Проект гидромелиоративной системы на сельскохозяйственных землях зоны неустойчивого естественного увлажнения

k = (k₁(m₁-u)+k₂(t_д-m₁))/(t_д-u) = (0.8*(1.4 - 0.2))/(1.4 - 0.2) = 0.8               (2.5)

t_д=1.4 м – глубина заложения дрены;

u=0.2 м – УГВ на начало расчетного периода;

H=0.8 м – норма осушения;

φ=0.25 – коэффициент, характеризующий понижение при осушении или повышение при подпочвенном увлажнении УГВ у дрены и на междреньи;

d=0.075 м – наружный диаметр дренажной трубки;

S=0.333 м – длина дренажной трубки;

τ=0.002 м – зазор между трубками;

l=0.1 м – длина фильтра;

δ=0.0008 м – толщина фильтра;

k_ф=15 м/сут – коэффициент фильтрации защитного фильтра;

h_о”=0.1 м – уровень воды у дрены;

t=10 сут – расчетное время понижения УГВ от первоначального положения до требуемого;

γ=0 – свободная от влаги порозность;

t_к=2 м – глубина закладки проводящих каналов;

h_ок”=0.4 м – глубина воды в канале в конце расчетного времени;

L=400 м – расстояние между проводящими каналами;

h_б=0.1 м – глубина воды в канале;

G=0.6 м – ширина проводящего канала по дну;

m=1.5 – заложение откосов канала;

N=0.043 м – атмосферные осадки 10%-ой обеспеченности;

Q_r=0.069 м – подпитывание ГВ за расчетное время.

В результате расчетов получили междренное расстояние, равное 15.7м. При  проектировании мелиоративной системы приняли междренное расстояние равным 17 м.

 

2.3 Организация поверхностного  стока

 

При проектировании осушительной системы предусмотрены следующие  мероприятия:

- защита мелиорируемых  земель от поверхностных вод  устройством оградительной сети;

-  устройство искусственных  ложбин, глубиной 10 см и уклоном  0.001, для отвода поверхностных  вод из замкнутых понижении;

-  планировка поверхности  мелиорируемых земель;

- ликвидация понижений.

Сопряжение ложбины  с открытой сетью предусмотрено  по типу воронки.

 

2.4 Проводящая, оградительная  и дорожная сеть

 

Проводящую сеть размещаем  по наиболее низким отметкам поверхности.

Открытая проводящая сеть представлена в виде каналов  первого, второго и третьего порядка.

 

Таблица 2.4 – Определение расходов в каналах проводящей сети ГМС

Шифр канала	Водосборная площадь, F, га	Расчетный расход, Q, л/с		Приме-чание	Длина
		ВП	СМ
1	2	3	4	5	6
1-1Д	38,83	25,2395	1,1649	ГН	3,9
2-1Д	79,35	51,5775	2,3805	ГН	2,1
3-1Д	45,83	29,7895	1,3749	ГН	1,3
4-1Д	93,85	61,0025	2,8155	ГН	2,6
5-1Д	44,21	28,7365	1,3263	ГН	0,83
6-1Д	65,99	42,8935	1,9797	ГН	1,35
7-1Д	45,86	29,809	1,3758	ГН	0,83
8-1Д	67,97	44,1805	2,0391	ГН	1,35
9-1Д	45,01	29,2565	1,3503	ГН	0,83
10-1Д	65,61	42,6465	1,9683	ГН	1,35
11-1Д	0,97	0,6305	0,0291	ГН	0,97
12-1Д	1,50	0,975	0,045	ГН	1,5
1-2Д	92,10	59,865	2,763	ГН	1,9
2-2Д	382,03	248,3195	11,4609	ГН	1,47
1-2-2Д	95,30	61,945	2,859	ГН	1,83
2-2-2Д	95,34	61,971	2,8602	ГН	1,83
3-2-2Д	95,79	62,2635	2,8737	ГН	1,83
1ГД	791,76	514,644	23,7528	ГР	3,05
2ГД	525,22	341,393	15,7566	ГР	4,98

Примечание: ГН – гидравлически  нерассчитываемый канал, ГР – гидравлически  рассчитываемый канал.

Для гидравлически нерассчитываемых каналов принимаем глубину 1.8 м, коэффициент заложения откосов – 1.5, коэффициент шероховатости – 0.025, ширину канала по дну – 0.6 м. Радиусы поворотов каналов принимаем равными 5В=30 м, где В – ширина канала по урезу воды [10].

Закрытая проводящая сеть представлена закрытыми дренажными коллекторами. Сопряжение коллекторов  между собой проектируем внахлестку. При угле поворота коллекторов в  плане более 60° устраиваем смотровые колодцы. Смотровые колодцы также предусматриваем в местах подключения двух коллекторов. Сопряжение коллекторов с принимающими каналами осуществляем с помощью устьевых сооружений. Низ устьевой трубы коллектора проектируем не менее чем на 0.1 м выше расчетного меженного уровня в принимающем канале.

Оградительная сеть предназначена  для защиты территории от поверхностных  вод, поступающих с территории внешнего водосбора. Оградительная сеть представлена каналом 2-1Д, 1-1Д, 11-1Д, 12-1Д, 2ГД, длины которых составляют 1.5 км.

Дорожная сеть представлена дорогами IV категории [11], общей протяженностью 17.7 км. Показатели дорог приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Основные показатели дорог

Шифр	Тип	Длина, км	Расчетная скорость, км/ч	Число полос движения	Ширина полосы движения, м	Ширина проезжей части, м	Ширина обочины, м	Ширина дорожного полотна, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Д 1	внутрихоз.	3.50	80	2	3	6	2	10
Д 1.1	полевая	2.83
Д 1.2	полевая	2.95
Д 1.3	полевая	2.95
Д 1.4	полевая	3.50
Д 1.5	полевая	1.97

 

 

2.5 Гидрологические и гидравлические расчеты

 

Гидрологические расчеты  проводим для случая отсутствия данных наблюдений. За расчетные периоды  принимаем весеннее половодье, дождевые поводки, предпосевной сток, среднемеженный период.

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья , заданной ежегодной вероятностью превышения  % для равнинных и горных рек следует определять по формуле:   

,             (2.7)

где – параметр, характеризующий дружность весеннего половодья;

 – расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания), мм, ежегодной вероятностью превышения %, определяемый в зависимости от коэффициента вариации и отношения этой величины, а также среднего многолетнего слоя стока , устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией;

 – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды;

 – коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер;

 – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах;

 – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных бассейнах;

 – дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции,  км²;

 – показатель степени редукции.

Максимальные  расходы воды рек дождевых паводков определяется по формуле    

                     (2.8) 

где – коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением площади водосбора.

Расчеты для канала 1ГД были проведены и сведены в таблицах 2.6, 2.7, 2.8, 2.9.

Таблица 2.6 – Максимальный сток вод дождевых паводков

	Обеспеченность, %
	Р=1%	Р=2%	Р=3%	Р=5%	Р=10%	Р=25%
Максимальный сток вод дождевых паводков, м3/с	7.687	6.471	6.157	5.059	3.922	2.510

Таблица 2.7 – Максимальный сток воды весеннего половодья

	Обеспеченность, %
	Р=1%	Р=2%	Р=3%	Р=5%	Р=10%	Р=25%
Максимальный сток воды весеннего  половодья, м3/с	7.636	6.740	5.958	5.326	4.385	2.969

Таблица 2.8 – Среднемеженный сток

Способ определения	Величина, м3/с
По карте среднемеженного стока	0,080

Таблица 2.9 – Предпосевной сток

Способ определения	Величина, м3/с
По карте предпосевного  стока	0,850

После проведения данных расчетов были вычислены расчетные  модули стока, представленные в таблице 2.10.

 

Таблица 2.10 – Модули стока (q, м³/c км²) расчетной обеспеченности

ВП = 10 %	СМ = 50 %
0,065	0,003

Используя результаты гидрологических  расчётов определяем расходы воды (л/с) в расчетных створах каждого канала по формуле:

   (2.9)

где F – площадь водосбора канала в расчётном створе, га;

q_P% – модуль стока ежегодной вероятностью превышения, P%, л/(с га).

Полученные значения расходов заносим в таблицу 2.9.

В каждом створе рассчитываем F(Rг.н.) для расходов дождевых  паводков и среднемеженного стока по следующей формуле:

F(R_г.н) = 1/4m_o Q/(i)^1/2   (2.10)

По таблицам Андриевской  в зависимости от полученных значений F(R_г.н.) определяем значения C(R)^1/2 и R.

Далее вычисляем скорость движении воды по формуле:

V = C(R*i)^1/2, м/с     (2.11)

где С – коэффициент Шези, м^0,5/с;

R – гидравлический радиус, м;

i – гидравлический уклон.

Затем находим отношение b/R_г.н., где b – ширина канала по дну.

По таблицам Андриевской  определяем значение отношения h/R_г.н., из которого выражаем h – глубину воды в канале.

Гидрологические расчеты  были проведены на примере каналов 1ГД и канале 2ГД. Результаты этих расчетов приведены в таблице 2.11.

Таблица 2.11 – Гидравлические расчеты каналов

КАНАЛ	СТВОР	m	n	b	i	Qвп	Qсм	mо		F(RГ.Н.)	C R	R	V	b/RГ.Н.	h/RГ.Н.	h
1ГД	1	1.5	0.0225	0.6	0.00025	0.814	0.013	8.424	ДП	6.11	26.52	0.48	0.42	1.25	1.99	0.96
									СМ	0.10	8.87	0.11	0.14	5.45	1.24	0.14
2ГД	1	1.5	0.0225	1.0	0.00022	3.913	0.065	8.424	ДП	31.32	46.67	0.88	0.60	1.14	2.02	1.78
									СМ	0.52	13.96	0.19	0.21	5.26	1.26	0.24

По результатам расчета  были построены профили (продольные и поперечные) данных каналов, представленные на рисунках 2.3, 2.4, 2.5, 2.6.

Диаметр коллекторов определяем гидравлическим расчетом по формулам равномерного движения, как для безнапорных труб при полном заполнении их водой. Расчет ведем на примере коллектора 2.7 Др. Расчет ведем в табличной форме.

Таблица 2.12 – Гидравлический расчет закрытого коллектора 2-7 Др

d, мм	R, м	C, м0,5/с	i	V, м/с	W, м2	Q, м3/с	F, га	L, м	ПК
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
150	0.025	41.09	0.002	0.29	0.0079	0.0023	3.83	401.60	ПК 22+80
200	0.031	42.62		0.34	0.0123	0.0042	7.00	360.00	ПК 20+80

2.6 Гидротехнические сооружения

 

Проектом предусмотрено  устройство гидротехнических сооружений IV класса капитальности, так как расходы не превышают 4 м³/с.

Для управления водным режимом  принимаем 27 регулирующих сооружения: 19 колодцев с регулятором уровня, 1 регулятор и 5 трубопереездов, 1 регуляторов с трубопереездами.

Смотровые колодцы устраиваем для контроля за работой осушительной системы и для сопряжения коллекторов.

Регуляторы устраиваем для регулирования уровней и  расходов воды в каналах[10].

Трубы – переезды устраиваем при пересечении дорог с проводящими  каналами для перехода и переезда через них.

 

2.7 Охрана окружающей среды

 

Для сохранения плодородия почв предусматриваем меры по компенсации  потери органического вещества при  проведении мелиоративных работ  путем использования различных  видов органических удобрений.