Гидротехнические мелиорации земель для садово-паркового и ландшафтного строительства

     Расположение  транспортирующих собирателей и  дренажных коллекторов должно  отвечать некоторым условиям. Они должны трассироваться по границам полей севооборота, севооборотных участков. При трассировании транспортирующих собирателей и коллекторов надо учитывать последующее размещение регулирующей сети. Уклоны для транспортирующих собирателей следует принимать не ниже 0,0004, а при плоском без уклонном рельефе – 0,0003. Уклон дренажного коллектора должен быть не менее 0,002, чтобы предотвратить заиление и закупорку трубы коллектора.

     В случае  ограждения осушаемых земель  от поступления поверхностной воды, стекающей с вышележащего водостока, проектируются нагорные каналы. Они прокладываются вдоль верхней границы осушаемой территории, у подножия склона с уклонами 0,0003 – 0,0005, вода из нагорных каналов сбрасывается в проводящую сеть осушительной системы.

     Регулирующая  осушительная сеть состоит из  сети каналов и дрен для  сбора избыточной поверхностной  и грунтовой воды, непосредственно  на осушаемой площади, для создания  и поддержания в корнеобитаемом  слое оптимального водно-воздушного режима, отвода собранной воды в проводящую сеть. 

     Наиболее  совершенным типом осушительной  сети является закрытая осушительная  сеть, в основе которой лежит  регулирующая сеть в виде закрытых  дрен.  Дрена – закрытый канал,  на дне которого укладывается водопроводящий материал. Наибольшее применение на практике осушения находит гончарный дренаж: керамические трубки длиной 93 см., диаметром от 5 до 25 см. укладываются на дно траншеи впритык одна к другой.

     Расположение  дрен в плане должно обеспечивать максимальный перехват почвенно-грунтовых и поверхностных вод.

 

     Расстояние  между дренами считается по формуле:

 

D=17,3	K ∙ T ∙ H (H - Z)	,  м
	C ∙ Z

 

где  Н – глубина  закладки дрены, м;

       Z – норма осушения, м;

       T –продолжительность понижения уровня грунтовых вод, сут.

       K – Коэффициент фильтрации, м/сут;

       C – коэффициент водоотдачи, %.

 

D=17,3	0,8 ∙ 7 ∙ 1,2(1,2 – 0,6)	= 14,5 м
	8 ∙ 0,6

 

 

 

 

    Длина дрены  не должна превышать 200-250м,  а уклон должен быть не менее  0,002.

 

2.4. Гидрологические и гидравлические расчеты

 

Определяем  потребительский расход магистрального канала   (Q _{мк потр.}):

 

Модуль поверхностного стока:

qпов  =	3,8	, л/с с 1 га
	4√S вод

 

q пов  =	3,8	=0,68 л/с с 1 га
	4√1000

 

                   

                                      

 

                                      

Приток воды с водосбора:

                         Q _вод = S вод.*q = 1000*0,68=680  л/с

 

Модуль дренажного стока:

q дрен   =	A *µ *ν	, л/с с 1 га
	8,64

 

q дрен =	12*0,6*0,6	= 0,5 л/с с 1 га
	8,64

 

 

 

 

Расход дренажного коллектора:

                     Q _колл  =  F _колл.* q _дрен.=11,5*0,5=5,75 л/с=0,00575 м³/с

                    

Диаметр коллектора:

d =

1     5√ Qколл 2 3      5√ iколл

,  м

d =

15√0,005752 35√0,0031

= 0,15 м

 

 

 

Суммарное количество дренажного стока:

                        ∑Q_колл  = q_дрен*S _уч.=0,5*196 = 98 л/с

 

Потребный расход магистрального канала:

                        Q _{мк потр.} = Q_вод   +  ∑Q_колл = 680 + 98 = 778 л/с = 0,778 м³/с

 

Определяем расчетный расход магистрального канала (Q _{мк. расч)}:

 

         Он должен быть больше потребного расхода (Q _{мк. потр.}) на 5 %.

1. h = 0,85 м  (глубина канала)
2. m = h*J, м (заложение откоса)

     m = 0,85*1 = 0,85 м

3. b = 0,4 м (ширина канала по дну, равна ширине ковша экскаватора)
4. a = 2m + b,  м (ширина канала по верху)

a = (2*0,85) + 0,4 = 2,1 м

5. n =√ h² +  m², м (длина откоса)

          n = √0,7225+0,7225 = 1,45 м

     6.  P = 2n + b, м (смоченный периметр)

P = (2*1,45) + 0,4 = 3,3 м

 

F =	a + b	* h, м2 (площадь поперечного сечения канала)
	2

 

7.

 

F =	2,1+0,4	* 0,85 = 1,06 м2
	2

 

 

  

 

R=	F	, м  (гидравлический  радиус)
	P

 

R=	1,06	= 0,32 м
	3,3

 

    

   8.

 

 

С =	87	(скоростной коэффициент Базена)
	1 +  γ/ √R

 

 

   9.  

 

 

         γ – коэф. шероховатости русла канала = 1,5

С =	87	= 24
	1 + 1,5/√0,32

 

 

   10. V = C * √R*√ i_мк , м/с (скорость течения воды в канале)

          V = 24*√0,32*√0,0031 = 0,76 м/с

 

   11.  Q _{мк. расч} = F*V,  м³/с

          Q _{мк. расч} = 1,06*0,76 = 0,806 м³/с

      Он должен  быть больше Q_{мк. потр} на 5%. Если Q _{мк. расч} окажется меньше Q_{мк. потр}, то следует увеличить глубину магистрального канала (h) все расчеты повторить.

    Если   Q _{мк. расч}    окажется значительно больше   Q _{мк потр} , то глубину канала нужно уменьшить и все расчеты повторить снова.

          0,806 > 0,778 на 5%

          Q _{мк. расч} > Q _{мк потр} на 5%

     Для облегчения  расчетов ниже приводятся ориентировочные  значения коэффициентов заложения откосов (J)  и глубин канала (h), соответствующие механическому составу грунта.

Механический состав грунта	h, м	J
Тяжелый суглинок	0,9	1,00
Средний суглинок	0,8	1,25
Легкий суглинок	0,7	1,50

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Построение продольных профилей дрен, коллектора, транспортирующего собирателя и магистрального канала

 

   Вычерчиваем продольные профили:

    а) двух дрен, впадающих в начале и в конце  коллектора;

    б) одного  коллектора, впадающего в транспортирующий  собиратель;

    в) одного  транспортирующего собирателя, впадающего в магистральный

        канал;

    г) магистрального  канала.

    Построение профиля следует вести с увязкой их в вертикальной плоскости на одном листе миллиметровой бумаги шириной 0,3 и длиной 0,8 - 1,0 м. с одной вертикальной шкалой отметок поверхности земли и одним основанием, включающем показатели:

1. отметок поверхности земли
2. отметок глубины траншеи (выемки)
3. отметок дна траншеи (канала)
4. уклонов
5. расстояний
6. пикетов
7. планов

 

3. Проект орошения овоще-кормового  севооборота с подачей воды из реки

 

 

3.1. Проектирование оросительной системы и орошаемого севооборота.

     Вычисление общей площади и  возможного количества полей  на участке. 

     Общая площадь составляет 196 га.

     Количество  полей – 8 (4 поля по 23 га, 4 поля  по 26 га)

    

Подбор дождевальных машин для орошения участка

    Для орошения можно применить среднеструйные дождевальные машины -  ДКШ – 64,  ДФ – 120.

 

Схема севооборота  с предварительными культурами.

1. Однолетние травы с подсевом многолетних трав.
2. Многолетние травы I года пользования на сенаж.
3. Многолетние травы II года пользования на сено.
4. Многолетние травы III года пользования на семена.
5. Картофель.
6. Морковь.
7. Капуста.
8. Кормовая свекла.

 

3.2. Программирование урожаев по водному и питательному режимам

 

Чтобы получать запланированные урожаи культур при наименьших затратах, необходимо, согласно законам земледелия, создать для растений оптимальные  сочетания и значения факторов жизни растений. В природе такие условия встречаются редко, поэтому человек должен сам регулировать эти факторы.

 

Определение возможной урожайности культур  при естественном увлажнении и дополнительной потребности в поливной воде для  получения плановой урожайности.

     1. Е_план = У_план * К, м³/га

2. М_орос = Е_план – Е_ест , м³/га

3. Е_ест = W_прод+W_ос+W_гр, м³/га

4. W_прод = 100*Н*А(В_нв-В_вуз), м³/га

5. W_ос=Р*а*10, м³/га

6. W_гр=W_гр-сут*Д_вег, м³/га

7. m = 100*H*A(В_нв-В_ппв), м³/га

8. n = M/m, раз

9. У_ест = Е_ест/К, т/га

Где Е_план  - плановое суммарное водопотребление, м³/га

У_план – плановая урожайность культур, т/га (прил.)

К – коэффициент водопотребления, м³/т (прил.)

М – оросительная норма, м³/га

Е_ест – возможное суммарное водопотребление за счет естественного увлажнения, м³/га

W_прод - запас продуктивной влаги к началу вегетации, м³/га

W_ос – количество воды, поступившее с осадками за вегетационный период, м³/га

W_гр – количество воды, поступившее из грунтовых вод за вегетационный период, м³/га

m – поливная норма, м³/га

n – количество поливов, раз

У_ест – возможная урожайность при естественном увлажнении, т/га

Н – глубина исследуемого слоя почвы, м

А – объемная масса  исследуемого слоя почвы, г/см³

В_нв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, в процентах от массы АСП

В_вуз – влажность почвы, соответствующая влажности устойчивого завядания, в процентах от массы АСП

а – коэффициент использования  осадков = 0,6-0,8

Р – сумма осадков  за период вегетации культуры, мм (прил.)

W_гр-сут – суточный расход воды из грунтовых вод (м³/га. сут), зависящий от глубины залегания грунтовых вод и механического состава почвы (прил.)

Д_вег – продолжительность вегетационного периода культур, суток (прил.)

10 – коэффициент пересчета  осадков из мм в м³/га

В_ппв – предполивная влажность почвы, в % от НВ (прил.)

 

Таблица 1.   Расчет возможной урожайности культур  при естественном увлажнении и 

Культуры	Площадь, га	Суммарное водопотребление за счет естественного  увлажнения, м3/га				Коэффициент водопотребления, м3/га	Возмож. урожайность при ест. увлажнении, т/га	Плановая урожайность, т/га	Плановое суммарное водопотребление, м3/га	Оросительная  норма, м3/га	Поливная норма м3/га	Количество поливов, раз	Потребность поливной воды на всю площадь, тыс. м3
		Запас продуктивной влаги в почве	Поступление в период вегетации		Всего
			С осадками	Из грунтовых вод
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Однолетниие травы с подсевом многолетних трав	23	1368	1344	320	3032	120	25	20	2400	-632	270	-	-
Многолетние травы  I г.п.	23	1368	2128	480	3976	100	38	40	4000	24	270	1	1
Многолетние травы II г.п.	23	1368	2128	480	3976	110	36	45	4950	974	270	4	22
Многолетние травы III г.п.	23	1368	2128	480	3976	120	33	50	6000	2024	270	7	47
Картофель	26	1368	1656	360	3344	120	28	40	4800	1456	270	5	38
Морковь	26	1368	2128	480	3976	100	40	50	5000	1024	270	4	27
Капуста	26	1368	2232	480	3976	80	50	100	8000	4024	270	15	105
Кормовая свекла	26	1368	2552	560	4480	80	56	120	9600	5120	270	19	133