Мелиоративные устройства сельскохозяйственных угодий

Курсовая работа на тему

Мелиоративные устройства сельскохозяйственных угодий

Цель  курсовой работы: расширить существующую пашню за счет освоения прилегающих угодий (кроме гослесфонда) в Московской области до 244 га. Участок будет использован под овощной севооборот  (210 га) с отводом до 15% под сенокосы и пастбища (34 га).

На пашне будет введен  овощной севооборот   7 полей по 30га, со следующими культурами:

1. Капуста  поздняя       30га                         
2. Морковь                     30га
3. Томаты                       30га   
4. Свекла столовая        30га
5. огурцы                        30га
6. Картофель                  30 га                                                                                                                                        

                          S = 210га

 

 

 

Средняя площадь поля  30га. Расширение существующих пашней будет проведено за счет следующих угодий:          

• S заливного луга 
• S  карликового угнетенного леса
• S  залежных земель

 

Для освоения этих угодий необходимо провести осушения (кроме луга) и культуртехнические мелиорации (срезка кустарников и уборка пней). Кроме того, для получения гарантированных урожаев, проектом предусмотрено устройство оросительной  сети для полива дождевальной колесной машиной «ОКА»

 

Для полива данной машиной  размеры полей севооборота должны соответствовать ее параметрам. Поэтому ширина поля должна быть кратной ширине захвата дождевальной машины (400м).

Длина поля определяется исходя из ее площади:

   где:                 
 

• L  - длина поля  (м)
• B - ширина захвата дож.машины (м)
• S_{ср.поля} - площадь поля (га)

Размеры полей не должны различаться по площади более, чем на 5%.

Общие капитальные затраты    ……………

Срок окупаемости   ………………………...

 

Выбор метода и  способ осушения.       

Метод осушения -  принцип  воздействия на причину переувлажнения назначается в зависимости от типа водного питания. Переувлажнения участка происходит в результате   близкого залегания уровня грунтовых  вод и притока воды с прилегающих  территорий. Следовательно, метод осушения заключается в понижении уровня грунтовых вод и перехвата воды, поступающей с прилегающих территорий. Способ осушения выбираем   на основании метода осушения и с/х использования участка. Пашню будем осушать с помощью закрытого  горизонтального   дренажа. А сенокосы и пастбища осушать с помощью открытых осушительных каналов, для перехвата воды, поступающих с прилегающих территорий   будут построены ногорно-ловчие каналы.

Схема осушительная, оросительная и дорожных сетей на участке

В состав осушительной сети входят:

1. Регулирующая сеть, которая  служит для приема и отвода воды непосредственно из почвы. Она состоит из  закрытых дрен на пахотных землях и открытых осушительных каналов на сенокосах и пастбищах.

Минимальный уклон дрен – i_min 0,002 , а открытых осушителей – i_min 0,0005. При минимальных уклонах длина дрен  назначается в пределах 100-200м, а каналов от 300-1500м. Расстояние  между каналами назначаем по техническим условиям, на схеме через 100м.

 

2. Проводящая сеть, которая служит для приема воды из регулирующей сети и отвода ее в водоприемник. Состоит из закрытых коллекторов и магистральных каналов. Закрытые коллекторы располагают в зависимости от уклонов осушаемого участка. При уклоне менее 0,005 рекомендуется использовать  поперечную схему расположения дренажа, т.е. коллекторы  располагаются по наибольшему уклону, а  дрены под углом к горизонталям.  Минимальный  уклон  закрытых  коллекторов i_min 0,0015- 0,002.                                                                               Длину коллекторов принимают в пределах 300 – 1000м.                                                      Коллектор принимает воду из дрен. Дрены к коллектору подсоединяются  под прямым или острым углом , но не менее 60⁰ . В зависимости от рельефа дрены подсоединяются к коллекторам с 1 или2 сторон. Вода из коллекторов поступает в открытые магистральные каналы. Трассы  магистральных каналов проводят по  наиболее пониженным местам участка. Они должны быть увязаны с границами полей севооборота.  Минимальный уклон каналов      i_min - 0,0003.
3. Ограждающая сеть служит для перехвата поверхностных  и грунтовых вод поступающих на участок с прилегающих территорий. Она состоит из нагорно-ловчих каналов. Каналы проводим по границам севооборотного участка.
4. Водоприемник необходим для приема  и отвода дренажных вод с участка. В качестве водоприемника  по заданию  будет использована  р. Пахра  (могут служить реки, ручьи, озера). Сброс воды с участка в водоприемник может осуществляться самотеком или с помощью насосов.                                                                                                                             

        Для полива культур в севообороте используем дождевальную машину «Ока».              

Основные параметры дождевальной машины следующие:

• Расход воды, л/с                                        100
• Ширина захвата, м                                    400 – 800
• Интенсивность дождя, мм/мин                0,3
• Давления набор воды, м                            50
• Расстояние  между гидрантами, м           36

Оросительная сеть состоит  из насосной станции, магистрального трубопровода (МТ), полевых оросительных трубопроводов (ПТ), расположены по длине поля через 800м Вода из полевых  трубопроводов  к дож.машине поступает  по гидрантам  расположенных через 36м по длине  полевых оросителей. При составлении  схемы оросительной сети необходимо стремиться к минимизации к общей  протяженности оросительных  ПТ. Для вывоза продукции с участка  и обслуживания  осушительно –  оросительной сети предусматривается  сеть улучшенных дорог.  Дороги располагаем  таким образом, чтобы обеспечивался подъезд к насосной станции и вывоз продукции с каждого поля севооборота.

Дороги размещают вдоль  магистральных осушительных каналов  и границам  полей севооборота. Число пересечение дорог с  каналом должно быть минимальным. В  местах пересечения дорог с каналами предусматривают трубчатые переезды.  При  проектирование  дорожной сети учитывается расположение усадьбы  или пункт  куда вывозится  продукция.

                       Схема  осушительно – оросительных сетей показаны на плане

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условные  обозначения    осушительно – оросительной сети на участка:

Осушительная  сеть

Мк У-1  магистрально – осушительный канал

НЛК-1 нагорно – ловчий канал

ОК -1       осушительный  канал

К-1            закрт.коллектор

Д-1              дрена

                    устьевые сооружения

      смотровой колодец

                   трубчатый переезд

Оросительная  сеть

МТ      магистральный оросительный трубопровод 

ПТ      полевой оросительный трубопровод

           гидрант

           распределительный колодец

           Насосная станция

           Улучшенная дорога                    Усадьба

Расчет режима осушения

Осушительная сеть на участке  должна обеспечивать УГВ к началу посева на 40-50 см. К концу 1-го месяца вегетации она должна быть на глубине 60-80 см, 80-100см в сопальный период. Параметры осушительной сети рассчитываются на самый напряженный период ее работы. Этим периодом в данном р-не – предпосевной : с окончания паводка до начала посевных работ (его протяженность 10-15 суток) Напряженность периода определяют по величине модуля дренажного стока, который имеет размерность –л/сек/га. Величину модуля определяют в следующей последовательности:

1. Определяют слой воды, который необходимо отвести с участка за предпосевной период.

 

ω= Hв+δ*a + ΣОс –ΣЕ  где:

Нв – слой оставшейся воды на поверхности почвы схода  паводка

Нв = 0,02-0,03м,  принято Нв=0,02м

δ = 0,1(коэффициент водоотдачи)

a = 0,5 (норма осушения)

ΣОс = ΣЕ

ω= Hв+δ*a

ω = 0,02+0,1*0,5 =0,07

 

 

2. Определяем слой воды, который необходимо отвести за сутки

         q=                 q== 0,0047 м/сутки

 

3. Определяем величины модуля дренажного стока

 

        q₀= 116*0,0047=0,5452  л/сек/га           (116 переводной коэффициент)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение параметров осушительной сети

 

Основные параметры осушительной сети – расстояние и глубина между  дренами, необходимый диаметр труб для дрен и коллекторов.

Расстояние между дренами  определяют расчетом и на основании  рекомендаций НИИ. Расчет между дренами  расстояние проводили по теоретической  зависимости, полученной для данных гидрогеологических условий.

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитываем расстояние между дрен  по формуле Аверьянова:

В = 2Н  L       где:

Н  - среднедействующий  напор воды на дрены

Н = h + 0,6 * a = 0,2 + 0,6 * 0,5 = 0,5 м

Кф – коэффициент фильтрации   Кф = 0,9 м/сутки

q = 0,0047 м/сутки

Т – расстояние от центра дрены до водоупорного слоя

Т = 2м

L -  коэффициент вскрытия водоносного горизонта

L = 0,7

В = 2*0,5 35 м   

 

По техническим условиям и нормам проектирования осушительных систем, расстояние между дренами  для торфяных почв рекомендуется  принять 20-25м. На основании расчета  и  рекомендации окончательное расстояние между дренами принимают равным

(25 + 35)/2= 30 м     

  В = 30м

Глубина заложения дрен  при данном расстоянии между ними  составит

 h_др = a+h+_ос

_ос  – осадка грунта после осушения    _ос = 0,1 м

h_др = 0,5+ 0,2+ 0,1 = 0,8 м

Расстояние между открытыми  осушительными каналами   на лугах принято по техническим условиям для торфяников в пределах   В= 100-125м. 

 В=110м

Глубина осушительных каналов  назначается равной глубине дрен = 0,8 м.

 

Гидравлический  расчет элементов осушительной сети

Гидравлический расчет проводят с целью определения наполнения глубины каналов и подбора диаметра труб для дрен и коллекторов. Гидравлический расчет открытых каналов проводят при S осушения не менее 500га, т.к. площадь осушение по заданию меньше 500га  - расчет не нужен.

Закрытая осушительная сеть (дрены, коллекторы) должны работать в  безнапорном режиме  при полном заполнении труб водой.

Для устройства дрен будем  использовать гончарные трубы диаметром 50мм. Расчетом проверяем режим работы дрен длинной   ₌₂₀₀м и i_min =0,002.  По таблице гидравлических расчетов труб  максимальная пропускная  способность дренажных труб составляет                5см и i_min = 0,002   → Q_max =39 л/сек

Фактический приток к дрене  определяем по выражению

Q _дрены (фактич.) =q₀ *S

S – площадь осушаемой одной дрены

S=

Q _дрены (фактич.) = 0,5452 *0,6 = 0,33 л/сек

Сравним фактический приток в дрене с максимальной пропускной способностью

Q_max 39 л/сек  > Q_факт0,33 л/сек     Это значит , что дрены будут работать в безнапорном режиме.

 

 

 

Для устройства коллекторов  будем использовать гончарные трубы  диаметром 10см и более.

Расчет по подбору  диаметра труб для коллекторов проводим для  самого длинного коллектора

К-1   _кол.= 15см  50*15=750 м                    i_кол.

Определяем расход воды в  устье коллектора:

Q_{кол (устье)} = q₀*S_кол.        

S_кол.  =   15*50*8*50/ 10000=30 га

Q_{кол.(устье)}   =  0,5452* 30 = 16,3 л /сек   _{коллектора}                            

По таблице для гидравлического  расчета дренажных труб по уклону и расходу воды в устье коллектора подбирают необходимый диаметр  труб, который будет уложен в устье  коллектора   (диаметр  = 25). Для  устройства коллекторов потребуются  трубы следующих диаметров:

10см   12,5см   15см  17,5  20см   25см по ГОСТу.

 

Длина участка с одинаковым диаметром труб составит:

_{участка} =       ₌₁₂₅ м 

 

 
 
Вертикальное  сопряжение элементов осушительной сети

Элементом осушительной сети в вертикальной плоскости  должны располагаться так , чтобы был  обеспечен самотек дренажных  вод. Для этого дрены с коллектором соединяют внахлест.

                                 _дрена

          h_колл  

 _{коллектор}

h_кол = h_др  + _кол(внешний)        0,8 + (0,175+ 0,03) =0,978 м 1м

Коллекторы соединяют  с магистральным каналом так, чтобы низ коллекторной трубы  был выше горизонта воды в канале на 20…30см.

                        0,2-0,3            _{коллектор}        h_МКУ-1 =h_кол  +h_{наполнение}  + _запаса

    h_МКУ -1 h_{наполн 0,3}                           h_МКУ-1 = 0,98 +0,3 + 0,3 = 1,58 1,6 м

Магистральный канал соединяется  с водоприемником таким образом, чтобы уровень воды в канале был  выше уровня воды в водоприемнике  не менее 10см.

 

 

 

 

Предварительный анализ показывает , что уровень воды в канале……..м  выше, чем уровень воды в реке 21,5м, что больше на ……, это значит ,что сток будет свободным.

Для окончательного анализа  соединения канала с рекой необходимо построить продольный профиль по оси магистрального канала. Из которого видим, что дренажная сеть будет  работать  без затопления.