МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по выполнению курсового проекта по осушению сельскохозяйственных земель в Нечерноземной зоне РФ Москва 2005 Составитель А.П.Аверьянов.

Содержание Исходные данные и состав курсового проекта ……………………………………………....3 Природно-климатическая характеристика объекта осушения ……………………………... Причины переувлажнения и тип водного питания осушаемых земель ………………….... Требования растений и с/х. производства к осушительным системам …………………..... Метод и схема осушения ……………………………………………………………………... Расположение элементов осушительной сети в вертикальной плоскости ………………... Гидрологические расчеты ………………………………………………………………......... Гидравлический расчет ……………………………………………………………………..... Сооружения на сети и дорожная сеть ……………………………………………………….. Кулътуртехнические работы и первичное окультуривание осушаемых земель ………..... Организация и сметная стоимость строительства осушительной системы ……………..... Экономическая эффективность запроектированных мероприятий ……………………...... Оформление курсового проекта …………………………………………………………...… Библиографический список ……………………………………………………………….....

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

Исходные данные для курсового проектирования приводятся на бланке заданий, выдаваемого студенту вместе с топографическим планом местности в масштабе 1: или 1:10000. Отметки горизонталей условные через 0,25,..0,50 м.

Проект состоит из пояснительной записки, включающей план осушительной системы, таблиц, графиков и чертежей.

Пояснительная записка начинается о введения и должна включать в себя следующие разделы:

1) Природно-климатическая характеристика объекта осушения.

2) Причины заболачивания и тип водного питания осушаемых земель.

3) Требования растений и сельскохозяйственного производства к осушительным системам.

4) Метод и схема осушения.

5) Расположение элементов осушительной сети в вертикальной плоскости.

6) Гидрологический расчет.

7) Гидравлический расчет.

8) Сооружения на сети и дорожная сеть.

9) Культуртехнические работы и окультуривание осушаемых земель.

10) Организация и сметная стоимость строительства осушительной системы.

11) Экономическая эффективность запроектированных мероприятий.

Литература.

Рассмотрим более подробно содержание каждого раздела пояснительной записки на конкретном примере по Рязанской области.

Во введении кратко отмечаются задачи осушительных мелиораций в решении Продовольственной Программы СССР. Указывается местоположение осушаемого участка. Отмечается, что до проведения мелиорации земли использовались под естественные сенокосы с урожайностью сена от 10 до 15 ц/га.

Цель проекта осушения - повышение эффективности сельскохозяйственного производства на переувлажненных землях.

После осушения участок будет использоваться под культуры овоще-кормового или полевого (указывается в задании) севооборота. Проценты площадей, отведенных под культуры и проектная урожайность, указаны в разделе экономической эффективности запроектированных мероприятий.

1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

ОСУШЕНИЯ

В разделе дается краткое описание климатических условий, рельефа местности, гидрогеологии, почвенного и растительного покрова. При этом можно использовать различную литературу, например /3/ на стр.4...9, а также исходные данные из задания применительно к топографическому плану осушаемой территории (рис 1).

2. ПРИЧИНЫ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ И ТИП ВОДНОГО ПИТАНИЯ

ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ

На основании анализирующих причин заболачивания или переувлажнения земель определяется тип водного питания. Для правильного определения его необходимо изучить данный вопрос, используя литературу /3/ на стр.12…13, уделив особенное внимание гидрогеологическим разрезам.

В рассматриваемом примере среднемноголетняя сумма осадков за год составляет 583 мм, а испарение за тот же период 447 мм. Разница 136 мм представляет собой сток, за счет которого происходит пополнение водоносного горизонта, сложенного песками, обладающими высокими фильтрационными свойствами (K2=3,0 м/сут) и расположенного на водоупоре. В результате грунтовые воды располагаются близко к поверхности земли и находятся на глубине до 0,5 м. На гидрогеологическом разрезе горизонт грунтовых вод отмечен пунктирной линией.

Уклоны составляют от 0,0004 до 0,0025. Рельеф спокойный. Наиболее пониженная часть находится в центре осушаемого массива. В периферийной части имеются пологие склоны, с которых возможен дополнительный приток грунтовых и поверхностных (делювиальных) вод. Площадь внешнего водосбора составляет 2,5 Foc (задается).

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что для рассматриваемой территории характерен грунтовый тип водного питания.

Если, например, вместо песка имеются грунты, обладающие слабой фильтрацией (суглинки, глины) и грунтовые воды находятся на большой глубине, т.е. не участвуют в процессе заболачивания, то тип водного питания становится иным. Например, на водоразделах преобладает атмосферный тип, а в понижениях - делювиальный, смешанный.

В каждом конкретном случае для определения типа водного питания необходимо иметь план осушаемой территории в горизонталях, карту водосборной площади, гидрогеологические разрезы, гидрогеологические карты с гидро - и пъезоизогипсами при наличии грунтовых и груктово-напорных вод.

3. ТРЕБОВАНИЯ РАСТЕНИЙ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА К ОСУШИТЕНЬНМЛ СИСТЕМАМ

Для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур необходимо оптимальное сочетание влаги, тепла, воздуха, света и питательных веществ. Однако наличие в почве избы точной влаги отрицательно сказывается на урожаях сельскохозяйственных культур, даже если остальные факторы жизни растений находятся в оптимальных пределах.

По данным СНиП /2/, влажность корнеобитаемого слоя почвы в период вегетации должна поддерживаться: для зерновых культур 55...75$ полной влагоемкости; для овощей, картофеля и корнеплодов 60...80$; для трав 65...85$ или 0,6...1,0 предельной полевой влагоемкости (ППВ). Такая влажность обеспечивает необходимый водновоздушный режим почвы и получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

С этой целью при близком залегании грунтовых вод к поверхности земли их необходимо понизить до оптимальной глубины, которая называется нормой осушения.

В таблице I приведены нормы осушения в зависимости от сельскохозяйственного использования земель и периода развития культур.

Допустимая продолжительность весеннего затопления осушаемых земель при использовании их в севооборотах устанавливается, исходя из обеспечения оптимальных сроков сева. При этом, земли с озимыми культурами затапливать водами весенних паводков не рекомендуется во избежание гибели культур.

Примечание: Меньшие значения норм осушения принимаются для песчаных и супесчаных почв, большие - для связных минеральных почв и торфяников.

В период летне-осенних дождей отвод поверхностных вод с осушаемых земель должен обеспечиваться для зерновых культур за 0,5 суток, для овощей, силосных культур, корнеплодов за 0,8 и для многолетних трав за I сутки.

Нормативные сроки отвода избыточных вод из пахотного и корнеобитаемого слоев почвы в период выпадения летне-осенних осадков приводятся в таблице 2.

Затопление на более длительные сроки не допускается, поскольку это приводит к резкому угнетению растений из-за недостатка кислорода в почве и снижению урожаев.

Приведенные даяние отражают требования сельскохозяйственных культур к водному режиму на осушительных системах и учитываются при проектировании.

Наряду с этим на осушаемых землях необходимо создать условия для своевременного и качественного проведения сельскохозяйственных работ, правильной организации территории. Каналы осушитльной сети следует проводить по границам полей севооборотов, которые по возможности имеют прямоугольную форму с соотношением сторон 1:3 или 1:4. Для экономичной и производительной работы сельскохозяйственных машин длина гона составит не менее 400 м.

Несущая способность почвы, прежде всего весной к моменту начала полевых работ, должна быть не менее (1,4...1,5)105 Па, что считается достаточным при проведении механизированных работ с помощью гусеничных тракторов. Задачей осушительной системы является обеспечение требуемой несущей способности в течение примерно двух недель после схода снежного покрова. В этом случае не будет задержки с началом весенних полевых работ, и грунтовые воды понизятся на достаточную глубину, составляющую примерно 50...60 см.

Несущая способность почвы обеспечивается и в период уборки урожая осенью, часто совпадающей с дождливой погодой. Считается, что глубина залегания уровня грунтовых вод в этот период соответствует не менее 70 см.

4. МЕТОД И СХЕМА ОСУШЕНИЯ

Метод осушения - это принцип воздействия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя почвы с целью преобразования его в оптимальный для сельскохозяйственного использования. Он устанавливается в соответствии с типом водного питания осушаемых земель /2, стр.237...246; 4, стр.60..,66/.

В таблице 3 приведены рекомендуемые методы осушения земель применительно к трем типам водного питания, наиболее часто встречающихся в курсовых проектах.

Для рассматриваемого примера по Рязанской области при грунтовом типе водного питания основным методом осушения является понижение уровня грунтовых вод; в качестве дополнительного метода-перехват потока грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию с внешнего водосбора.

Схемой осушения называется расположение и увязка элементов осушительной сети в плане и вертикальной плоскости. Выбор схемы осушения заключается в установлении типа регулирующей сета, выборе водоприемника, расположении в плане основных элементов осушительной системы.

Примечание:

I) При смешанном типе водного питания могут одновременно применяться несколько методов осушения.

2) Открытая регулирующая осушительная сеть применяется главным образом для осушения лугов, лесов, болот, для добычи торфа.

В состав осушительной системы входят: осушаемая территория, осушительная сеть (регулирующая, проводящая, оградительная), водоприемник, гидротехнические сооружения на сети, дороги и сооружения на них.

Тип регулирующей сети зависят от типа водного питания, метода осушения и сельскохозяйственного использования осушаемых земель.

Поскольку на осушаемом участке методом осушения является понижение уровня грунтовых вод и земли проектируется использовать под культуры овоще-кормового иди полевого (по заданию) севооборота, то пользуясь, данными табл.3 с учетом примечания 2, в качестве регулирующей сети принимаем закрытый горизонтальный дренаж, задачей которого является регулирование уровня грунтовых вод и отвод воды в проводящую сеть.

В случае, если тип водного питания иной, например, атмосферный, то в качестве метода осушения принимается ускорение стока поверхностных и почвенных вод, а регулирующая сеть представляется закрытыми собирателями.

Схемы поступления воду в дрену и в закрытый собиратель показаны на рис.2.

Защита осушаемых земель от притока вод со стороны внешнего водосбора осуществляется с помощью оградительной сети. Для перехвата грунтовых вод применяются ловчие каналы, поверхностных вод - нагорные каналы. Могут применяться и нагорно-ловчие каналы, выполняющие обе функции (при смешанном типе водного питания). В рассматриваемом варианте применены ловчие каналы.

В задачу проводящей сети входит прием воды из регулирующей и оградительной сети и отвод ее за пределы осушаемой территории в водоприемник. Она бывает открытой, в виде каналов и закрытой, в виде подземных трубопроводов различного диаметра.

Открытая проводящая сеть может быть представлена магистральным каналом и открытыми коллекторами (транспортирующими собирателями), впадающими в него.

В открытую сеть впадают подземные трубопроводы - закрытые коллекторы, которые принимают воду из дрен или закрытых собирателей.

Водоприемником может служить река, море, озеро, овраг и т.д. Он должен находиться в удовлетворительном состоянии и принимать воду из осушительной сети без образования в ней подпора воды.

Проектирование осушительной сети в плане начинается с трассы магистрального канала, впадающего непосредственно в водоприемник. Магистральный канал должен проходить кратчайшим путем по наиболее пониженным местам осушаемой территории, иметь минимальное число поворотов. При осушении болот трасса канала проходит по наибольшей залежи торфа, что связано с его способностью давать осадку после осушения, на безуклонной территории - по середине участка. На рис.3 показана схема расположения канала, проходящего по тальвегу и впадающего в реку.

Ловчие каналы проектируются в местах выклинивания грунтовых вод в виде родничков, а при наличии напорных грунтовых вол - вдоль линии наибольших пьезометрических напоров. Для речных долин это чаще всего будет линия перехода коренного берега к пойме.

Нагорные каналы располагают вдоль верхней границы осушаемой территории /2, стр.290/.

Поперечные сечения ловчих каналов глубиной до 2 м во всех грунтах, а в устойчивых и более 2 м, обычно выполняются в форме трапеции. Если глубина ловчего канала превышает 2...2,5 м и канал проходит в неустойчивых грунтах форма его сечения делается криволинейной, чаще всего в виде параболы.

По данным СНиП 2.06.03.-85 минимальную глубину ловчих каналов следует назначать из условия их вреза под уровень грунтовых вод или в напорный водоносный пласт не менее, чем на 0,3.. 0,5 м. Максимальную глубину необходимо определять с учетом влияния на прилегающую к осушаемому массиву территорию.

Нагорные каналы выполняют трапецеидального профиля с несимметричным сечением. Верховой откос делается в 2...5 раз положе низового и с целью предотвращения размыва засевают травами. Заложение низового откоса принимают в зависимости от характера грунта. Глубина нагорных каналов не более I...I.2 м, причем грунт выемки следует размещать только на низовой стороне, как это показано на рис.4.

Расположение в плане открытых и закрытых коллекторов зависит от схемы расположения элементов регулирующей сети (закрытых дрен, собирателей).

Дрены могут располагаться по поперечной схеме (под остры углом к горизонталям) и по продольной схеме - вдоль склона. Поперечная схема применяется при уклонах местности не менее 0,005, а продольная при уклонах менее 0,005. Оба варианта показаны на рис.5.

Закрытые собиратели проектируются по поперечной схеме.

Подключение закрытой регулирующей сети к закрытым коллекторам осуществляется внахлестку или впритык с помощью соединительной арматуры. Угол сопряжения (по течению воды) составляет 60...90°.

В таблице 4 приведены примерные нормативы для проектирования осушительной системы с закрытой регулирующей сетью диаметром 50 мм.

На безуклонной местности сопряжение элементов регулирующей и проводящей сети целесообразно проводить под углом 90° при двустороннем впадении (рис.6).

Длина элементов регулирующей сети не должна превышать 100 м.

На рисунке 7 показан план осушительной системы с площадью осушения 330 га.

5. РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ОСУШТЕЛЬНОЙ СЕТИ В

ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Элементы осушительной системы располагаются в вертикальной плоскости таким образом, чтобы своевременно осуществить сброс избыточных вод с осушаемых земель без образования подпора. В связи с этим проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости сводится к обеспечению необходимых сопряжений элементов системы и их продольных уклонов. Оно проводится путем построения продольных профилей по каждому из элементов системы, находящихся во взаимной связи друг с другом. Работа проводится в направлении от младших элементов (дрен, закрытых собирателей) к старшим.

Для сокращения объема работ выбирается вариант с самыми невыгодными условиями, к которым относятся:

1) Малые уклоны поверхности земли, 2) Наибольшая длина элемента, 3) Наибольшее удаление от устья водоприемника.

Согласно рис.7 таким вариантом в виде расчетной "цепочки" элементов может быть принят: K-I, K-I-7, K-I-7-3, Д-51. На плане по каждому из перечисленных элементов через 100 м разбит пикетаж.

Выбор уклона дна проводится следующим образом. На участках с безуклонной или малоуклонной поверхностью уклон дна, как правило, не превышает минимально допустимых значений, приведенных в табл.4. Если средний уклон поверхности земли вдоль трассы элемента больше минимально допустимого уклона дна, то уклон дна принимается равным среднему уклону поверхности земли и глубина выемки по всей длине элемента примерно одинакова. В случаях резкого изменения уклонов поверхности земли уклон дна. соответственно изменяется. Обратные уклоны не допускаются.

Правильность выбора уклона дна обычно проверяется гидравлическими расчетами из условий недопущения размыва и заиления.

Согласно СНиП 2.06.03-85 гидравлический расчет каналов следует проводить при расходах воды более 0,5 м3/с, а также при меньших расходах, когда уклон канала превышает 0,0005 для песчаных; 0,003 для суглинистых и 0,005 для глинистых грунтов.

Расчет проводится по формулам равномерного движения.

Сопряжение каналов, закрытых коллекторов и дрен в вертикальной плоскости осуществляется по определенным правилам.

Проводящие каналы сопрягаются между собой и с водоприемником с учетом следующих условий:

а) если каналы гидравлически рассчитываемы, то расчетные бытовые* уровни воды в них должны совпадать, т.е. каналы сопрягают по правилу "уровень в уровень";

б) при впадении гидравлически нерассчитываемого канала (например, открытого коллектора) в рассчитываемый (магистральный канал) дно впадающего канала совпадает с бытовым уровнем в принимающем канале или может быть заглублено под этот уровень не более, чем на 0,1 м;

в) если оба канала гидравлически нерассчитываемые, то глубина принимающего канала назначается на 0,1...0,2 м больше впадающего (мелкие каналы иногда сопрягаются непосредственно "дно в дно").

Закрытые коллекторы сопрягаются с открытыми проводящими каналами таким образом, чтобы низ трубы в устье находился не, менее, чем на 0,1 м выше бытового уровня воды в принимающем канале (водоприемнике), но не менее 0,5 м выше дна канала.

* Бытовые уровни воды соответствуют бытовым расходам, т.е. расходам наибольшей повторяемости в течение периода сельскохозяйственных работ.

Сопряжение регулирующей сети из гончарных труб с закрытым коллектором осуществляется внахлестку. В этом случае дно траншей закрытого коллектора находится ниже дна траншеи дрены на величину диаметра трубы коллектора.

На рисунке 8 приведена расчетная схема расположения элементов осушительной сети в вертикальной плоскости, на которой указано примерное положение дна в местах сопряжения элементов сети.

Буквой " hрс" на схеме обозначена глубина расположения дна соответствующего элемента регулирующей сети в его истоке.

Глубина заложения регулирующей сети hрс принимается из примечания 2 табл.4.

Построение продольных профилей начинается с выбора наиболее удобных вертикального и горизонтального масштабов. Вертикальный масштаб может быть принят равным 1:50 (или 1:100), горизонтальный - 1:5000 или 1:10000. При построении профиля по дрене (или закрытому собирателю), длина которых незначительна, горизонтальный масштаб целесообразно принять равным 1:1000 или 1:2000.

Первым строится продольный профиль по дрене. Для этого по трассе дрены вычерчивается разрез поверхности земли с указанием отметок местности, принимаемых с плана. При наличии торфа в дополнительной строке таблицы указывается его мощность.

На последнем пикете, который соответствует истоку дрены, от поверхности земли откладывается глубина дна траншеи, в которую будет уложена дрена или закрытый собиратель. Через полученную отметку в направлении устья проводится линия дна траншеи. Уклон дна принимается с учетом уклона поверхности земли по трассе дрены, о чем отмечалось выше, и с учетом минимально допустимых уклонов дна, принимаемых по табл.4.

Продольный профиль дрены Д-51 и поперечное сечение на пикете 0+50 показаны на рис.9.

На основе профиля дрены строится продольный профиль по закрытому коллектору К-1-7-3. Для этого, как и в предыдущем случае вычерчивается разрез поверхности земли по, трассе коллектора и указываются пикеты.

Согласно плану рис.7 дрена № 51 впадает в закрытый коллектор на последнем пикете 9+50, На продольном профиле коллектора это изображено вертикальной линией с флажком. Горизонтальная черта с отметкой 19,4, взятой с предыдущего профиля, указывает положение дна дрены в ее устье, т.е. в том месте, где дрена сопрягается с закрытым коллектором.

Дно коллектора K-I-7-3, согласно схеме рис.8, принято на 0,1м ниже дна дрены (отметка 19,3). Уклон дна выбран уже известным способом.

В данном примере в виду того, что поверхность земли резких переломов не имеет, уклон дна на всей длине закрытого коллектора принят постоянным 0,0011.

Вдоль трассы коллектора показаны места впадения некоторых других дрен.

Направление флажка соответствует местоположению впадающего элемента. Если смотреть по течению воды в коллекторе, то дрена № 51 впадает в него с левой стороны, а дрена №52 справой. На профиле это соответствует левому и правому флажкам.

Имея продольный профиль закрытого коллектора K-I-7-3, соответственно строится профиль открытого коллектора K-I-7. Исходной отметкой в данном случае будет отметка дна устья закрытого коллектора - 18,3 (см. рис.9 строку "отметка проектного дна"), которая использована на рис.10.

При построении продольного профиля магистрального канала K-I исходной отметкой служит отметка проектного дна устья открытого коллектора K-I-7, равная 17,25.

Принципы построения продольных профилей во всех случаях одинаковы и основаны на сравнении уклонов поверхности земли вдоль трассы рассматриваемого элемента осушительной системы и минимально допустимых уклонов дна, приведенных в табл.4.

Наряду с продольными профилями на рис.9...II показаны осредненные поперечные сечения элементов сети, использованные при определении объемов выемки грунта.

Для устройства закрытой сети применены траншеи. Для открытой сети в курсовом проекте можно ограничиться одной формой поперечного сечения трапецеидальной. Величина заложения откосов " m " принимается из таблицы 5.

Примечание: Если откосы сложены двухслойными грунтами, то при мощности верхнего слоя h1 0, 25H коэффициент " m " назначают по грунту нижнего слоя, а при h1 0, 25H его принимают одинаковым по всей высоте, как для менее устойчивого грунта.

Ширина дна каналов принимается порядка 0,5...0,6 м, что не меньше ширины ковша экскаватора. Кроме того, ширина дна магистрального канала проверяется гидравлическим расчетом. Так же расчетом определяется глубина воды в канале, после чего она наносится на продольный профиль и поперечные сечения рис.11.

6. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Цель гидрологических расчетов - определение расчетных расходов проводящей сети осушительной системы за критические периоды, которые принимаются за расчетные и устанавливаются в зависимости от характера использования осушаемых земель (табл.6).

Для рассматриваемого примера с овоще-кормовым севооборотом расчетным расходом будет предпосевной.

Согласно СНиП 11-52-74 при площади осушаемых земель до 2 тыс. га допускается проводить расчет осушительной сети на пропуск расходов 10%-ной обеспеченности.

Расчетные расходы изменяются по длине проводящих каналов, увеличиваясь от истока к устью. Следовательно, должны изменяться и размеры поперечных сечений каналов.

Для определения расчетных расходов по длине каналов назначают расчетные створы в устье канала, выше впадения каждого гидравлически рассчитываемого (см.раздел 5) канала, в местах изменения уклона дна (для обоих уклонов), на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более, чем на 20 %.

Каждому расчетному створу соответствует определенная площадь водосбора.

В целях сокращения объема работ в курсовом проекте в качестве примера разрешается выполнить расчеты только для первого створа, расположенного на нулевом пикете магистрального канала. Рассмотрим порядок расчета.

Расчетный расход в каждом створе Qр для любого периода работы осушительной системы определяется по зависимости где: q - модуль стока, м 3 / с км 2 ;

F - площадь водосбора, юг;

где: Fос - площадь осушения, с которой осуществляется приток воды к данному створу;

Fвн - соответственно, площадь внешнего водосбора.

В задании к курсовому проекту Fвн дается в зависимости от Fос.

Для рассматриваемого объекта Fос = 330 га. По заданию Fвн = 2,5 Fос, тогда по зависимости (2) получаем F=1155 га или 11,55 км2.

Необходимо помнить, что если на осушаемой территории имеется несколько магистральных каналов, то каждому из них присуща своя площадь водосбора.

Определяем максимальный модуль стока весеннего половодья qmax где: k0 - параметр, характеризующий дружность половодья (табл.6);

h p - расчетный слой суммарного весеннего стока вероятности превышения Р = 10%, мм;

- коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов;

- коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды рек, зарегулированных озерами ( 1) и водохранилищами ( ”1);

2 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных и заболоченных бассейнах;

n - показатель степени редукции;

F - площадь водосбора, км 2.

Расчетный слой суммарного весеннего стока h p определяется в зависимости от среднемноголетнего слоя стока h, коэффициента вариации слоя Cv и коэффициента асимметрии Сs.

Величины h и Cv принимаются по картам приложений СНиП 2.01.14-83. Их значения для условий Нечерноземной зоны РСФСР приведены в табл.7.

Для перехода от среднего многолетнего слоя стока h к расчетному слою суммарного стока h p обеспеченности Р =10% вводится модульный коэффициент перехода К, зависящий от Р% и Cs.

Для условий Нечерноземной зоны РСФСР принимается Cs =2Сv. Исключение составляет Северо-запад, где в формировании максимального стока половодья в значительной мере участвуют дождевые осадки. В этом случае Cs = З Сv. Однако при значениях Cv от 0,1 до 0,5 величины "К" при Р = 10% в обоих случаях практически не отличаются и могут быть приняты из табл.8.

В рассматриваемом примере при площади водосбора 11,55 км 2 поправочный коэффициент к Сv равен 1,25; соответственно увеличивается и "К", тогда при h 80 мм (см.табл.7) h p 80 1,67 134 мм При определении коэффициента полагаем, что на территории водосбора водохранилищ не имеется, т.е. 1 1. В этом случае коэффициент будет учитывать только заозеренность территории бассейна - 1.

Коэффициент определяется по формуле где: С - параметр, зависящий от h ; при h 100 мм, С=0,2; при h = 100..50 мм, С=0,2...0,3; при h =50... 20 мм, С=0,3...0,4; при h I расчет проводится при его значении, равном единице.

По формуле (7) при Т= 11 сут. получим К= 0,60 после его подстановки в формулу (6) будем иметь qпп =0,23 м3 / с км 2 Предпосевной расход определится по формуле (I) Qпп =2,65 м3/с.

Окончательно расчетный расход выбирается после сопоставления полученных данных (в данном случае Qпп ) с максимальным расходом летне-осенних паводков (Qло). В итоге принимается больший из двух.

Для определения Qло необходимо знать модуль летне-осеннего паводкового стока – qло. Определение его осуществляется по формулам СНиП 2.01.14-83. Однако, учитывая большую трудоемкость расчетов по этим формулам, в курсовом проекте допускается использовать формулу Д.Л.Соколовского

I II III

где: В -районный параметр. При обеспеченности расходов Р=10% и В=4...6;

, I, II, III - поправочные коэффициенты на влияние озерности и заболоченности, лесистости, проницаемости почв и топографических параметров площади водосбора.

где: f оз и f б - озерность и заболоченность водосборной площади, % (из табл.7).

Для примера при f оз = 1,4% и f б = 5% = 0,63.

Не провода расчетов, условно примем значения остальных коэффициентов в следующих пределах: I = 0,5...0,6; II = 0,3... 0,6; III = 0,6...0,7.

После подстановки в формулу (9) и решения получаем q ло 0, 092 м3 / с км 2, расход воды по формуле Qло 1, 06 м3 / с.

Сравнения Qло и Qпп показывают, что наибольшим из двух является расход Qпп=2,65м3/с, который принимается в расчет.

Бытовые расходы являются расходами наибольшей повторяемости в течение периода сельскохозяйственных работ. Бытовой сток формируется главным образом за счет поступления грунтовых вод.

Независимо от площади водосбора модуль бытового стока изменяется в пределах 0,002...0,005 м3/с с I км2. Если принять qб=0,005 м3/с с I км2,то Qб 0, 005 11,5 0, 058 м3 / с Гидрологический расчет закрытого коллектора K-I-7- Расчет сводится к определению расхода воды, поступающей в коллектор из дрен или закрытых собирателей.

Расчетный расход в устье, коллектора определится по зависимости где: q- расчетный модуль дренажного стока, л/с с I га. Для закрытых собирателей приближенно примем в пределах 0,5...0,7 л/(с га), для дрен - 0,6...1,0 л/(с га);

Fк - водосборная площадь закрытого коллектора, га.

Согласно рис.7 водосборная площадь закрытого коллектора K-I-7-3 составляет 19,5 га. Тогда расход воды в устье коллектора при q= 0,8 л/(с-га) составит 15,6 л/с.

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

С помощью гидравлического расчета определяются размеры поперечных сечений элементов осушительной сети, глубина и скорость течения воды, которые должны находиться в пределах допустимых значений. Расчет проводится для тех же элементов проводящей сети, для которых определены расходы и построены продольные профили.

Форма и размеры поперечного сечения каналов должны обеспечивать устойчивость каналов против деформации, а также бесподпорную работу впадающих элементов осушительной сети, своевременный отвод воды в водоприемник. Условия пропуска, расчетных расходов принимаются из табл.6.

Средняя глубина канала на рассматриваемом участке (между створами) и продольные уклоны дна принимаются с продольных профилей, заложения откосов - из табл.5. Коэффициент шероховатости n для вновь строящихся каналов можно принять равным Скорости течения воды в каналах не должны быть менее 0,2 м/с, и более допустимых скоростей на размыв, отмеченных в табл.10.

Гидравлический расчет проводится по формулам равномерного движения для каждого расчетного створа (в курсовом проекте только для первого створа). Могут быть использованы различные способы, например способ И.И.Агроскина, линейка Пояркова, различные номограммы и графики.

Проведем расчет канала K-I по способу И.И.Агроскина. Исходные данные:

Qпп=2,65м3/с, Qб = 0,058 м3/с, m = 2,5;

уклон дна J=0,0007, n = 0,03; средняя, глубина канала в районе первого створа Нср=2,32м (см продольный профиль канала K-I рис.11).

m0 2 1 m 2 m 2,885. Для указанных расходов значения функции будут равны 8,67 и 0,19 м3/с.

По таблицам для гидравлических расчетов каналов (6,7) определяются C R и Rгн.

При первом значении функции C R = 23,1 и Rгн =0,61 м, при втором значении, соответственно 7,60 и.0,16 м.

Определяя глубину наполнения канала hр, условно можно принять hр = 2 Rгн. Эта глубина не должна быть больше средней глубины какала за минусом запаса от бровки, принимаемого по табл.6. При Qпп = 2,65 м3/с hр=1,22 м, при Qб =0,058 м3/с hр = 0,32 м.

Отсюда видно, что наполнение канала не превышает допустимой величины, т.е.

Для определения ширины канала по дну применяем отношение hр / Rгн =2, после чего по гидравлическим таблицам определяем отношение в / Rгн =0,77, откуда в = 0, м. Эта величина получилась меньше ширины ковша экскаватора (0,5...0,6 м), по этому принимаем в = 0,5 м.

В этом случае требуется пересчет гидравлических параметров канала. Однако, учитывая, что результаты изменятся незначительно, эту работу можно не проводить.

После определения ширины канала по дну строятся поперечные сечения, показанные на рис.11.

Ширина канала по верху и по урезу воды определится по зависимостям:

В= в +2mH, By= в +2mhр, где Н - глубина канала в выбранном створе.

Расчетная скорость течения воды в канале - V. определится из соотношения V/Vгн, принимаемое из гидравлических таблиц. Как частный случай при hр=2 Rгн, V Vгн С Rгн J. В итоге при расходе Qпп=2,65м3/с и V= 0,61 м/c, что допустимо, так как она меньше размывающей скорости 0,7 м/с принятой для средних песков по табл.10.

При расходе Qб =0,058 м3/с и V= 0,20 м/с, что соответствует условиям незаиления каналов. В противном случае требуется увеличение уклона дна или необходимо предусмотреть регулярную очистку канала.

Гидравлический расчет закрытого коллектора K-I-7-3 Расчет сводится к определению диаметров труб и длин участков с различными диаметрами. Расчет проводится графическим способом с использованием табл.11.

В истоке коллектора расход воды минимальный, соответственно этому и диаметр труб принимается минимальный, но не менее 7,5 см. В расчетах можно принять его равным 10 см. В направлении к устью расход увеличивается, в связи, с чем диаметры труб также увеличиваются.

Полагаем, что изменение расхода по длине закрытого коллектора происходит линейно.

Исходные данные: длина коллектора составляет 950 м, расход в устье – 15,6 л/с;

уклон проектного дна - 0,0011.

На рисунке 12 по вертикальной оси отложен расход, а по горизонтальной - длина коллектора. Точки соединены прямой.

По таблице 11 при заданном уклоне ищем расход 15,6 л/с. Поскольку такого расхода нет, принимаем ближайший больший 20,3 л/с и отмечаем на графике в виде горизонтальной линии. Этому расходу соответствует диаметр трубы 25 см и скорость течения воды 0,41 м/с.

Следующий за ним меньший стандартный диаметр равен 20 см. Ему соответствует расход 11,24 л/с и скорость 0,36 м/с. На графике это отражено в виде следующей горизонтальной линии.

Таким же образом из табл.11 выписываются остальные данные, включая диаметр 10 см. На графике получится шесть горизонтальных линий, т.е. шесть участков труб различного диаметра. Однако в целях облегчения технологии производства работ следует ограничить число переходных сечений и. принять не более трех...четырех, оставляя неизменными минимальный и максимальный диаметры труб.

На графике показана четырехступенчатая фигура, которой соответствуют диаметры труб 25, 20, 15, 10 см. Им соответствуют (с графика) длины участков 270, 370, 210, 100м, которые в сумме дают полную длину коллектора – 950 м.

8. СООРУЖЕНИЯ НА СЕТИ И ДОРОЖНАЯ СЕТЬ

Осушительная система должна быть оборудована достаточным количеством различных сооружений и устройств, предназначенных для проведения эксплуатационных работ на системе.

На открытой проводящей сети запроектированы шлюзы-регуляторы, предназначенные для регулирования уровней воды в каналах с целью использования ее в засушливые периоды для увлажнения корнеобитаемого слоя почвы путем шлюзования; для защиты от возможного затопления со стороны водоприемника, для борьбы с пожарами при осушении болот.

В местах впадения закрытых коллекторов в каналы предусмотрены устьевые сооружения типовых конструкций.

На коллекторах имеются смотровые колодцы, которые устанавливаются в истоках, в местах сопряжения закрытых коллекторов различных порядков, в местах поворота трасс и изменения уклона дна. В других случаях они устанавливаются не реже, чем через 400...500 м. Смотровые колодцы служат для контроля над работой закрытой регулирующей сети, для очистки и ремонта коллекторов, устройства запорной арматуры, осаждения взвешенных наносов и их удаления. Они бывают потайные (заглубленные в грунт) и открытие.

Для наблюдения за грунтовыми водами на системе устраиваются скважины, расположенные равномерно по территории из расчета одна скважина на 100...150 га.

Для контроля над расходами воды в каналах у шлюзов-регуляторов имеются гидрометрические посты.

В целях нормальной эксплуатации осушительной системы, заездов на поля запроектирована дорожная сеть. Вдоль магистрального канала дороги выполнены с твердым покрытием. В остальных случаях предусмотрены полевые дороги с песчаногравийным покрытием.

В местах пересечения дорог с каналами устраиваются мосты (при Q p 3 м 3 / с ) и трубчатые переезды (если Qp 3 м3 / с ).

9. КУЛЬТУРТЕХНИЧЕСКИЕ РАБОТЫ И ПЕРВИЧНОЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЕ

ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ.

Кулътуртехнические работы проводятся с целью подготовки осушаемых земель к их сельскохозяйственному освоению. С этой целью проводится расчистка площади от древесной и кустарниковой растительности, пней, камней, кочек, мохового очеса и старой дернины. Затем проводится планировка поверхности с засыпкой ям и срезкой бугров.

Дальнейшие работы на осушаемых землях направлены на окультуривание земель, т.е. на улучшение водно-физических, биологических, агрохимических и тепловых свойств почвы, на повышение ее плодородия с помощью первичной и последующих обработок, внесений извести на кислых почвах и гипсования засоленных почв. В итоге почвенный покров должен обладать нейтральной или близкой к ней реакцией почвенной среды, не иметь на поверхности или в пахотном слое включений, препятствующих работе сельскохозяйственной техники.

На торфяных почвах под пропашные и другие культуры с более глубокой корневой системой выполняется отвальная вспашка на глубину 30...35 см, на минеральных - на глубину гумусового слоя, что составляет не менее 18 см.

На минеральных почвах с маломощным гумусовым слоем проводится пропахивание подстилающего горизонта с обязательным внесением органических удобрений повышенными нормами.

При пахоте маломощных торфяников происходит перемешивание торфа с подстилающим минеральным грунтом, что улучшает воздухообмен в корнеобитаемом слое почвы.

На сильнозадерненных участках или с наличием кочек под все сельскохозяйственные культуры обязательно применяется фрезерование или дискование целины перед вспашкой, что улучшает качество пахоты и разделки пласта.

В зависимости от местных условий и специализации хозяйств вводятся полевые, кормовые, овощные и лугопастбищные севообороты. Для посева используются районированные высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур.

10. ОРГАНИЗАЦИЯ И СМЕТНАЯ СТОИМОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА

ОСУШИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

Строительство осушительной системы рассчитано на один год. На второй год намечено первичное сельскохозяйственное освоение осушенных земель. Строительство проводится в направлении от крупных каналов к мелким, т.е. снизу вверх, что обеспечит быстрый сброс воды с осушаемой территории и отвод ее от забоя землеройной машины. Параллельно проводятся кулътуртехнические работы по очистке трасс каналов и других элементов осушительной сети.

Вынутый из каналов грунт разравнивается вдаль трасс и используется для устройства дорог вдоль каналов. На грунтах с малой несущей способностью и заболоченных участках в строительстве каналов применяются землеройные машины с уширенными гусеницами.

В таблице 12 приводятся укрупненные показатели удельных капитальных вложений в мелиоративное строительство /2/, по которым определяется сметная стоимость строительства и первоначального освоения осушаемых земель.

Более подробно с наименованием и составом работ, типом машин и механизмов, применяемых в строительстве осушительных систем, можно ознакомиться из литературы /2/.

11. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАПРОЕКТИРОВАННЫХ

МЕРОПРИЯТИЙ.

До проведения осушительных работ участок использовался, как естественный заболоченный луг для производства сена. После осушения и проведения культуртехнических работ на этих землях будут возделываться сельскохозяйственные культуры овоще-кормового или полевого севооборотов (по заданию), которые будут давать значительный объем валовой продукции и чистый доход.

Порядок расчета экономической эффективности для вариантов полевого и овощекормового севооборотов и исходные данные приведены в табл.13.

При строительстве осушительной системы в течение одного года срок возмещения капитальных вложений определяется по зависимости где: Т со Т с Т о продолжительность строительства (Тс ) и освоения (Те). Учитывая, что площадь осушения менее I тыс.га можно принять Тс=1год, То= 1 год;

К стр, К осв -капитальные вложения, соответственно, на строительство и на освоение мелиорированных земель, руб.

Для овощекормовых севооборотов с техническими культурами Косв = 34 т. р/га, для полевых - Косв = 25,0 т. р/га;

У зам - ущерб от "замораживания" капитальных вложений в период строительства системы, руб. При Тс = 1 году У зам =0,1 К стр ;

ЧД гпо - сумма прироста чистого дохода на год полного освоения, т.е. когда достигается проектная величина чистого дохода. Определяется из табл.13, как разность между чистыми доходами, полученными после проведения мелиорации и до проведения мелиорации.

В итоге необходимо сделать вывод о сроке окупаемости капитальных вложений и сравнить их с нормативными сроками, отметить целесообразность и эффективность запроектированных мероприятий.

Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки, написанной чернилами на стандартных листах. Записка начинается с задания, полученного студентом на занятиях.

Каждый чертеж и график располагаются в тех местах записки, где они необходимы по ходу расчетов и изложения текста.

Все страницы должны быть пронумерованы.

В конце указывается литература, использованная студентом в процессе его работы над курсовым проектом.

Алексанкин А.В., Дружинин Н.И. Мелиорация земель в Нечерноземной зоне Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации. Учебник. Под ред.

Е.С.Маркова. М.: Колос, 1981.

СНиП 2.06.03-85. Мелиоративные система и сооружения. М.: Госкомстрой Справочник. Осушение. Под ред. Б.С.Маслова М.: Агропромиздат, 1985.

СНиП-2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик.

М.: Госкомстрой СССР, 1985.

Агроскин И.И. Гидравлический расчет каналов. M-I.: Госэнаргоиздат, 1958.

Андреевская А.В., Кременецкий Н.Н., Панова М.В. Задачник по гидравлике.

Справочник. Мелиорация и водное хозяйство. Том I. Экономика. П.: Колос, Практикум по сельскохозяйственным гидротехническим мелиорациям. Под ред. Е.С.Маркова М.: Агропромиздат, 1986.