при переувлажнении `уменьшается. Удаление избытка воды `усиливает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов и элементы питания становятся до тупными для растений. Деятельность микроорганизмов усиливается за счет увеличения газообмена, т. Е. связи газовой среды почв с атмосферой. Объем воздуха в корнеобитаемом слое почвы, по А. Н. Костякову, должен составлять не менее 15-20% объема пор при возделывании трав, 20-30% при возделывании зерновых и не менее 35-40% при возделывании корнеплодов.

Такое содержание воздуха определяет максимальную влажность почвы:

при выращивании трав она равна 70-85% пористости, зерновых 70-80%, корнеплодов 60-65%.

Под влиянием осушения почвы оструктуриваются, образуются трещины, а вследствие этого увеличиваются порозность и водопроницаемость почв. Такие почвы лучше поглощают атмосферные осадки. Благодаря этому осушение регулирует влажность во времени: в засушливые периоды осушаемые почвы влажнее старопахотных, а в дождевые - наоборот. Осушение земель повышает их температуру на 2-6°С, что весьма важно для сроков посева сельскохозяйственных культур.

Основная задача регулирования водного режима в зоне избыточного.

Норма осушения зависит отклиматических показателей, характера использования мелиоративных земель. Типа почв, фазы развития растений.

Таблица: Нормы осушения для различных периодов вегетации

Культуры	Нормы осушения, м
	Предпосевной период	Первый месяц вегетации	Последующий период вегетации
Овощи, корнеплоды	0,5-0,6	0,8-0,9	0,9-1,0
Травы	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8

Примечание:1. Меньшие значения соответствуют влаголюбивым культурам с мелкой корневой системой и лёгким почвам. 2. После выпадения осадков соответствующая норма осушения должна быть достигнута за 4-5 суток, иначе подтопление корневой системы растений приведёт к экономически неоправданным потерям урожая.

На тяжелых почвах при глубоком положении грунтовых вод переувлажнение земель наблюдается вследствие накопления воды на поверхности почвы или в пахотном слое. В этом случае влагообмен с нижележащими слоями и грунтовыми водами незначительный. Запасы влаги в почве можно регулировать путем изменения обмена поверхностной воды. Недостаток влаги на тяжелых почвах в засушливые периоды можно восполнить только орошением. В отличие от легких почв режим осушения на тяжелых характеризуется оптимальной влажностью.

Таблица: Оптимальная влажность почвы, % от полной влагоёмкости

Сельскохозяйственная культура	Оптимальная влажность почвы
Картофель, сахарная свекла, корнеплоды	50-60
Полевые многолетние травы	80-100

Превышение оптимального количества влаги отрицательно влияет на развитие сельскохозяйственных культур. Нарушение водного режима может произойти вследствие подтопления корнеобитаемого слоя почвы и затопления культур.

Под подтоплением понимается подъем уровня грунтовых вод, создающий неблагоприятные условия для развития корневой системы растений.

Увлажнение почвы до полной влагоемкости при повышении уровня грунтовых вод к поверхности снижает урожаи сельскохозяйственных культур. Например, переувлажнение почвы в течение 3 суток приводит к уменьшению урожая ячменя на 10%, 5 суток - на 25%, 10 суток - до 40%.

Переувлажнение почвы на протяжении 20-25 суток вызывает полную гибель урожая. Поэтому для сохранения жизнедеятельности растений уменьшение нормы осушения до 0,2 м допускается не более чем на 3-5 суток.

При регулировании водного режима осушительная система должна обеспечить сброс избыточной воды из корнеобитаемого слоя почвы и подпахотных слоев в сроки, не допускающие уменьшения урожаев сельскохозяйственных культур. В случае интенсивного водного питания эта система не должна допускать подъем уровней грунтовых вод на время, превышающее нормативное. Освобождение пахотного слоя почвы до 30 см от избыточной воды в вегетационный период для зерновых должно обеспечиваться за 1-2 суток, овощных культур - 1-1.5, многолетних трав - 2-3 суток. Из подпахотного слоя 30-80 см избыток воды в вегетационный период необходимо удалить в течение последующих 6-8 суток независимо от вида сельскохозяйственных культур.

Большое влияние на урожай сельскохозяйственных культур может оказывать затопление растений. Затопление водой поверхности почвы и растений на ней нарушает сообщение почвенного воздуха с атмосферным, газообмен и дыхание корневой системы сельскохозяйственных культур.

При длительном затоплении корни начинают задыхаться от недостатка кислорода и избытка углекислоты, которая получается в процессе дыхания.

Например. Озимая рожь погибает при затоплении в течение 8-10 суток, пшеница - 7-8, ячмень - 5-6, овес -10 суток. Даже односуточное затопление полевых культур вызывает резкое снижение урожаев. Поэтому во избежание гибели или снижения урожаев затопление паводковыми весенними водами полей, занятых озимыми культурами, вообще недопустимо. В случае отсутствия озимых посевов поля могут затапливаться на протяжении 10-15 суток. Однако к началу сева растений эти поверхностные воды нужно удалить, а пахотный слой освободить от избытка влаги. Весеннее затопление многолетних трав в зависимости от их вида допустимо в течение 5-25 суток.

В вегетационный период затопление зерновых культур дождевыми водами допускается в течение 0,2-0,5 суток, овощных 0,2-0,25, пастбищ 0,75-0,8, сенокосов 1-1,5 суток.

Кроме того, на мелиорируемых землях должны быть созданы условия для обработки земель и растений в вегетационный период, посева сельскохозяйственных культур весной и вывоза урожая осенью. В целях повышения коэффициента земельного использования мелиоративные системы необходимо строить так, чтобы они занимали как можно меньшую площадь сельскохозяйственных угодий. Осушительная система должна быть экономичной, долговечной, удобной в эксплуатации и применении механизации и автоматизации процессов регулирования водно-воздушного режима.

Влажность осушаемых почв зависит от глубины залегания грунтовых вод, являющихся источником водообеспечения растений. Нормой осушения называется глубина стояния (от поверхности земли) уровня грунтовых вод, при которой в корнеобитаемом слое почвы создаются нормальные условия для роста растений. При отсутствии необходимых гидрофизических характеристик норму осушения можно рассчитать по уравнению А.И. Ивицкого:

,м (9)

где: в, А, с, m, h - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

(10)

(11)

m=1,6; A = 0,6…0,7; h=0,01

где: щ - оптимальная влажность почвы, % от полной влагоемкости; ?d, ?Pef - соответственно сумма дефицитов влажности воздуха, мб и сумма атмосферных осадков, мм за период, для которого рассчитывается оптимальный уровень грунтовых вод или норма осушения при заданной оптимальной влажности. В нашем случае рассчитываем среднюю норму осушения за вегетационный период. Расчет производим в табличной форме.

Расчет нормы осушения

№п/п		Культура
	Параметры	Картофель	Мн. травы
1	щ,%	60	70
2	?d, мб	527	850
3	?Pef, мм	122,3	851
4	С	0,40	0,30
5	B	2,70	2,21
6	H,м	0,55	0,64

На основании проведенных выше расчетов норму осушения принимаем максимальной, но не менее 0,6 м. В нашем примере за проектную норму осушения принимаем норму осушения многолетних трав, равной Н=0,64 м. Все дальнейшие расчеты производим по принятой проектной норме осушения. Производство работ на осушаемых землях требует соблюдения следующих условий:

1. Поля должны быть правильной формы с соотношением сторон 1:3 или 1:4 при длине гона техники не менее 400 м;

2. Для обеспечения проходимости сельскохозяйственной техники уровень грунтовых вод должен быть на глубине не менее 0,4…0,6 м. от поверхности земли.



5. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ ОСУШЕНИЯ МЕЛИОРИРУЕМОГО УЧАСТКА

Способы осушения определяют систему конкретных гидромелиоративных, агромелиоративных и других устройств, с помощью которых технически решается задача ликвидации переувлажнения почвенного слоя, а также создания в нем необходимого водно-воздушного режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Выбор того или иного способа осушения или комплекса способов определяется:

1) принятым методом или несколькими методами осушения; 2) намечаемым сельскохозяйственным использованием осушаемой площади; 3) водопроницаемостью почвогрунтов; 4) технико-экономическими соображениями.

Таблица: Методы и способы осушения земель в зависимости от типов водного питания

Тип водного питания	Метод осушения	Способ осушения
	Основной	Дополнительный
1	2	3	4
Атмосферный	Ускорение поверхностного стока.	Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности.	Открытые собиратели, закрытый горизонтальный дренаж, агромелиоративные мероприятия
Грунтовый	Понижение уровней грунтовых вод (ускорение внутреннего стока).	Перехват потока грунтовых вод со стороны внешнего водосбора.	Открытые осушители, закрытый горизонтальный дренаж, ловчие каналы.
Грунтово-напорный	Понижение пьезометрических уровней и уровней грунтовых вод на объекте.	Понижение пьезометрических уровней за пределами объекта осушения.	Глубокий горизонтальный (открытый и закрытый) дренаж. Устройство водозаборов подземных вод
Склонный (делювиальный)	Перехват на границе объекта склонового поверхностного стока.	Уменьшение притока поверхностных вод со стороны внешнего водосбора.	Закрытые собиратели, нагорные каналы, комплекс противоэрозионных мероприятий на склоне
Намывной (аллювиальный)	Ускорение руслового паводкового стока, защита территории от затопления.	Разгрузка реки (озера) системой мероприятий по регулированию и перераспределению стока	Регулирование рек - водоприемников, обвалование рек, озер; устройство нагорно-ловчих каналов, устройство водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн другой реки.

Решающим должен быть фактор создания долговечных и надежных осушительных систем, обеспечивающих необходимую влажность почвы. Этим требованиям больше всего отвечает закрытый дренаж, который и следует считать основным способом осушения. На основании проведенного анализа установлено, что в курсовом проекте преобладает атмосферный тип водного питания. Следовательно, в качестве метода осушения принимаем ускорение поверхностного стока, в качестве способа осушения проектируем закрытый горизонтальный дренаж.



6. УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЫТОЙ МЕЛИОРАТИВНОЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

6.1 Элементы осушительных систем

Закрытой называют такую мелиоративную осушительную систему, у которой постоянная регулирующая сеть и коллекторы, непосредственно принимающие и отводящие воду с определенной площади, проложены под поверхностью земли в виде труб или закрепленных полостей. Остальные элементы закрытой сети могут быть и открытыми.

В состав закрытой мелиоративной осушительной системы входят:

1. постоянная регулирующая сеть - дрены (систематическая, выборочная, разреженная);

2. временная регулирующая сеть - агромелиоративные и агротехнические мероприятия (кротование, бороздование, устройство ложбин и т.д.);

3. проводящая сеть - коллекторы различных порядков, открытые проводящие каналы;

4. оградительная сеть - нагорно-ловчие каналы и дрены;

5. водоприемник - реки, ручьи, озера, крупные магистральные каналы и др.; 6. дороги и сооружения (устья коллекторов, смотровые колодца, мосты, шлюзы и т.д.).

Назначение регулирующей (постоянной и временной) сети осушительной системы заключается в понижении уровня почвенно-грунтовых вод на необходимую глубину и своевременном отводе излишних поверхностных вод. В комплексных осушительно-увлажнительных системах регулирующая сеть одновременно является и увлажнительной (при подпочвенном способе увлажнении). Проводящая сеть в односторонних осушительных системах должна принимать воду от регулирующей и отводить ее с осушаемой территории в водоприемник. В осушительно-увлажнительных системах проводящая сеть служит для подачи воды к регулирующей сети. Оградительная сеть перехватывает приток поверхностных и грунтовых вод с вышележащей части водосбора. В комплексных мелиоративных системах при наличии источника увлажнения эта сеть служит в качестве водопроводящих каналов. Систематическая закрытая сеть проектируется обычно при равнинном рельефе местности, выборочная - при осушении отдельных избыточно увлажненных участков, разбросанных среди земель, не требующих осушения, а разреженная сеть - в сочетании с агромелиоративными и агротехническими мероприятиями.

При проектировании закрытой осушительной сети необходимо знать следующие основные параметры:

1. глубина заложения дрен;

2. расстояние между дренами;

3. длины и уклоны дрен, коллекторов и открытых каналов.

6.2 Определение глубины заложения дрен

Глубина заложения дрен должна быть такой, чтобы могла обеспечить понижение уровня почвенно-грунтовых вод на проектную норму осушения. Глубина заложения дрен определяется по формуле:

hd = . +hk +H, м (12)

где: dest - наружный диаметр дрены, принимается равным 0,07 м;

hk - подъем кривой депрессии над верхом дрены, принимается в пределах от 0,2 до 0,3 м, м; Н - проектная норма осушения 0,64 м.(Из пункта 4) hd = 0,07 + 0,25 + 0,64 = 0,96 м



6.3 Определение расстояния между дренами

Начальный напор hн для расчетов принимается равным глубине заложения дрен (hн = hd). (Из пункта 6.2)

Расстояние от дрены до водоупора - S определяется по формуле:

S = ?Ti - hd , м (13)

S = 8 - 0,96 = 7, 04м

Согласно исходным данным на осушаемом участке имеет место неглубокое залегание водоупора . В этом случае расстояние между дренами можно б определить по формуле С.Ф. Аверьянова:

(14)

где: Нд - действующий напор, м; Кр - приведенный коэффициент фильтрации слоя, мощностью Н, м/сут; q - среднесуточный приток к дренам или модуль дренажного стока, м/сут; б - эмпирический коэффициент. Определяем действующий напор по выражению:

(15)

Hд=1/2(0,96+0,25)=0,61 м

Приведенный коэффициент фильтрации в слое мощностью, равной норме осушения Н определяется следующим образом:

,м/сут (16)

Кр=1,1*0,5+1,4*5/8= 0,55+7/8=0,94 м/сут

где: К1,...Кi, Т1 ,... Тi - соответственно коэффициенты фильтрации и доля мощности слоев вошедших в слой равный Н;

Среднесуточный приток к дренам или модуль дренажного стока q, определяется для каждого периода года и для всего года как отношение изменения почвенных влагозапасов ДW к количеству дней периода по формуле:

,м/сут (17)

где: ДWЯ - изменение почвенных влагозапасов, м; Т - количество дней в расчетном периоде, сут. Для расчетов принимается максимальное значение q рассчитанное для всех периодов года.

q_XI-III = 0,32/151=0,0021 м/сут ; q_IV-V = 0,03/61=0,0005 м/сут;

q_VI-VIII=0,035/92=0,0004 м/сут; q_IX-X =0,25/61=0,0004 м/сут;

q=0,00085 м/сут

Для определения расстояния между дренами (Врасч), задаемся его различными значениями (Впр) и рассчитываем эмпирический коэффициент б. Затем, подставляя его в формулу (14) для определения (Врасч) добиваемся методом подбора равенства значений.

(18)

б=1/(1+2*7,04/180*2,94*lg1/sin(3,14*0,07/2*7,04))=0,7432

Нд=0,61 м; Кр= 0,94 м/сут; q=0,00085 м/сут; S=7, 04м; б=0,7432 Bрасч=2*0,61*v0,94/0,00085*(1+14,08/0,61)* 0,7432=167,963 м

Впр = 180 м ? Врасч = 168 м

В курсовом проекте принимаем расстояние между дренами равным В=168м.



7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ПЛАНЕ

7.1 ВОДОПРИЕМНИК

В данном курсовом проекте водоприемник (река) не требует регулирования, т.е. его размеры достаточны для приема и отвода с осушаемой территории всей избыточной воды. Так же у реки Оредеж будет установлена насосная станция. Река является источноком воды в засушливый период года.

7.2 ПРОВОДЯЩАЯ СЕТЬ

На расположение магистрального канала оказывает влияние конфигурация осушаемой территории. Протяженность магистральных каналов должна быть по возможности минимальной, однако она не ограничивается и определяется уклоном местности и формой участка. Уклон дна магистрального канала должен быть в пределах от 0,003 до 0,0003. Длина транспортирующих собирателей, как правило, не превышает 1,5…2,0 км. Их уклон находится в пределах от 0,002 до 0,0005. Расположение коллекторов в горизонтальной плоскости определяется принятой схемой расположения закрытой регулирующей сети. Соединение закрытых коллекторов с открытыми каналами осуществляется с помощью устьевых сооружений. При повороте коллекторов в плане и вертикальной плоскости устраиваются смотровые колодцы. Длина коллектора назначается с учетом уклона поверхности земли по трассе коллектора и конфигурации осушаемой территории.



Таблица: Длина закрытого коллектора в зависимости от уклона местности по трассе коллектора.

Уклон поверхности	0…0,001	0,001…0,002	0,002…0,003	Более 0,003
Максимальная длина коллектора, м	250…600	600…700	700…800	800…1200

7.3 ОГРАДИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

К оградительной сети относятся: нагорные, ловчие и нагорно-ловчие каналы. Они проектируются вдоль границ верхней части по уклону осушаемой территории. Нагорными каналами ограждается осушаемая территория от притока только поверхностных вод, поступающих с внешнего водосбора. Для перехвата потока грунтовых вод с прилегающего водосбора проектируются ловчие каналы. Если площадь водосбора облесена и сложена легкими грунтами, функции нагорных и ловчих каналов могут быть совмещены. Сопряжение в плане каналов оградительной сети с принимающими каналами следует выполнять под углом от 60° до 90°. Глубина нагорного канала должна быть не более 1…1,2 м. Глубина ловчего канала устанавливается в пределах 1,5…2 м, но с обязательным условием заглубления в подстилающие, хорошо водопроницаемые грунты не менее чем на 0,3…0,5 м. Минимальный уклон каналов ограждающей сети равен 0,0005.

7.4 РЕГУЛИРУЮЩАЯ СЕТЬ

Закрытую регулирующую сеть располагают с учетом равномерного осушения площади и создания необходимых продольных уклонов для дрен и коллекторов, чтобы в расчетные периоды они работали в безнапорном режиме. Закрытую регулирующую сеть располагают поперек или вдоль уклона поверхности (рис. 2). В первом случае схема расположения дренажа называется поперечной. Для предания дренам необходимого минимального уклона (i = 0,003) их трассируют под углом к горизонталям, а коллекторы по наибольшему уклону местности. Эта схема применима при среднем уклоне поверхности не менее 0,005. Во втором случае при уклонах поверхности менее 0,005 схема расположения дренажа называется продольной. При этой схеме дрены располагают вдоль уклона, чтобы обеспечить минимальный уклон дрен. Коллекторы проектируют под углом к горизонталям поверхности. Поверхность объекта осушения редко имеет одинаковый и однообразный уклон, поэтому при проектировании применяют сочетание поперечного и продольного дренажа. При малых или нулевых уклонах поверхности приходится заглублять устьевые участки дрен и коллекторов. В этом случае дрены располагают из условия более рациональной технологии строительства и эксплуатации дренажа. Максимальная длина дрен не должна превышать 250 м (табл.). Дрены вводят в закрытые коллекторы с одной или двух сторон в зависимости от рельефа местности.

Таблица: Длина дрены в зависимости от уклона местности по трассе дрены

Уклон поверхности земли, i	0-0,0005	0,0005-0,001	0,001-0,0015	0,0015-0,002	0,002-0,003	Более 0,003
Максимальная длина дрены, м	50-100	100-120	120-140	140-160	160-180	180-250

Рис.2. Поперечная (слева) и продольная (справа) схемы расположения дренажа: 1- открытые каналы; 2- закрытый коллектор; 3- дрены.

При проектировании систематического дренажа необходимо, чтобы соблюдались следующие основные условия:

1. Глубина заложения дрен на всем их протяжении должна как можно меньше отличаться от проектной (± 0,2…0,3м).

2. Дрены по мере возможности должны проектироваться перпендикулярно направлению грунтового и поверхностного потоков.

3. В плане дрены с коллекторами необходимо стремиться сопрягать под углом 90°. При невозможности обеспечить прямой угол впуска дрен в коллекторы их следует осуществлять под углом не менее 60°.

4. С целью уменьшения длины проводящей сети нужно стремиться к двустороннему вводу дрен в коллекторы. При этом противолежащие дрены (коллекторы) должны смещаться минимум на 2…5 м.

5. Дрены, как правило проектируются без поворотов.



8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Вертикальное сопряжение элементов осушительной сети - один из важнейших этапов проектирования. Вертикальное сопряжение должно обеспечить в расчетные периоды бесподпорную работу всей сети - от регулирующей до водоприемника включительно. Проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости осуществляется путем построения продольных профилей. В курсовом проекте для сокращения объема работ, необходимо выполнить продольные и поперечные профили по диктующей трассе осушительной сети. Причем, эти элементы должны быть увязаны на плане в цепочку. Работу следует начинать с младших элементов сети.

8.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

Глубина заложения дрен -hd= 0,96

Расстояние от дрены до водоупора - S =7, 04м

расстояние между дренами В=168м.

уклон поверхности земли по трассе дрены iдр=0,002

Зная глубину заложения дрены в истоке, которая равна hd , можем определить отметку дна дрены в истоке:

(19)

=5м -0,96=4,04 мРазмещено на http://www.allbest.ru/

где: - отметка поверхности земли в узловой точке, м; hd - глубина заложения дрены в истоке, м.

Далее определяем уклон поверхности земли по трассе дрены.

где: - соответственно отметки дна в начале конце дрены, м; lдр - длина дрены, м. Если уклон поверхности земли меньше минимально допустимого 0,002, то принимаем уклон дна дрены 0,002.

Определяем отметку Д hd = iдр • lдр , м

Д hd =0,003*250=0,75 м (21)

Принимаем конструктивный запас 0,1 м и определяем отметку истока коллектора. Расчет ведем аналогичным образом. Минимально допустимый уклон дна коллектора 0,002. Разность между отметками поверхности земли и отметкой устья магистрального канала даст глубину магистрального канала. Так как уклон всех элементов осушительной сети соответствует требованиям, то глубина магистрального канала определяется по выражению:

H_МК = hd + 0,5 (22)

H_МК=0,75+0,5=1,25м

8.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

В курсовом проекте рекомендуется принять поперечное сечение канала в виде равнобокой трапеции. В таблице 9 даны значения заложения откосов. Для магистрального канала ширина по дну определяется расчетом, минимальное значение ее, с учетом габаритов ковшей одноковшовых экскаваторов рекомендуется принять не менее 0,6 м.



Таблица 9

Заложение откосов канала

Грунт	Глубина канала, м
	Менее 1,5
Супесь, песок	1,5

m=1,5

Определение размеров поперечного сечения канала, достаточных для пропуска проходящих вод производится путем гидравлических расчетов. При этих же расчетах определяется скорость движения воды, которая должна быть меньше размывающей для определенного типа почв и больше заиляющей.

Скорости воды, не вызывающие размыва грунта (супесь) н =0,5 м/с

Расчет выполняют по формулам гидравлики для равномерного установившегося режима движения воды по следующим зависимостям: Q = щ• v=1*0,5=0,5 м3/с (23)

щ = (b +mh)-h= (0,6+1,5*1,25)-1,5=1 м2 (24)

где: Q - пропускная способность канала, м3/с; щ - площадь живого сечения канала, м2; н - скорость потока, м/с; b - ширина канала по дну, м; m - коэффициент заложения откосов; h - глубина воды в канале, м.

Сначала определяется фактический расход воды в устьевом сечении канала. Q факт=0,116•q•F=0,116*0,00085*50=0,005 м3/с (25)

q=0,00085 м/сут

F=50 га

где: Q,факт - фактический расход воды в устьевом сечении канала, м3/с; q- модуль дренажного стока, м/сут; F -площадь осушаемого массива, га.

Определяем глубину воды в канале:

(26)

0,01=(0,6+1,5*0,013)*0,013

0,01?0,008

Принимаем глубину воды в канале равной h = 0,013 м.

Рис. 4. Поперечное сечение магистрального канала

Так как, глубина воды в канале меньше полученной расчетом минимальной глубины канала, то это означает, что пропускная способность канала удовлетворяет фактическому расходу воды.

8.3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНОЙ СЕТИ

Расчет выполняется по уравнениям гидравлики для равномерного движения воды. При этом определяются размеры поперечного сечения дрен и коллекторов. Определяется расход воды в дрене:

Qdp =0,116•q•F др , м 3/c (27) где: Fдр- площадь, обслуживаемая одной дреной, га

(28)

(29)

где: Вдр - расстояние между дренами, м; Ldp - длина дрены, м.

Следовательно, расход воды в дрене равен:

Qdp = 0,116•0,00085•3 = 0,0003 м3/с

Гидравлический расчет дрен производится по следующим формулам гидравлики:

(30)

0,39*44,5*0,07²*v0,07*0,002=0,00031 м3/с

(31)

v0,07*0,002=0,263 м/с < 1 м/с

где: с - коэффициент Шези, принимаемый в зависимости от материала, диаметра дрены и коэффициента шероховатости (приложение 7); d - диаметр дрены, м; i - уклон дрены.

Скорость движения воды в дрене не должна превышать 1 м/с.

Отношение фактического расхода воды к проектному расходу для пропуска воды должно удовлетворяться условию (31): то диаметр дрены подобран верно. Принимаем керамические дрены диаметром равным d=0,07 м.

0,95…1,05 (31)

где: Qфакт и Q - соответственно фактический и проектный расходы воды в дрене (коллекторе, транспортирующем собирателе).

Расход воды необходимый для пропуска коллектором определяется как сумма расходов воды дрен, обслуживаемых данным коллектором.

Qкол = ?Qдр м3 /с (32)

один коллектор обслуживает 14 дрен, тогда его расход равен: Qкол=14•0,0003=0,0042 м3 /с

Подбираем диаметр коллектора:

0,39*37,8*0,125²*v0,125*0,002=0,0044 м3/с

v0,125*0,002=0,32 м/с < 1 м/с

Скорость движения воды в коллекторе не превышает 1 м/с, условие (31) выполняется, следовательно, диаметр коллектора подобран верно. Принимаем асбестоцементный коллектор диаметром равным d = 0,125 м. Расход воды необходимый для пропуска транспортирующим собирателем определяется как сумма расходов коллекторов:

QТС = ?Qкол ,м3/с (33)

транспортирующий собиратель обслуживает 2 коллектора, тогда его расход равен: QТС = 2 • 0,0042 = 0,0084, м3/с

Подбираем диаметр транспортирующего собирателя:

Qфакт = 0,39 • 45,9 • 0,182 • v0,18* 0,0012 = 0,0085 м3/с

vфакт = 0,5 • 45,9 • v0,18* 0,0012 = 0,34 м/с, меньше 1 м/с

Скорость движения воды в транспортирующем собирателе не превышает 1 м/с, условие (31) выполняется, следовательно, диаметр транспортирующего собирателя подобран верно. Принимаем пластмассовый транспортирующий собиратель диаметром равным: d = 0,180 м