Проектування колекторно-дренажної мережі

 

 

Колекторно-дренажна мережа призначена для прийому і відводу дренажних вод з території зрошуваних і богарних земель, населених пунктів.

Проектування каналів відкритої колекторно-дренажної мережі в плані виконується у відповідності з “Руководством по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем” – ВТР–ІІ–7–75, а оформлення креслень – ОСТ–33–12–76...33–21-76. Головні колектори, а також колектори першого і другого порядків влаштовуються, як правило, в тальвегах балок і природних водовідводів. Відкриті колектори, відповідно ОСТ 33-17-76 перед літерними позначеннями “ГД” повинні мати цифрову індексацію, яка збільшується по напрямку від водоприймача. В літерних позначеннях закритих колекторів додають індекс “Р” (“ГДр”).

Одним з важливих питань при проектуванні дренажу є виявлення надійного водоприймача для відводу колекторно-дренажних вод. В умовах зрошуваних масивів півдня України в якості таких водоприймачів можуть бути русла річок, акваторії морів, річкових та морських заток, природні та штучні водоймища, існуючі меліоративні скидні канали, а також басейни-накопичувачі для повторного використання колекторно-дренажних вод.

Водоприймач рахується надійним, якщо в ньому можна закумулювати розрахункові об’єми дренажних вод, а за умовами рівневого режиму він забезпечує гарантовану роботу дренажу. Рівневий режим водоприймача повинен бути детально вивчений у процесі вишукувань і обстежень.

 

 

4.1. Проектування в плані

При проектуванні колекторно-дренажної мережі на місцевості необхідно дотримуватися таких правил і вимог:

– при ув’язці розташування зрошувальної та колекторно-дренажної мережі враховують рельєф місцевості, гідротехнічні умови (наявність і напрямок потоків підгрунтових вод), господарське використання території (розташування відділень зрошуваних ділянок) і техніку поливу;

– колекторно-дренажна мережа не повинна створювати перешкод для механізованого обробітку полів;

– підгрунтова вода, зібрана дренами, відводиться в колектори, які транспортують її в водоприймачі. Колектори можуть бути закритими або відкритими. Це залежить від ухилу місцевості і розрахункових витрат. При розрахункових витратах до 0,5 м³/с колектори влаштовуються закритими, при великих витратах – відкритими;

– відстань між відкритими колекторами бажано проектувати не менше 800 м, в противному випадку буде ускладнена механізація проведення польових робіт;

– основна колекторна мережа реалізується в понижених частинах місцевості, нижніх межах господарств, сівозмін, полів;

– найкраще розташування дрен – перпендикулярно направленню потоку підгрунтових вод. При незначних потоках підгрунтових вод, що видно по значенню величин і в рівнянні балансу підгрунтових вод, дрени розміщуються по найбільшому уклону місцевості;

– довжина закритої дрени звичайно не більше 800...1000 м (за умовами застосування невеликих діаметрів труб), але допускається 1500...1800 м;

– довжина робочої частини закритого колектора рекомендується не більше 1000...1200 м, а довжина відкритого колектору не обмежується;

– колектори і дрени, які йдуть паралельно постійним зрошувальним каналам в земляному руслі, розташовуються не ближче 75 м від них. Якщо канал має протифільтраційний одяг або йде у трубопроводі, лотках, або колектор є глухим, то відстань обумовлюється умовами будівництва і стійкостю ґрунтів;

– число перетинів колекторно-дренажної мережі із зрошувальною повинно бути мінімальним. При перетині колектором чи дреною зрошувального каналу, дороги або лісосмуги – ділянка колектору (дрени) влаштовується глухою;

– довжина глухої ділянки колектора при перетині з каналом в земляному руслі повинна бути не менше , де і ширина по поверхні і глибина води в каналі;

– відстань від дрени до ідучого паралельно відкритому колектору повинна бути рівною або трохи більше міждренної відстані;

– відстань від межі дренованої території до першої дрени визначається умовами будівництва (наявність лісосмуг, шляхів, ЛЕМ, прийнятими землериючими механізмами), звичайно не ближче 20...30 м. Якщо по межі проходить канал в земляному руслі, то ця відстань не повинна бути меншою від осі каналу;

– відкритими господарськими колекторами старшого порядку можуть служити існуюча господарська водозбірно-скидна мережа;

– на водороздільних ділянках, де відсутнє живлення підґрунтових вод, початок дрен потрібно приймати на відстані 150...200 м від ліній водорозділу;

– при наявності ємностей в гирлах головних колекторів скидні води повинні акумулюватися з подальшим використанням цих вод в сільському і рибному господарствах;

– при розташуванні дренажної мережі в плані, отримані розрахунковим шляхом відстані між дренами повинні коректуватися в залежності від господарських умов конкретної ділянки. Точність коректировки може знаходитися в межах 10...15 % від розрахункових величин;

– нумерація колекторів і дрен проводиться від кінцевих ділянок системи в напрямку проти течії води (ОСТ 33-17-76). Для простоти використання всі колектори в КП або РГР позначаються цифрою і буквою 1-Д (відкриті) і 1-Др (закриті), а дрени буквою Д (відкриті) і Др (закриті) з порядковим номером, наприклад 1-Др-3, що означає третя дрена на колекторі 1-Др. Таким чином нумерація дрен не наскрізна, а кожен колектор має свою нумерацію дрен.

Використовуючи вище приведені рекомендації на плані місцевості в горизонталях виконуються роботи в наступній послідовності:

– наносяться межі полів сівозмінної ділянки;

– наносять існуючу зрошувальну мережу, враховуючи ККД і КЗВ відповідно завдання;

– з урахуванням рельєфу місцевості розміщується в плані колекторна мережа;

– наноситься дренажна мережа на ділянках І-І і ІІ-ІІ;

– проводиться нумерація дрен і колекторів;

– проводиться нумерація відкритих оглядових і закритих потаємних колодязів (знизу вверх проти течії води, згідно нумерації колекторів);

– передбачується тип водоприймача і визначається його місце розташування.

Після виконання вищеописаних робіт приступають до оформлення плану умовними позначками, підписами, цифровими і кольоровими супроводженнями (рис. 4.1).

 

 

Гідравлічний розрахунок

 

Гідравлічний розрахунок трубопроводу закритого горизонтального дренажу міститься у визначенні внутрішнього діаметру і ступеню наповнення дрени-труби, а також в перевірці швидкостей потоку води при перепуску розрахункових витрат.

Гідравлічний розрахунок проводять по ділянках, які відріз­няються величиною витрат, впливаючих на вибір діаметру трубопроводу.

Розрахунковий діаметр дренажного трубопроводу визначають з умов пропуску максимальних витрат при повному його заповнені і приймають по стандартному ряду внутрішніх діаметрів дренажних труб, рівним найближчому у бік більшого значення. Матеріал дрен і колекторів, а також їх діаметри порівнюються із стандартними згідно положення. При незначному розходженні розрахункового діаметра від стандартного (на 5...10 % менше) приймається розрахункове значення діаметра труб. При цьому допускаються короткочасний (до 5 діб) напірний режим роботи дрен. Для вибраного діаметру труб проводять перевірочний гідравлічний розрахунок на перепуск нормальних витрат і визначають ступінь наповнення і швидкість потоку.

Проведемо гідравлічний розрахунок для схеми 1-1:

1. Визначаємо нормальну витрату дрени 1-Др-24:

(4.1)

 

де – модуль дренажного стоку у вегетаційний період, л/с·га;

(4.2)

 

– площа, яку обслуговує дрена, га

(4.3)

 

– довжина дрени, м

– міждренна відстань, м

2. Визначаємо максимальну витрату дрени 1-Др-24

= 5* (4.4)

 

3. Визначаємо нормальну витрату колектора 1-Др

(4.5)

 

де – кількість дрен, підпорядкованих колектору, шт.

4. Визначаємо максимальну витрату колектора 1-Др

(4.6)

 

5. Нормальні і максимальні витрати дрени і колектора зводим до таблиці 4.1

Таблиця 4.1 – Нормальні і максимальні витрати КДС для схеми 1-1

Дрена, колектор	L, м	B, м	F, га	, м^3 / с	, м^3 /с	n, шт.	, м^3/с	, м^3/с
1 –Др-24
1-Др

6. Визначаємо діаметр дрени виходячи з формули

(4.7)

При (де прийнято у першому наближенні)

(4.8)

 

(4.9)

 

 

Розрахунки показали, що у даному прикладі дрени ми приймаємо із дренажних гофрованих труб ПВХ (ТУ 06-05-1078-78) =107 мм.

7. Перевіряємо максимальну швидкість руху води в дрені 1-Др-24:

(4.10)

 

м/с <0,8 м/с – умови виконуються

8. Перевіряємо нормальну швидкість руху води в дрені 1-Др-24:

(4.11)

 

При = 0,2 => b = 0.74;

 

м/с > 0,15 м/с – умови виконуються

9. Визначаємо діаметр колектора 1-Др на ПКО тобто у гирлі при слідуючих умовах:

^КОЛ. =

(де d = 0,3 м прийняте у першому наближенні)

i = 0.0008; n = 0.012

Розрахунки показали, що у даному прикладі колектор ми проектуємо із керамзитобетонних дренажних труб (ТУ 33-5-80) d = 400 мм.

10. Перевіряємо максимальну швидкість руху води в колекторі 1-Др:

 

м/с <0,8 м/с – умови виконуються

11. Перевіряємо нормальну швидкість руху води в колекторі 1-Др:

 

При = 0,2 => b = 0.74;

 

м/с > 0,15 м/с – умови виконуються

12. Визначаємо місце зміни діаметру по довжині колектора, виходячи з умов використання керамзитобетонних дренажних труб меншого діаметра.

^КОЛ = N * ^ДР (4.12)

 

де –кількість дрен.

Розрахунки показали, що у даному прикладі колектор ми проектуємо із керамзитобетонних дренажних труб (ТУ 33-5-80) d = 300 мм.

Таким чином дванадцять дрен, які впадають у колектор мають змогу пропустити свої витрати через колектор діаметром 300 мм. Отже від пікету ПК 22+30 до ПК 11+00 колектор буде мати діаметр 300 мм, а далі до ПК0 – 400 мм.

13. Гідравлічні елементи дрени і колектора зводимо до таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 – Гідравлічні елементи розрахункової дрени і колектора

Дрена, колектор	Пікети	i	c	n	dрозр., м	dпр., м	Vн, м/с	V max, м/с
1-Др-24	ПК0...ПК8+80
1-Др	ПК0...ПК
	ПК ПК

 

Проведемо гідравлічний розрахунок для схеми 2-2:

1. Визначаємо нормальну витрату дрени 2-Др-7:

 

де – модуль дренажного стоку у вегетаційний період, л/с·га;

 

– площа, яку обслуговує дрена, га

 

– довжина дрени, м

– міждренна відстань, м

2. Визначаємо максимальну витрату дрени 2-Др-7

= 5*

 

3. Визначаємо нормальну витрату колектора 2-Др

 

де – кількість дрен, підпорядкованих колектору, шт.

4. Визначаємо максимальну витрату колектора 2-Др

 

5. Нормальні і максимальні витрати дрени і колектора зводим до таблиці 4.3

Таблиця 4.3 – Нормальні і максимальні витрати КДС для схеми 2-2

Дрена, колектор	L, м	B, м	F, га	, м^3 / с	, м^3 /с	n, шт.	, м^3/с	, м^3/с
2 –Др-7
2-Др

6. Визначаємо діаметр дрени виходячи з формули

При (де прийнято у першому наближенні)

 

 

 

Розрахунки показали, що у даному прикладі дрени ми приймаємо із дренажних гнучких витіх труб ПВХ (ТУ 21 УРСР 72-77) =200 мм.

7. Перевіряємо максимальну швидкість руху води в дрені 2-Др-7:

 

м/с <0,8 м/с – умови виконуються

8. Перевіряємо нормальну швидкість руху води в дрені 1-Др-24:

 

При = 0,2 => b = 0.74;

 

м/с > 0,15 м/с – умови виконуються

9. Визначаємо діаметр колектора 2-Др на ПКО тобто у гирлі при слідуючих умовах:

^КОЛ. =

(де d = 0,3 м прийняте у першому наближенні)

i = 0.0008; n = 0.012

Розрахунки показали, що у даному прикладі колектор ми проектуємо із керамзитобетонних дренажних труб (ТУ 33-5-80) d = 400 мм.

10. Перевіряємо максимальну швидкість руху води в колекторі 2-Др:

 

м/с <0,8 м/с – умови виконуються

11. Перевіряємо нормальну швидкість руху води в колекторі 2-Др:

 

При = 0,2 => b = 0.74;

 

м/с > 0,15 м/с – умови виконуються

12. Визначаємо місце зміни діаметру по довжині колектора, виходячи з умов використання керамзитобетонних дренажних труб меншого діаметра.

^КОЛ = N * ^ДР

 

де –кількість дрен.

Розрахунки показали, що у даному прикладі колектор ми проектуємо із керамзитобетонних дренажних труб (ТУ 33-5-80) d = 300 мм.

Таким чином дванадцять дрен, які впадають у колектор мають змогу пропустити свої витрати через колектор діаметром 300 мм. Отже від пікету ПК 21+30 до ПК 11+50 колектор буде мати діаметр 300 мм, а далі до ПК0 – 400 мм.

13. Гідравлічні елементи дрени і колектора зводимо до таблиці 4.4.

Таблиця 4.4 – Гідравлічні елементи розрахункової дрени і колектора

Дрена, колектор	Пікети	i	c	n	dрозр., м	dпр., м	Vн, м/с	V max, м/с
2-Др-7	ПК0...ПК8+80
2-Др	ПК0...ПК
	ПК ПК