Реферат: Гидромелиорация, её сущность

--PAGE_BREAK--                                                                                         III.      Определение глубины каналов
Глубина осушительных каналов зависит от интенсивности осушения, характеристики торфа, его мощности, подстилающей торф породы.

Сначала определяем глубину осушителей. При мощности торфа более 1,3 м глубина осушительных каналов принимается равной 1,0 м после осадки торфа.

После осушения болот происходит осадка торфа и, следовательно, проектная глубина каналов (Тпр) будет больше глубины после осадки торфа (Тос). Проектную глубину каналов определяем по формуле:
Тпр=m • Тос, где

Тпр – проектная глубина каналов, м;

m – коэффициент, зависящий от типа торфа (определяется по таблице №1 методических указаний);

Тос – глубина каналов после осадки торфа, м.
Значение величины коэффициента m                    Таблица 3



Таким образом, задание на курсовой проект:

Тип болот – переходный, плотность торфа – плотноватый, коэффициент m=1,32.

Следовательно, проектная глубина осушительных каналов будет равна
Тпрос=m• Тосос

Тпрос=1,32 • 1,0 =1,32 м
Глубину собирательных каналов как правило принимают больше на 0,1 – 0,2 м глубины осушительных каналов после осадки торфа. Таким образом, глубина собирательных каналов принимается после осадки торфа равной:
Тсобос=Тосос + 0,1

Тсобос=1,0+0,1=1,1 м
Следовательно, проектная глубина собирательных каналов будет равна:
Тпрсоб= m • Тсобос

Тпрсоб=1,32 • 1,1=1,452 м
Глубину магистрального канала принимают на 0,2 – 0,3 м больше глубины собирательных каналов после осадки торфа, она будет равна:
Тмос=Тсобос+ 0,2

Тмос=1,1+ 0,2=1,3 м
Проектная глубина магистрального канала будет равна:
Тпрм=m • Тмос

Тпрм=1,32 • 1,3=1,72 м
Таким образом, глубина каналов на осушительной системе принимается равной:

Наименование каналов

Тпр, м

Тос, м

Осушители

Собиратели

Магистральный канал

1,32

1,45

1,72

1,0

1,1

1,3

                                                 IV.      Определение расстояний между осушителями
Для определения расстояний между осушителями используем таблицу 2 методических указаний


                             Расстояния между осушителями при осушении лесных земель
Таблица 2(метод.указаний)

Группа типов леса

Глубина торфа, м

Подстилающий почву грунт

Расстояние между осушителями, м

1

2

3

4

Переходный (мезотрофный) тип заболачивания

Сосняки

Ельники

Лиственничники

Смешанные насаждения, осоково и травяносфагновые

более 1

для всех грунтов

130-160



На основании данного задания по курсовому проектированию: тип водного питания – мезотрофное – соответствует переходному типу болот с глубиной торфа более 1 м, при группе типов леса – Ельник сфагновый – принимаем расстояние 145 м.

В таблице 2 расстояния даны для глубины осушителей после осадки торфа 1 м, при большей глубине применяем поправочный региональный коэффициент равный 0,95.

С учётом поправочного коэффициента расстояние между осушителями принимаем равным: 145 • 0,95=137,75≈138 м.

Таким образом на осушительной системе в курсовом проекте предусматривается строительство 28 осушителей общей протяженностью 28000 м.

    продолжение
--PAGE_BREAK--                                          V.      Проектирование осушительной системы на плане


Для отвода и сбора воды из осушителей в курсовом проекте предусматривается строительство собирательных каналов. Поскольку наша осушительная система расположена в четырёх кварталах размерами 1 х 1 км, общей площадью 400 га.

В соответствии с общими правилами собиратели проектируется построить с верховой стороны просек смежных кварталов.

Предусмотрено строительство четырёх собирательных каналов общей протяженностью 4000 м.

В курсовом проекте для отвода воды в целом из осушительной системы проектируется построить один магистральный канал общей протяженностью 1140 м.

На осушительной системе проектируется также строительство гидротехнических сооружений, они состоят из противоположных водоёмов, мостов, трубопереездов и дорожной сети.

В курсовом проекте предусматривается строительство трёх противопожарных водоёмов.

Дорожную сеть проектируется построить на осушительной системе вдоль магистрального канала протяженностью 1140 м, вдоль собирательных каналов №№1, 2,3,4 протяженностью 4000 м и вдоль осушителей №№3, 10, 24 протяженностью 2000 м.

Таким образом, на осушительной системе будет построена дорожная сеть общей протяженностью 7140 м.

Строительство мостов проектируется произвести по магистральному каналу.

Трубопереезды будут построены при пересечении осушителей с собирательными каналами.

Следовательно, на осушительной системе будет построено 2 моста и 3 трубопереезда.

                 VI.      Построение продольного профиля собирательного канала
Продольный профиль строится для собирателя №2. для определения отметок поверхности, разбиваем собиратель на пикеты через 100 м, получаем 10 пикетов. По отметкам горизонталей интерполяцией определяем отметки поверхности на каждом пикете с точностью до 0,01 м.








--PAGE_BREAK--                                         VIII.      Гидрологический и гидравлический расчёты
Гидрологический и гидравлический расчёты проводят с целью определения ширины по дну крупных проводящих каналов. Непосредственно ширина каналов по дну находится гидравлическим расчётом. В этом расчёте ширина канала по дну определяется методом подбора и принимается такой чтобы в расчётный период канал отводил всю поступающую воду и уровень воды в нём не превышал бы расчётного горизонта. Следовательно, расход воды с водосборной площади (Qв) в этот период должен быть равен расходу воды по каналу, т.е. пропускной способности канала (Qк). На осушаемой площади в расчётный период корнеобитаемый слой почвы не должен подтапливаться. Поэтому должно быть соблюдено равенство Qв=Qк.

Поскольку    Qв=qр• F, а       Qк=ω • υ, должна проектироваться такая ширина канала, чтобы в расчётный период соблюдалось равенство
qр• F= ω • υ, где

qр– расчётный модуль стока, л·сек/га;

F– площадь водосбора, га;

ω – поперечное живое сечение канала, м2;

υ – скорость течения воды в канале, м/с.


                        Гидрологический расчёт
При гидрологическом расчёте нужно решить три вопроса:

1.     На какие воды производить расчёты, т.е. определить расчётный период и расчётную обеспеченность.

2.     Как определить расчетный модуль стока.

3.     Каким принять положение расчётного горизонта воды в канале.

Для создания на осушенных землях оптимального водно-воздушного режима важнейшим требованием является освобождение от гравитационной влаги корнеобитаемой зоны почвы к началу роста корней древостоя, предотвращение даже кратковременного затопления этой зоны на протяжении всего периода вегетации.

Чтобы выполнить эти требования расчётный модуль стока должен быть больше самого высокого его значения, вычисленного на данный период. Поскольку  подтопление корневых систем в период весеннего половодья не наносит существенного вреда древесным растениям и является на осушенных лесных землях допустимым, расчётное значение модуля стока допустимо принимать меньше максимального.

Этим двум условиям отвечает послепаводковый модуль стока, в связи с чем, при осушении лесных земель расчёты следует проводить на послепаводковые воды, а в качестве расчётного времени принимать весну.

Расчётные модули стока при осушении лесных земель принимают с обеспеченностью 25%, при осушении лесопарков 10%.

При такой обеспеченности модули стока равные расчётному или превышающие его будут наблюдаться, в среднем, соответственно, 1 раз в 4 года или 1 раз в 10 лет.

Для упрощения, в курсовом проекте за расчётный период принимаем лето, и расчёт производим на средневысокие летние воды, модуль стока которых рассчитываем по формуле А.А. Дубаха:

qр=<img border=«0» width=«143» height=«49» src=«ref-2_928696095-451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">, где
qр– расчётный модуль стока, л·сек/га;

F– площадь водосбора, га;

i– средний уклон канала (местности);

k– коэффициент прихода-расхода влаги.
Для Ивановской области k= 1,1
Следовательно, расчётный модуль стока на осушительном участке будет равен:
qр=<img border=«0» width=«169» height=«49» src=«ref-2_928696546-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">=0,14 л·сек/га
Положение расчётного горизонта воды принимается ниже бровки канала после осадки торфа при осушении лесных земель на 0,2-0,3 м, при осушении лесопарков на 0,3-0,4 м.

Расход воды с водосборной площади составит:
Qв= qр• F

Qв=0,14 • 12000=1680 л·сек=1,68 м3/га.


                        Гидравлический расчёт
Подбор ширины магистрального канала по дну (b) начинают обычно с минимального значения, т.е. 0,4 м. При этой ширина определяют скорость течения и расхода воды, для чего находим следующие показатели необходимые для расчёта:

1.     Площадь поперечного живого сечения (ω), т.е. часть поперечного сечения занятого водой, которую вычисляем по формуле:

ω=(b+ m• hпр)• hпр, где

m– коэффициент откоса;

b– ширина канала по дну, м;

hпр– расчётная глубина воды в канале, м.
Расчётная глубина воды в канале принимается ниже бровки канала после осадки торфа на 0,3 м.

В курсовом проекте проектируется глубина уровня воды в канале 1,0 м, т.к. глубина магистрального канала после осадки торфа равна 1,3 м.

Коэффициент откоса для магистрального канала равен 1,0.

Задаём ширину канала по дну 1,0 м, тогда

ω=(1,0 + 1,0 • 1,0)• 1,0=2 м2
2.     Смоченный периметр (χ) определяем по формуле:
χ= b + 2hпр•<img border=«0» width=«57» height=«27» src=«ref-2_928697105-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
 χ= 1,0+ 2•1,0•<img border=«0» width=«61» height=«29» src=«ref-2_928697284-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">=3,83 м
3.     Гидравлический радиус определяем по формуле:

<img border=«0» width=«47» height=«44» src=«ref-2_928697479-176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

<img border=«0» width=«105» height=«44» src=«ref-2_928697655-300.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"> м
4.     Скоростной коэффициент (с) определяем по формуле Н.Н.Павловского:

<img border=«0» width=«71» height=«41» src=«ref-2_928697955-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"> , где

n– коэффициент  шероховатости русла, принимаем  для торфяников равным 0,3;

y– переменная величина показателя степени при радиусе меньше метра, определяем по формуле:

y=1,5•<img border=«0» width=«25» height=«24» src=«ref-2_928698166-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
y=1,5•<img border=«0» width=«44» height=«27» src=«ref-2_928698286-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">=0,26, тогда
<img border=«0» width=«117» height=«44» src=«ref-2_928698451-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">=28,12

5.     Скорость течения воды определяем по формуле равномерного движения воды в открытых водотоках (формула Шизи):
υ =<img border=«0» width=«65» height=«24» src=«ref-2_928698763-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">, где

υ– скорость течения воды, м/с;

R– гидравлический радиус, м;

i– уклон дна канала в рассчитываемом сечении.

υ=<img border=«0» width=«148» height=«27» src=«ref-2_928698948-345.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">=0,79 м/с
6.     Расход воды (м3/сек) канала рассчитываем по формуле:
Qк=ω•υ, где

ω – поперечное живое сечение канала, м2;

υ – скорость течения воды в канале, м/с.
Qк=2•0,79=1,58 м3/сек
Полученный расход сравниваем со значением расчётного значения воды с водосборной площади Qв. При сравнении этих значений допускается расхождение ±10%. В наших расчётах эта разница составила:

Qв – Qк=1,68 – 1,58=0,10 м3/сек и составила  6%.

    продолжение
--PAGE_BREAK--                                                                      IX.      Определение объёмов земляных работ
Объём выемки грунта собирателя №2 вычисляем между каждой парой последующих пикетов по формуле:

V=(F1+ F2)•l/2, где

F1,F2– площади поперечных сечений канала на двух соседних пикетах, м2;

l– расстояние между пикетами, м;

V
– объём выемки грунта, м3.
Площади поперечных сечений на каждом пикете вычисляем как площади трапеции по формуле:

F=(B+ b)•Tпр/2, где

B,b– ширина канала по верху и по дну, соответственно, м;

Тпр – проектная глубина канала, м.
Ширину каналов по верху на каждом пикете вычисляем по формуле:

В=2•m•Тпр+ b

Полученные данные по собирателю №2 приведены в таблице 5.
Ведомость объёмов земляных работ по устройству собирателя №2

Таблица 5

№№ пикетов

Глубина канала, м

Ширина канала, м

Площадь поперечного сечения, м2

Средняя площадь поперечного сечения, м2

Растояние между пикетами, м

Объём выемки грунта, м3

Коэффициент откоса

по дну (b)

по верху (В)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

1,45
1,43
1,41
1,39
1,39
1,39
1,39
1,40
1,41
1,43
1,45

0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4

2,58
2,55
2,52
2,49
2,49
2,49
2,49
2,50
2,52
2,55
2,58

2,45
2,11
2,06
2,01
2,01
2,01
2,01
2,02
2,06
2,11
2,45



2,28
2,09
2,04
2,01
2,01
2,01
2,02
2,04
2,09
2,28



100
100
100
100
100
100
100
100
100
100



228
209
204
201
201
201
202
204
209
228

0,75

∑=2087 м3
Объём земляных работ по устройству собирателей №№ 1,3,4 рассчитываем по формуле:

V=(В+ b)• Тпр•L/2, где

L – длина канала, м
Vс1=Vс3=2151 м3, Vc4=2160 м3

Всего объём земляных работ по собирателям равен:

Vобщ= Vс1+ Vс2+ Vс3+ Vc4

Vобщ=8549 м3
Объём земляных работ по устройству осушителей  рассчитываем аналогично собирателям.

Объём земляных работ осушителям впадающим в собиратель №1 равен 11879 м3.

Объём земляных работ осушителям впадающим в собиратель №2 равен 11879 м3.

Объём земляных работ осушителям впадающим в собиратель №3 равен 10074 м3.

Объём земляных работ осушителям впадающим в собиратель №4 равен 11879 м3.

Общий объём земляных работ по осушителям равен 45711 м3.
Расчёт объёма земляных работ по устройству магистрального канала.

Сначала находим ширину канала по верху по формуле:

В=2•m•Тпр+ b

Затем вычисляем объём по формуле:

V=(В+ b)• Тпр•L/2

Таким образом объём земляных работ по магистральному каналу составляет:

В=2•1,0•1,72+ 1,0=4,44 м

V=(4,44+ 1,0)• 1,72•1140/2=5333 м3
Объём земляных работ по устройству водоёмов определяем по формуле:

Vв=a•b•c, где

a,b,c – ширина, длина и глубина водоёма, соответственно, м.

В курсовом проекте запроектировано строительство трёх водоёмов глубиной 3 м, шириной 20 м, длиной 20 м.

Следовательно, объём земляных работ по ним равен

Vобщ= V1+ V2+ V3

V1=V2=V3

V1=20•20•3=1200 м3

Vобщ= V1+ V2+ V3=3600 м3

Общие данные по объёмам земляных работ приведены в таблице 6.
Сводная ведомость объёмов земляных работ по всей осушительной сети

Таблица 6

№ пп

Наименование канала

Длина канала, м

Глубина канала, м

Ширина канала, м

Площадь поперечного сечения, м2

Объём выемки грунта, м3

Коэффициенты откосов

по дну (b)

по верху (В)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
2

Магистральный канал

Собиратели:1

2

3

4

1140
995,6

1000

995,6

1000

1,72
1,45

1,45

1,45

1,45

1,00
0,4

0,4

0,4

0,4

4,44
2,58

2,58

2,58

2,58

4,68
2,16

2,16

2,16

2,16

5333
2151

2087

2151

2160

1,0
0,75

0,75

0,75

0,75

Итого по проводящей сети:                                                                           13882

3

Осушители: квI

квII

квIII

квIV

6981,8

6981,8

5984,4

6981,8

1,32

1,32

1,32

1,32

0,3

0,3

0,3

0,3

2,15

2,15

2,15

2,15

1,62

1,62

1,62

1,62

11879

11879

10074

11879

0,7

0,7

0,7

0,7

Итого по регулирующей сети:                                                                       45711

Всего по проводящей и регулирующей сети                                               59593



После того как мы суммарное количество объёмов земляных работ которое равно 59593 м3, определяем объём выемки грунта на 1га осушаемой площади. Поскольку общая площадь осушаемой территории составляет 400га, объём выемки грунта на 1га составит:

Vобщ/F

По магистральному каналу 5333/400=13,33 м3/га

По собирательным каналам 8549/400=21,37 м3/га

По осушительным каналам 45711/400=114,28 м3/га

Всего по проводящей и регулирующей сетям:
W= Vобщ/F=59593/400=148,98 м3/га

    продолжение
--PAGE_BREAK--