Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем

Курсовой проект

«Гидротехнические мелиорации земель

Для садово-паркового и

Ландшафтного строительства»

Выполнил:

студент гр. Л-41а

Лыжин А.Н.

 

Проверил:

доцент кафедры

геодезии и мелиорации

Половников А.В.

 

 

Пермь, 2006

 

Содержание

Введение

Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем

2.1. Задание на разработку проекта и исходные данные.

Возможные типы водного питания, методы и способы осушения переувлажненных земель

Проектирование на плане осушительной системы

Гидрологические и гидравлические расчеты

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

Проект орошения овоще-кормового севооборота с подачей воды из реки

3.1. Проектирование оросительной системы и орошаемого севооборота.

3.2. Программирование урожаев по водному и питательному режимам.

3.3. Расчет режима работы и потребного количества дождевальных машин и насосных станций.

3.4. Расчет экономической эффективности мелиорации

Выводы и рекомендации об эффективности и целесообразности создания мелиоративных систем.

Список литературы

 

Введение

Выпускники академии по специальности «Садово-парковое и ландшафтное строительство» будут благоустраивать населенные пункты и прилегающие к ним территории, которые в настоящее время находятся в неудовлетворительном состоянии (имеют либо избыточное, либо недостаточное увлажнение; неровности рельефа; низкое естественное плодородие; засорены пнями, камнями, кустарником и кочками).

Прежде, чем создавать на этих территориях сады и парки, их необходимо окультурить с помощью средств мелиорации. Проектом охвачены почти все виды мелиорации, в том числе два крупных раздела (осушительные и оросительные мелиорации) и сопутствующие им культуртехнические и химические мелиорации, что вполне соответствует его названию и содержанию.

Условия, необходимые для роста и развития растений, определяются факторами жизни растений, их оптимальными значениями и соотношениями, действующими в соответствии с законами земледелия.

К незаменимым условиям жизни растений, обеспечивающим нормальный рост и развитие, относятся: свет, тепло, воздух, вода, питательные вещества и реакция почвенной среды.

Первые два фактора (свет и тепло) определяются природными условиями и очень мало регулируются человеком. Зато остальные факторы в значительной степени зависят от человека и могут существенно им регулироваться.

Абсолютные значения и процентные соотношения воды и воздуха в почве определяются пористостью почвы и очень редко соответствуют оптимальным значениям. Оптимальные же значения пористости почвы, в процентах от объема почвы составляют:

- общей пористости 50-65 %

- капиллярной 35-40 %

- межагрегатной 15-25 %

От этих видов пористости зависит наличие воды и воздуха в почве: в капиллярных порах содержится капиллярная вода, которая удерживается в них длительное время, а в межагрегатных порах содержится гравитационная вода, которая под силой собственной тяжести через 2-4 суток стекает в более глубокие слои почвы, а ее место занимает воздух.

В зависимости от наличия воды в почве устанавливаются полная и наименьшая влагоемкости:

- полная влагоемкость – максимальное количество воды, которую может вместить почва, при условии заполнения всех пор водой;

- наименьшая – максимальное количество воды, которую может удержать почва после свободного стекания гравитационной воды.

Оптимальные значения составляют:

- воды 60-80% ПВ

- воздуха 40-20% ПВ

Оптимальное наличие питательных веществ, в мг на 100 г. почвы:

- азота (N) 8-12

- фосфора (P₂O₅) 17-25

- калия (K₂O) 17-25

Оптимальная реакция почвенной среды:

- по pH 6-8

- по Hг 1-2 мг-экв/100 г.

Природная обеспеченность почв факторами жизни растений далеко не соответствует оптимальным значениям и для их регулирования требуется вмешательство человека. При этом необходимо учитывать, что для различных культур требуются различные количественные значения и процентные соотношения факторов жизни растений, которые подчиняются законам земледелия.

Закон незаменимости факторов гласит, что ни один факторов не может быть полностью заменен другими факторами.

Закон оптимума свидетельствует о том, что урожайность культур возрастает с увеличением факторов до тех пор, пока не пройдено состояние оптимума.

Закон минимума – урожайность культур ограничивается фактором, находящимся в минимуме.

Закон взаимодействия факторов гласит, что при совместном применении факторов эффективность их повышается и прибавка урожая бывает выше, чем сумма прибавок от этих же факторов, применяемых раздельно.

Закон возврата – факторы, выносимые с урожаем, должны восполняться.

В Федеральном законе о мелиорации земель дано такое определение:

«Мелиорация земель» - коренное улучшение земель путем проведения гидротехнических, культуртехнических, химических, противоэрозионных, агролесомелиоративных, агротехнических и других мелиоративных мероприятий».

Водно-воздушный режим почвы регулируют гидротехнические мелиорации.

Питательный режим и реакцию почвенной среды – химические мелиорации.

Очистку территории и окультуривание пахотного слоя – культуртехнические мелиорации.

Очередность выполнения мелиораций должна устанавливаться в зависимости от возможностей их выполнения и последовательности работ в технологическом цикле:

1) осушительные мелиорации – при избытке влаги;

2) культуртехнические мелиорации при засоренности участка;

3) химические мелиорации при повышении кислотности и низком плодородии участка;

4) глубокое рыхление - при повышенной плотности почв и недостатке воздуха в них;

5) оросительные мелиорации – при недостатке влаги.

Целью проекта является создание на отведенных территориях оптимальных условий для закладки и эксплуатации садов и парков.

Задачи проекта:

1.Регулирование водного, воздушного и питательного режимов почв с помощью гидротехнических, культуртехнических и химических мелиораций.

2.Посев и уборка на участке предварительных культур с получением плановой урожайности.

3.Определение экономической эффективности и целесообразности проведения мелиоративных мероприятий.

 

 

 

 

Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем

 

 

2.1. Задание на разработку проекта и исходные данные

 

I. Составить проект осушения избыточно увлажненного участка гончарным дренажем.

II. Исходные данные.

1. Участок, изображенный на плане, переувлажняется за счет притока поверхностных вод со склонов прилегающего водосбора, замедленного стока атмосферных осадков и высокого стояния грунтовых вод, т. е. в избыточном увлажнении принимают участие атмосферный, делювиальный намывной и грунтовый типы водного питания.

2. Водосборная площадь составляет 1000 га.

3. Почва участка - тяжелый суглинок.

4. Расчетная интенсивность атмосферных осадков (А) – 14 мм/сут.

5. Коэффициент фильтрации (К) – 0,5 м/сут.

6. Коэффициент поглощения воды почвой (µ) – 0,7 доли от объема.

7. Коэффициент дренажного стока (ν) – 0,5

8. Коэффициент водоотдачи (С) – 6 %

9. Глубина заложения дрен (Н) – 1,1 м.

10. Норма осушения (Z) – 0,5 м.

11. Продолжительность понижения уровня грунтовых вод (Т) – 8 суток.

12. Гидролитическая кислотность (Hg)- 4,6 МГ-экв/100г почвы.

13. Содержание элементов питания в почве:

азота (N) 2,2 мг/100г

фосфора (P₂O₅) 6 мг/100г

калия (K₂O) 7 мг/100г

 

Возможные типы водного питания

Выбирая методы и способы осушения нужно учесть причины избыточного увлажнения, различают 5 основных типов водного питания земель:

1) атмосферный;

2) грунтовый;

3) грунтово-напорный;

4) склоновый;

5) намывной.

 

Методы и способы осушения

 

Методы осушения выбирают и применяют в зависимости от типа водного питания. Каждому типу соответствует свой метод осушения.

Основные методы осушения:

1) При атмосферном типе водного питания – ускорение поверхностного стока;

2) При грунтовом и грунтово-напорном – понижение уровня грунтовых вод;

3) При склоновом – перехват поступающего на осушаемый массив склонового стока;

4) При намывном – ограждение пойм от затопления.

Способ осушения назначают, исходя из метода осушения, который зависит от типа водного питания.

Основные способы осушения:

1) При атмосферном типе водного питания – устройство открытых каналов-собирателей;

2) При грунтовом и грунтово-напорном – устройство дренажных систем, коллекторов, дрен, глубоких каналов, вертикальный дренаж;

3) При склоновом – устройство нагорных каналов;

1. При намывном – строительство дамб.

Способ осушения определяет систему технических средств и устройств, при помощи которых производится сбор и отвод избыточных поверхностных или подземных вод.

Так как в избыточном увлажнении данного участка принимают участие атмосферный, делювиальный и грунтовый ТВП, то основными методами осушения этого участка являются: ускорение поверхностного стока, понижение уровня грунтовых вод, перехват поступающего на осушаемый массив склонового стока. Следовательно, основными способами осушения данного участка являются: устройство открытых каналов – собирателей, устройство дренажных систем, коллекторов, дрен, устройство нагорных каналов.

 

Проектирование на плане осушительной системы.

Осушительная система – это комплекс инженерных сооружений и устройств, создающих необходимые условия для улучшения водного режима переувлажненных земель.

В состав осушительной системы входят:

1) проводящая часть:

- главный магистральный канал;

- закрытые транспортирующие собиратели (коллекторы);

- коллекторы;

2) регулирующая часть – дрены;

3) оградительная часть – нагорные каналы;

4) дополнительные сооружения (дороги, мосты, трубы-переезды);

5) поля севооборота

Проектирование всех элементов осушительной системы производится в определенной последовательности: начинают с проектирования проводящей части осушительной сети, оградительной сети и, затем, проектируют регулирующую сеть.

Трасса магистрального канала прокладывается по самым низким отметкам поверхности осушаемого массива, используя в первую очередь, естественные протоки, тальвеги и другие, хорошо выраженные понижения. Магистральный канал должен принимать воду самотеком с любой точки площади, подлежащей осушению. Положение магистрального канала должно, по возможности, обеспечивать двухсторонний прием воды. Уклоны магистральных каналов определяются уклонами поверхности осушаемой территории и предельно допустимым скоростям на размыв, заиление и зарастание. Минимальный уклон – 0,0002

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	0,5 ∙ 8 ∙ 1,1(1,1 – 0,5)	= 16,3 м
6 ∙ 0,5

 

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

 

Методика

Расчет для ДФ-120

 

1. Продолжительность полива на одной позиции.

 

t_позиц. = К*m*S_поз*1000 = 1,2*250*2,5*1000 = 104,2 мин

60*q 60∙120

где S _поз – площадь полива на одной позиции = 2,5 га

q – расход воды дождевальной машиной = 120 л/с

 

2. Расчет продолжительности полива всего участка.

t_уч. = K*m*S_уч-ка = 1,2*250*96 = 77,8 час.

3,6∙q 3,6∙120

S _уч-ка – площадь участка = 96 га.

 

3. Расчет среднесуточного расхода воды за вегетационный период.

m_{сред-сут.} = Е_план = 5125 = 46,1 м³ /га*сут

D_вег 111,25

 

4. Расчет продолжительности межполивного периода.

Д_МПП = m = 250 = 5 сут.

m_{сред-сут} 46,1

 

5. Расчет потребного количества дождевальных машин для однократного полива всего участка при нормальной продолжительности рабочей смены.

 

n = t_уч-ка = 77,8 = 1,56≈1 шт

t_смен* Д_МПП 10*5

 

6. Расчет потребной продолжительности рабочей смены при кратном (целом)

количестве дождевальных машин.

 

t_{смен.факт} = t_уч-ка = 77,8 = 15,56 ч

n*Д_МПП 1*5

 

Вывод: требуется 1 машина ДФ-120, которая будет работать по 104,2 мин. на каждой позиции и по 15,56 часов в смену.

 

 

Выбор насосных станций

Насосные станции для подачи воды на орошаемый участок и обеспечения полива подбираются по трем параметрам:

- необходимой подаче воды, л/с;

- необходимому напору, м. в. ст.;

- высоте всасывания, м.

Потребная подача воды зависит от:

- количества дождевальных машин и их расхода,

- способа подачи воды (по трубопроводам или открытым каналам).

Если будет работать одна дождевальная машина, и вода к ней будет подаваться по трубопроводу, то подача воды будет соответствовать расходу дождевальной машины.

 

Расчет потребной подачи воды

Для ДКШ-64 = 64*2 = 128 л/с

Для ДФ-120 = 120*1 = 120 л/с

 

Расчет потребного напора

Н_полн = Н_геодез+ Н_тр+ Н_гидр

где Н_полн – суммарные потери напора в оросительной сети, м. вод. Столба

Н_геодез – геодезические потери – разница между самой верхней отметкой, куда должна подаваться вода, и самой нижней, откуда должна забираться вода

Н_геодез=Н_в – Н_н = 95,5 – 88,5 = 7 м. в. ст.

Н_тр – потери напора в трубопроводе (м. в. ст.), которые зависят от расхода воды дождевальной машиной, диаметра и длины трубопровода и определяются по формуле:

Н_тр = (L_тр* h_тр)/100,

где L_тр – длина трубопровода, м

h_тр – потери напора в трубопроводе на каждые 100 м длины, соответствующие расходу воды и диаметру трубопровода, определяются по приложению.

 

Для ДКШ-64:

Н_тр = (1200*0,97)/100 = 12 м. в. ст., d = 300 мм

Н_гидр = 40*2 = 80 м. в. ст.

Н_полн = 7+12+80 = 99 м. в. ст.

 

Для ДФ-120:

Н_тр = (1200*0,62)/100 = 8 м. в. ст., d = 300 мм

Н_гидр = 45*1 = 45 м. в. ст.

Н_полн = 7+8+45 = 60 м. в. ст.

 

Общее количество насосных станций – 3 шт.

Требуется: 2 СНПЭ – 70/60

ДНУ – 120/70

Курсовой проект

«Гидротехнические мелиорации земель

Для садово-паркового и

Ландшафтного строительства»

Выполнил:

студент гр. Л-41а

Лыжин А.Н.

 

Проверил:

доцент кафедры

геодезии и мелиорации

Половников А.В.

 

 

Пермь, 2006

 

Содержание

Введение

Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем

2.1. Задание на разработку проекта и исходные данные.

Возможные типы водного питания, методы и способы осушения переувлажненных земель

Проектирование на плане осушительной системы

Гидрологические и гидравлические расчеты

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