Проектирование осушительно -оросительной системы

Содержание:

 

Введение	2
1 Природно-климатические условия  и хозяйственное использование  участка	4
2 Выбор метода и способа осушения	5
3 Требования, предъявляемые к элементам  осушительно-оросительной системы  при проектировании	6
4 Проектирование осушительной части системы	8
- расчет глубины заложения дрен	8
- расчет притока воды к дрене	8
- расчет расстояния между дренами	9
-гидравлический расчет дрен  и коллекторов	10
- глубина и вертикальное сопряжение  элементов осушительной сети	12
5. Проектирование оросительной части системы	14
-выбор типа дождевальной машины	14
-расчет полива дождеванием	14
-гидравлический расчет оросительной  сети	15
-подбор насосно-силового оборудования напорной оросительной сети	17
Вывод	21

 

 

Введение

 

Мелиорация – «melioratio», улучшение. Мелиорация это изменение природных условий путем регулирования водного и связанного с ним воздушного питательного и теплового режима в почве, которые направлены на улучшение плодородия почвы или общего оздоровления местности.

Сельскохозяйственная мелиорация – это система организационно-хозяйственных и технических мероприятий по коренному улучшению неблагоприятных гидрологических почвенных и агроклиматических условий с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов.

 

Виды мелиорации:

• агротехнические,
• культурно-технические,
• химические,
• биологические,
• водохозяйственные,
• гидротехнические.

Агротехнические – улучшение структуры водно-физических свойств почвы и микрорельефа.

Культурно-технические – улучшение поверхности и конфигурации полей, первичное освоение.

Химические – улучшение химических и водно-физических свойств почвы.

Биологические –  повышение плодородия почвы, предотвращение водной и ветровой эрозии с помощью травяной и древесно-кустарниковой растительности.

Водохозяйственные – улучшение состояния водных объектов и качества воды.

Гидротехнические –  регулирование и управление водным режимом почв. Это отдельная отрасль мелиорации, требующая больших капиталовложений.

 

По соотношению осадков (Р) и  испарения (Е) вся территория СНГ делится на 5 мелиоративных зон:

1. гумидная (избыточное увлажнение) Р>Е в 1,2-2раз, анаэробный процесс почвообразования, обширная площадь болот и заболоченных земель, необходимо осушение и химическая мелиорация;
2. лесостепная Р≈Е (500-600мм в год), самая благоприятная зона, теоретически мелиорация не нужна, используют орошение при возделывании особо ценных культур;
3. степная Е>Р в 1,2 – 1,5 раза, представлена выщелоченными черноземами и темно-каштановыми почвами, требуется орошение;
4. сухостепная Е>Р в 1,5 – 2 раза, представлена светло-каштановыми почвами, требуется орошение, а также химические и биологические мелиорации;
5. аридная (острозасушливая) Е>Р в 2 и более раз, почвы пустынные, полупустынные, сероземы, ведение сельского хозяйства без орошения невозможно, необходимы растительные и химические мелиорации.

 

1 Природно-климатические условия и хозяйственное использование участка.

Участок, предусмотренный для проведения мелиорации, расположен в Московской области,  которая относится к гумидной зоне.

Московская область расположена в центральной части русской равнины. По рельефу равнина не однородная представляет собой волнистое плато с заболоченными понижениями, рассечена глубокими и широкими долинами рек. Речная сеть области довольно густая. Большинство рек относятся к бассейну реки Ока и ее притоков, и только на севере области к бассейну верхней Волги. Общим для всех рек является затопление пойм в среднем на 10-20 суток.

Климат области  характеризуется теплым летом и  умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Среднемесячная температура воздуха самого теплого месяца июля +15 +23 ⁰С, самого холодного месяца января –10 –12 ⁰С. Теплый период со среднесуточной положительной температурой имеет продолжительность от 206 до 216 суток.

Московская область  относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков 550-650 мм с колебаниями в отдельные годы 270-800 мм. Но данные осадки выпадают крайне неравномерно, поэтому возникает необходимость полива.

Изучаемый участок является частью поймы реки Карповка. На осушаемой почве предполагается ввести овощекормовой севооборот.

Так как Московская область относится к гумидной зоне, осадки в течение вегетации  выпадают неравномерно, поэтому целесообразно  использование двустороннего регулирования  водного режима.

 

2 Выбор метода и способа осушения

 

От метода и способа осушения зависит конструкция, расположение осушительной сети в плане.    

        Метод осушения  - это комплекс организационно-технических мероприятий, направленный на ликвидацию причины избыточного увлажнения или заболачивания.

По заданию источник переувлажнения – грунтовые воды, следовательно, имеется грунтовый тип водного  питания. Методом осушения будет  – понижение уровня грунтовых  вод.

Техническое осуществления метода осушения с целью создания оптимального водно-воздушного режима в осушаемом слое почвы для выращивания сельскохозяйственных культур называется способом осушения.

   Способ осушения принимаем закрытый горизонтальный дренаж. Достоинство способа: обеспечивает равномерное снижение уровня грунтовых вод, не препятствует проходу сельскохозяйственной техники и способствует высокому коэффициенту испарения.

 

 

 

 

 

 

a – норма осушения,

b – глубина заложения дрен,

В – расстояние между дренами.

 

      Основные элементы осушительной системы:

1. Осушаемая территория (часть поймы реки Карповка);
2. Водоприемник (река Карповка);
3. Регулирующая сеть (закрытые дрены);
4. Проводящая сеть (открытые магистральные каналы и закрытые коллекторы);
5. Ограждающая сеть (нагорные, нагорно-ловчие и ловчие каналы);
6. Гидротехнические сооружения (шлюзы-регуляторы, устьевые сооружения, смотровые колодцы);
7. Дороги, дорожные сооружения.

 

3 Требования, предъявляемые к элементам осушительно-оросительной системы при ее проектировании.

      Водоприемник должен полностью вмещать и своевременно отводить всю избыточную воду, поступающую из осушительной сети за пределы осушаемой территории.

      Закрытые дрены служат для приема избыточной воды из почвы и отвода ее в закрытые коллекторы. Дрены являются регулирующей сетью, поскольку непосредственно регулируют водно-воздушный режим.

Проектируют их с минимальным уклоном 0,002 и с длиной 50-250 м (опт. 150-200 м).

      Расстояние  между дренами (В) и глубина  заложения (в) определяются расчетами.

 

 

                                                                                               

 

 

 

 

 

   

 

 

НК – нагорный канал,

МК – магистральный канал,

К₁,К₂ – коллекторы,

В –расстояние между дренами,

l – длина дрены.

 

  Закрытые  коллекторы служат для приема воды из дрен и отвода ее в магистральные каналы.

 Их проектируют  с уклоном 0,0015-0,003 и длиной 400-1200 м. Расстояние между коллекторами определяется длиной дрен и способом подсоединения дрен к коллектору, углом подсоединения дрен к коллектору. Сопряжение дрен с коллектором, а также коллектора с магистральным каналом желательно устраивать под прямым углом и не острее 60°.

Коллекторы осушают  с обеих сторон по 20 м.

  

  Магистральный  канал служит для приема воды из открытых коллекторов и отвода ее в водоприемник. Магистральный канал проектируют по наименьшим отметкам местности. Русло канала должно совпадать с направлением паводка и иметь наименьшее число поворотов. 
      Открытые каналы проектируют только по границами полей либо севооборотов. Отрытые каналы осушают с обеих сторон по 50 м.

     

Ограждающая сеть служит для перехвата поверхностных и грунтовых вод, притекающих с соседних территорий. Может быть представлена нагорным, ловчим и нагорно-ловчим каналом.

 

 

 

Нагорный канал предназначен для  перехвата поверхностных вод. Глубина канала 1-1,5 м.

 

 

Ловчий канал –  ЛК – служит для  перехвата грунтовых вод. Глубина залегания более 1,5 метров.

 

 

 

 

 

 

Нагорно-ловчий канал предназначен для перехвата как поверхностных, так и грунтовых вод.

Ограждающие каналы проектируют только по границам севооборотов.

 

      Гидротехнические сооружения.

 

Шлюзы-регуляторы проектируют при  впадении магистрального канала в водоприемник, а также одного канала в другой для регулирования уровня воды.

Устьевое сооружение проектируют  при впадении коллекторов в магистральный  канал.

Смотровой колодец устанавливается  на закрытом коллекторе через каждые 400-600 метров, начиная от истока, для наблюдения за уровнем грунтовых вод.

     

Дороги и дорожные сооружения. Дороги проектируются по границам полей из расчета 1 дорога на 2 поля. В местах где дорожное полотно пересекает открытый водный поток устанавливаются трубы-переезды.

 

4 Проектирование осушительной части системы

Расчет глубины заложения дрен

 

                                                                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

 

 

                                         

 

 

 

 

b_др = a + h + d + bb_min, м

 

где а – норма осушения, т.е. требуемая глубина грунтовых вод, которая обеспечивает оптимальный водно-воздушный режим в корнеобитаемом слое (а = 0,5-0,6 м на начало вегетации) а=0,6м;

d – внешний диаметр дрен с учетом фильтрационной обсыпки (0,1 м);

h – прогиб кривой депрессии. Это кривая грунтовых вод, полученная в результате осушения, данная величина зависит от механического состава грунтов, так в моем примере почвы представлены средним суглинком, подстилаемым тяжёлым суглинком, следовательно h = 0,3 м;

b_min – мощность осушаемого слоя почвы, м

β - коэффициент уплотнения грунта;

bbmin - осадка грунта в результате осушения,

 

βb_min = β_с.с.* b + β_т.с.* b

βb_min = 0,07 * 0,5 + 0,03 * 0,5 = 0,05м

 

b_др = 0,6 + 0,3 + 0,1 + 0,05 = 1,05 м.

Расчет притока воды к дрене

 

      Приток воды к  дрене за расчетный период  определяется по формуле: 

          q = ; м/сут

q – приток воды к дрене (м/сут);

t _c – время сброса избыточных вод (10 суток);

m_c – избыточный слой воды, который необходимо удалить с поверхности и из активного слоя почвы за расчетный период (t).

                  m_c = H _b +  d + O – E, [м]

где H_b – слой воды, оставшейся на поверхности почвы в микропонижениях после снеготаяния. Для Московской области H_b = 0,02м;