Глава 1. Проектирование сельскохозяйственных прудов комплексного назначения

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка режима орошения лесного питомника водами местного стока.

 

«К защите допускаю»

«_____» _________________2004г.

 

Оценка при защите:

«____» ___________2004г.

 

Уфа – 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………………………..………….3

Глава 1. Проектирование сельскохозяйственных прудов комплексного назначения…………………………………………………………………………4

1. Водохозяйственные и гидрологические расчёты………………….…………4

1.1 Определение размера пруда…………………………………..……………...4

1.2 Режим работы пруда………….……………………………………………….6

1.3 Режим работы водохранилища………………………………………………7

2. Проектирование плотины………………………………………………….…10

2.1 Определение размера плотины……………………………………………..11

2.2 Подсчёт объёма земельных работ по насыпке тела плотины….………....12

3. Расчёт водосборного канала и трубчатого водоспуска………….…………13

3.1 Расчёт максимального расхода воды в весенний приток..……….……….13

3.2 Расчёт трубы донного водоспуска……..……………………………….…..14

Глава 2. Разработка режима орошения лесного питомника…………………..16

1. Расчёт оросительной нормы……………………………………………….....17

2. Нормы поливов и их количество……………………...…………..…………23

3. Сроки и продолжительность поливов…………………...…………………..25

4. Режим орошения отдельных питомников………………...…………………27

5. Техника поливов отдельных питомников…………………...……………....30

Библиография…………………………………………………………………….32

Введение

Данная работа направлена на создание проекта гидромелиоративных мероприятий, имеющих задачу улучшения и совершенствования почвенно-гидрологических условий земель лесохозяйственного использования. Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioration, что означает улучшение. Это улучшение может быть достигнуто различными методами, в связи с этим и мелиорации подразделяются на лесные, культуртехнические и гидротехнические. Лесные мелиорации улучшают неблагоприятные почвенные и климатические условия биологическим методом – созданием особых лесонасаждений специальных форм и конструкций и соответствующим образом расположенных по территории. Культуртехнические мелиорации улучшают поверхность почвы (корчёвка пней, расчистка земель от кустарников, уборка камней, выравнивание поверхности и т.д.).

Гидротехнические мелиорации (осушение, обводнение и водоснабжение, орошение) улучшают почвы на продолжительное время. Они улучшают водный, воздушный, а частично и питательный режим почв и поэтому являются одним из эффективных средств повышения плодородия почвы. ГТМ лесных земель, проводимые в комплексе с лесоводственными, лесокультурными и другими мероприятиями, - эффективное средство повышения производительности лесов, освоения неудобных земель и подъёма лесного хозяйства в целом.

ГТМ являются действенным средством подъёма сельскохозяйственных культур, повышения производительности лесов и создания зелёных зон для здорового отдыха трудящихся. Поэтому специалисты лесного хозяйства должны уметь правильно планировать и организовывать мелиоративные работы в лесхозах, правильно строить мелиоративные системы, эксплуатировать и ремонтировать их.

 

Глава 1. Проектирование сельскохозяйственных прудов комплексного назначения

Водохозяйственные и гидрологические расчёты

Водохозяйственными расчетами устанавливают характерные объемы и уровни воды пруда в соответствии с его основным назначением — орошение прилегающего участка земли на базе местного стока путем его сезонно годичного регулирования.

Определение размера пруда

После того, как место для постройки плотины выбрано, определен приток воды в пруд — приступают к расчету размеров пруда. Объём воды в пруде определяется, как сумма объёмов отдельных горизонтов (толщиной 1 м) воды в нём.

Для этого берем план водохранилища (приложение 1) в масштабе 1:5000 с горизонталями через I м и на месте плотины проводится осевая линия плотины, перпендикулярно к горизонталям. Далее с помощью планиметра или па летки определяется площадь, заключенная между осью плотины и каждой горизонталью. Это будет площадь зеркала пруда (F) при различном его на полнении. Зная (F) вычисляется объём слоя (V) между каждой парой сосед них горизонталей по формуле: для нижнего слоя между горизонталями

 

 

F₁ – площадь первой отметки;

h – глубина или высота (h=1 м);

F₁=n*25, м²

 

Так как план пруда дан на миллиметровой бумаге, то количество каждой клеточки по масштабу умножаем на 25, количество квадратов 5 на 5 мм умножаем на 625, а количество 10 на 10 мм – 2500.

Подставляя свои данные в формулу, получаем:

F₁ = *2500+ * + * = м². Далее полученное значение подставляем в следующую формулу:

V₁=1/3* *1= м³.

А для остальных слоев:

 

V_2…10=1/2*F_2….10*h_2…10,

 

F_2...10=n*25+F₁.

 

Все вычисления делаем точно так же, как предыдущие.

Таким образом, вычисляются объёмы и остальных слоев. Суммируя по порядку все промежуточные (частные объёмы), начиная с первого, получаем нарастающие объёмы водохранилища при различном его наполнении. Последняя сумма дает полный объём пруда, т.е. его емкость.

Результаты всех вычислений для удобства группируем в таблицу 1.

 

Таблица 1. Определение объёма воды в пруде

Горизонталь	Площадь зеркала, тыс. м^2	Объём слоя, тыс. м^3	Ёмкость чаши, тыс. м^3

Режим работы пруда

Проектируемый водоем должен отвечать всем потребностям хозяйства в воде. Гидрологический расчет сводится к определению весеннего стока воды мертвого (полезного объемов воды в водоеме, отметки форсированного подпертого (ФПУ), нормального подпертого (НПУ) уровней и высоты плотины.

В весенний сток включается сток паводков, вызванных оттепелями и дождями в течение весеннего периода. Выпадающие в остальное время года осадки, за исключением сильных ливней, стока, как правило, не дают. вело вследствие просачивания воды в сухой грунт и быстрого испарения.

Объем весеннего стока определяют по формуле:

 

W=1000*h_p*F*a,

 

где W — объем весеннего стока с заданной обеспеченностью, м³

h_p- слой весеннего стока расчетной обеспеченности, мм

F- площадь водосбора, км²

а - коэффициент уменьшения стока с водосбора за счет повышения агротехники за последние годы и в перспективе его можно принять около 0,8-0,9.

Слоя весеннего стока расчетной обеспеченности h_p равен:

 

h_p=h*K_p

 

где h – норма весеннего стока (определяется по карте изолиний), мм: К_p - модульный коэффициент стока для расчетной обеспеченности.

 

h=100, K_P=2

F=W/1000*h_p*a

F= тыс. м³/1000* * = тыс. м²

При проектировании водоема и его эксплуатации строят кривые, отражающие связь между уровнем воды у плотины, площадью затопления и объемом воды в водоеме (приложение 2). Для построения таких кривых используют данные таблицы 1.

По вертикали в масштабе 1:100 откладывают отметки горизонталей, а по горизонтали в произвольном масштабе емкость (W) и площадь зеркала (F) пруда.

По данным графы 4 (таблица 1) наносят ряд точек на график, соединив которые плавной линией и получают кривую емкости. Аналогично строят кривую зависимости площади водного зеркала водоёма от глубины его наполнения. Этот график топографической характеристики дает возможность решать самые разнообразные задачи при проектировании и эксплуатации пруда.

Взяв по шкале объёмов (приложение 2) точку «а», равную притоку воды в пруд — тыс. м³ проводят линию «ав» до пересечения с кривой объёмов и из точки «в» опускают перпендикуляр «вс» на ось ординат, где и читают, что. тыс, м³ воды заполняют чашу водоёма до горизонт. Это соответствует отметке нормального подпертого уровня — НПУ

Наибольшая глубина воды у плотины определяется, как разность между отметкой (НПУ) и отметкой дна у плотины:

 

Режим работы водохранилища

Мертвый объем — это придонная часть объема воды в водоеме, которая не расходуется на хозяйственные нужды. Он необходим для аккумуляции наносов, создания подпора воды в случае самотечной ее подачи на поля, хозяйственных и культурно-бытовых нужд (разведений рыбы и водоплавающей птицы, водопоя скота). Его рассчитывают, исходя из условий возможного срока заиления водоема или из санитарных требований к воде.

Наивысший уровень воды, до которого может регулярно наполнятся пруд и который можно поддерживать длительное время в нормальных условиях эксплуатации пруда, называют нормальным подпертым (НПУ). При отметке НПУ в пруду размещается его полный объем.

Максимальный расчетный уровень воды, который наблюдается в пруду в течение короткого времени, обычно в период пропуска паводка называют форсированным подпертым (ФПУ). Объем воды, заключенный в пруду между ФПУ и НПУ, представляет призму форсировки, или сливную. Высота этой призмы для прудов обычно составляет 0,8-1,5 м.

Количество воды, которое можно взять из пруда на хозяйственные нужды (орошение и водоснабжение), называют полезной водоотдачей пруда:

 

W_п.в.= W_ор+W_вод

 

где W_п.в. - полезная водоотдача пруда, м³

W_ор - объем воды на орошение, м³

W_вод - объем воды для водоснабжения, м³

Полезный объем пруда:

 

W_П.О=W_П.В + W_ПОТ

 

где W_пот - потери воды на испарение и фильтрацию. м³

Значительные потери воды из прудов составляют испарение и фильтрация. Потери определяют в зависимости от площади зеркала при среднем объеме пруда.

 

W_Р.О= W_{П.О –} W_УМО = – = тыс. м³

W_И = к* (F_НПУ + F_УМО) * 0,5 = * (+) * 0,5 = тыс. м³

W_Ф = К * (F_НПУ + F_УМО) * 0,5 = * = тыс. м³

W_{ПОЛ. ОБ. ПРУДА} = W_Р.О. – (W_И + W_Ф ) = – (+) = тыс. м³

Потери воды на испарение и фильтрацию определяют для всего года или периода, когда в водоеме есть вода. Испарение зависит от географического положения проектируемого объекта, площади водной поверхности водохранилища, изменяющейся от максимальной весной до минимальной к на чалу осени, и местных климатических условий.

Потери воды на испарение с водной поверхности (испаряемость) зависит от температуры воды и воздуха, влажности воздуха и скорости ветра, для предваритёльных водохозяйственных расчетов слой испарения с учетом осадков за вегетацию может быть принята в зависимости от района строительства в следующих пределах:

для северо-восточной лесостепи — 300 мм;

для северной и южной лесостепи 400 мм;

для степной зоны — 500 мм;

Потери на фильтрацию принимаются в зависимости от водопроницаемости грунтов, слагающих дно и берега водохранилища.

Потери на фильтрацию можно определить как произведение слоя фильтрации на среднюю площадь зеркала пруда Приближенно слой фильтрационных потерь при хороших гидрогеологических условиях (водонепроницаемого грунта) равен 0,5 м в году при средних условиях 0,5 — 1 м; при водопроницаемых грунтах 1,0 -2,0 м.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 Водохозяйственные расчеты

Объём воды в пруду, тыс. м^3	Уровень	Отметка	Площадь водного зеркала, тыс. м^2
Wп.о=.
Wумо=.	УМО
Wнпу=.	НПУ
Wфпу=.	ФПУ
Потери воды на испор. И фильт. Wи+Wф

Проектирование плотины

 

При строительстве прудов на балках чаще всего проектируют земляные плотины. К проектированию земляной плотины предъявляют следующие требования:

— у плотины мокрый откос должен быть закреплен бетонными плита ми, а сухой - посевом трав;

— гребень плотины (верхняя ее часть) должен иметь выпуклую форм с уклоном 2-3°;

грунт для насыпки плотины должен иметь слабую водопроницаемость.

В проекте рассчитывают высоту плотины и дренажную призму. подбирают коэффициенты заложения откосов и ширину плотины по верху. Конструкцию и параметры плотины принимают из условий минимальной фильтрации воды через ее тело, а откосы из условия их устойчивости.

Этим требованиям отвечает форма поперечного сечения в виде трапеции.

Мокрый (верховой) откос принимают более пологим, чем сухой (низовой).

Значения коэффициентов заложения откосов в зависимости от наиболее часто применяемых грунтов тела плотины высотой 10 м и более приведены ниже.

Мокрый

Сухой

Суглинистый2,5-3,01,5-2,0

Супесчаный3,0-3,52,0-2,5

Для промывки наносов, опорожнения паводковых вод в теле плотины в пониженной части долины на материковом грунте располагают трубчатый водовыпуск диаметром 0,3 — 1,0 м из металлических труб.

Расчёт оросительной нормы

 

Оросительная норма равна разности между суммарным водопотреблением культуры и естественной влагообеспеченностью.

 

М_ОР = Е – (V_П + Р + V_Г), мм

 

Суммарное водопотребление представляет общий расход воды на транспирацию и испарение почвой за вегетационный период в условиях оптимальной влажности почвы. Его величину рекомендуется определить методом С.М. Алпатьева, названным биоклиматическим. В основу метода положена зависимость водопотребления от дефицита влажности воздуха и биологической особенности сельскохозяйственных культур. Эта зависимость выражается формулой:

 

 

где Е - суммарное водопотребление, мм;

k - биологический коэффициент, имеющий различные значения для отдельных культур и разных периодов вегетации, мм/мб;

- сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха, мб.

Значения биологических коэффициентов получают по данным исследования недопотребления сельскохозяйственных культур по отдельным периодам при орошении с оптимальным увлажнением:

 

,

 

где Е- водопотребление за рассматриваемый промежуток времени (например, за декаду) мм;

 - сумма дефицитов влажности воздуха за рассматриваемый промежуток времени (за декаду).

При отсутствии экспериментальных данных о величине биологического коэффициента в той или иной зоне орошения пользуются его значениями, полученными для условий Украины в зависимости от суммы среднесуточных температур с поправкой на продолжительность светового дня в данной зоне.

Сумма расходов за все расчетные периоды (декады) дает суммарный расход за период вегетации.

Определение величины суммарного расхода воды производится следующим образом:

1. Подекадно от посева (по многолетним травам и озимым культурам - с периода перехода среднесуточной температуры через 5°С весной) до конца периода влагопотребления устанавливаются (по данным наблюдений ближайшей к проектируемому участку метеостанции, приложения 1.3,4);

d- среднесуточный дефицит влажности воздуха, мб;

Р - сумма осадков, мм;

t - среднесуточная температура воздуха, °С,

2. Устанавливается сумма среднесуточных дефицитов влажности по декадам, мм

3. Подекадно определяется количество используемых осадков при 75%-ной обеспеченности по формуле:

 

, мм

 

где P₀ - коэффициент использования осадков. Принимается равным для степной зоны 0,6, для лесостепной - 0,7;

k_p - модульный коэффициент для определения осадков заданной обеспеченности. Рассчитывается по формуле:

 

 

где Ф - нормированные отклонения от среднего значения ординат биномиальной кривой обеспеченности.

Принимаются в зависимости от коэффициента асимметрии C_s и заданной обеспеченности, Значения коэффициента вариации C_v и коэффициента асимметрии C_s приведены и приложении.

4. Определяется сумма среднесуточных температур воздуха по шкалам.

5. Подекадно устанавливается сумма среднесуточных температур воздуха с поправкой на приведение к 12 - часовой продолжительности дня. Дли этого необходимо суммы среднесуточных температур за определенный период времени (декаду) умножить на соответствующий этому периоду поправочный коэффициент.

6. По каждой культуре, по которой ведется расчет, определяется сумма температур воздуха с поправкой на длину дня от всходов до конца периода водопотребления нарастающим итогом.

7. Подекадно, начиная с периода всходов для яровых культур и с периода возобновления вегетации для многолетних трав и озимых культур, по рассчитываемой культуре определяются коэффициенты биологических кривых k в зависимости от суммы температур нарастающим итогом.

8. По каждой декаде со времени посева или начала возобновления рассчитывается расход воды и а испарение. При этом по яровым культурам промежуток времени от посева до конца употребления культуры делится на два периода: первый - от посева до всходов и второй - от всходов до-конца периода водопотребления. Для первого периода испарение определяется по формуле:

 

где Е - расход воды на испарение, мм

k_o - коэффициент испарения с незатененной растениями поверхности, равный 0.I5 мм/мб при осадках менее 5 мм, а при выпадении более интенсивных осадков (Р >5 мм) - 0.19 мм/мб.

Расход воды во втором периоде вегетации яровых культур в период от начала возобновления, вегетации многолетних трав и озимых культур до конца времени водопотребления определяется подекадно по формуле:

 

 

где k - коэффициент биологической кривой, в зависимости от суммы температур, мм/мб;

- сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за расчетные периоды (декады), мб;

9. Устанавливается коэффициент влагообмена γ учитывающий капиллярный подток и непосредственное использование поды корнями растений из слоев, расположенных ниже расчетного слоя почвы.

Для первой четверти вегетации принимается равным 1, второй - 0,95, третьей - 0.9, четвертой - 0,85. Для люцерны второго и третьего года жизни на протяжении всего периода этот коэффициент принимается равным 0,35.

Согласно коэффициенту γ производится расчет:

, мм

 

10. Определяется расход влаги по декадам с поправкой на микроклиматический коэффициент Кд по формуле, Е_М = Е_γК_М мм. Значение микроклиматического коэффициента (К_м) приводятся в приложении.

11. Определяется количество используемых грунтовых под. если они находятся на глубине не более 3 м от поверхности почвы. Pacчет ведется по формуле:

 

 

где g- коэффициент капиллярного водоподпитывания (принимается согласно приложения в зависимости от глубины расположения грунтовой воды).

Если грунтовые воды засолены, то эти коэффициенты следует уменьшить примерно в 1.5-2.0 раза.

Если же грунтовые воды находятся на глубине более 3..0 м, то грунтовые воды в расчет не включаются.

12. Определяется дефицит водного баланса по декадам, начиная со времени возобновления вегетации многолетних трав и озимых культур, а по яровым культурам - со времени посева.

Для первой декады (периода) ДВБ рассчитывается по формуле:

 

, мм

 

Где W_n - продуктивный запас влаги в расчетном слое почвы, равный:

 

, мм

В первой формуле h - расчетный слой почвы, мм;

a - плотность этого слоя почвы, т/м³;

β_нач- влажность расчетного слоя почвы в начале расчетного периода, % от массы сухой почвы. Принимается равным для многолетних трав и озимых культур, 0,9 -для ранних яровых культур и 0.8 - для поздних культур;

β_нв - влажность расчетного слоя почвы при наименьшей влагоемко-1.1и. % от массы сухой почвы;

β_мин - минимальная влажность почвы расчетного слоя для данной культуры, % от массы сукой почвы.

Значение расчетного слоя почвы и допустимой минимальной предполивной влажности для отдельных культур приводятся в приложениях.

Для последующих декад ДВБ равен:

 

E=E_M-(P₀+ W_n+Wg), мм

 

где ∆W_n- переходящий (неиспользованный) продуктивный запас влаги из предыдущего периода (декады).

13.В начале расчета суммы (P₀+W_n+Wg) и (P₀+W_n+Wg) могут быть больше значения Е_м. В результате чего Е имеет отрицательный знак. Это означает наличие в расчетном слое почвы переходящих запасов влаги или же меньше выпадающих осадков и используемых грунтовых вод.

С периода превышения величины Е над суммой (P₀+W_n+W_g) начинается дефицит в водном балансе.

С декады, когда ∆E приобретает положительное значение, до конца периода водопотребления рассчитывается дефицит водного баланса нарастающим итогом. Полученная величина является оросительной нормой. Она округляется до сотен м³ на 1 Га преимущественно в большую сторону.

Расчеты ведутся в табличной форме (см.приложение 5).

Библиография

 

1. Колпаков В.В., Сухарев И.П. Сельскохозяйственные мелиорации. М.: Колос, 989.-319с.

2.Волковский П.А., Розова А.А. Практикум по сельскохозяйственным мелиорацйям. М.: Колос, 1980-239с.

3.Практикум по сельскохозяйственным мелиорациям. Под редакцией Е.С.Маркова. М: Агропромиздат: г986. - 386с.

4.Ершов Н.С., Мисенев B.C., Ильшч И.И. Сельскохозяйственная мелиорация и водоснабжения. М.: Колос, №83. ~ 351е.

5.Мелиорация и водное хозяйство: Справочник; Том3 «Орошение»/Под редакцией Б.Б.Шумакова. М.: Агропромиздат, 1990. -297с.

6.Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР. - Л.: Гидрометео-издат, 1976.-370с,

7.Научно-обоснованное системы земледелия но зонам Башкирской АССр. - Уфа.: Башкнигоиздат.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка режима орошения лесного питомника водами местного стока.

 

«К защите допускаю»

«_____» _________________2004г.

 

Оценка при защите:

«____» ___________2004г.

 

Уфа – 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………………………..………….3

Глава 1. Проектирование сельскохозяйственных прудов комплексного назначения…………………………………………………………………………4

1. Водохозяйственные и гидрологические расчёты………………….…………4

1.1 Определение размера пруда…………………………………..……………...4

1.2 Режим работы пруда………….……………………………………………….6

1.3 Режим работы водохранилища………………………………………………7

2. Проектирование плотины………………………………………………….…10

2.1 Определение размера плотины……………………………………………..11

2.2 Подсчёт объёма земельных работ по насыпке тела плотины….………....12

3. Расчёт водосборного канала и трубчатого водоспуска………….…………13

3.1 Расчёт максимального расхода воды в весенний приток..……….……….13

3.2 Расчёт трубы донного водоспуска……..……………………………….…..14

Глава 2. Разработка режима орошения лесного питомника…………………..16

1. Расчёт оросительной нормы……………………………………………….....17

2. Нормы поливов и их количество……………………...…………..…………23

3. Сроки и продолжительность поливов…………………...…………………..25

4. Режим орошения отдельных питомников………………...…………………27

5. Техника поливов отдельных питомников…………………...……………....30

Библиография…………………………………………………………………….32

Введение

Данная работа направлена на создание проекта гидромелиоративных мероприятий, имеющих задачу улучшения и совершенствования почвенно-гидрологических условий земель лесохозяйственного использования. Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioration, что означает улучшение. Это улучшение может быть достигнуто различными методами, в связи с этим и мелиорации подразделяются на лесные, культуртехнические и гидротехнические. Лесные мелиорации улучшают неблагоприятные почвенные и климатические условия биологическим методом – созданием особых лесонасаждений специальных форм и конструкций и соответствующим образом расположенных по территории. Культуртехнические мелиорации улучшают поверхность почвы (корчёвка пней, расчистка земель от кустарников, уборка камней, выравнивание поверхности и т.д.).

Гидротехнические мелиорации (осушение, обводнение и водоснабжение, орошение) улучшают почвы на продолжительное время. Они улучшают водный, воздушный, а частично и питательный режим почв и поэтому являются одним из эффективных средств повышения плодородия почвы. ГТМ лесных земель, проводимые в комплексе с лесоводственными, лесокультурными и другими мероприятиями, - эффективное средство повышения производительности лесов, освоения неудобных земель и подъёма лесного хозяйства в целом.

ГТМ являются действенным средством подъёма сельскохозяйственных культур, повышения производительности лесов и создания зелёных зон для здорового отдыха трудящихся. Поэтому специалисты лесного хозяйства должны уметь правильно планировать и организовывать мелиоративные работы в лесхозах, правильно строить мелиоративные системы, эксплуатировать и ремонтировать их.

 

Глава 1. Проектирование сельскохозяйственных прудов комплексного назначения