Гидротехническая меллиорация

На участке запроектирована  сеть, состоящая из осушителей, собирателей, магистральных, нагорных и ловчих каналов.

 

 

3. Проектирование  осушительной сети в вертикальной  плоскости

Параметры глубины остальных каналов  осушительной сети представлены в таблице 3.1.

Проектная глубина канала рассчитана с учетом 10-15% осадки почвогрунта (учитывая плотность торфа).

Таблица 3.1. – Параметры глубины  каналов

Глубина каналов	Осушители	Собиратели	Нагорные каналы
установившаяся	1,0	1,2	1,0
проектная	1,1	1,3	1,1

 

 

Для определения уклонов дна  каналов строится продольный профиль.  С этой целью на плане выбираем ветку каналов общей длиной порядка 2 000 – 2500 м, на которой разбивают пикеты через 100 м.

Далее по отметкам горизонталей вычисляются  отметки поверхности  на каждом пикете с точностью до 0,01 м. Отметки пикетов, расположенных между горизонталями, вычисляются интерполяцией.

Вычисленные  и записанные в  графу  отметки поверхности откладываются  в выбранном масштабе вверх от верхней графы.  После того, как  отметки всех пикетов отложены, полученные точки соединяются прямыми линиями и строится продольный профиль поверхности канала.

Затем проектируется дно канала, которое по возможности должно иметь  по всей длине одинаковый уклон. В  то же время необходимо, чтобы глубина  канала на отдельных пикетах как  можно меньше отличалась от проектной глубины. Так как уклон поверхности на профиле меняется по длине, то его следует разбить на несколько частей и проектировать уклон дна каждой части.

После проведения линии дна вычисляются  отметки дна по пикетам. Отметки  определяют с точностью до 0,01 м, а  уклоны – до двух значащих цифр. Отметки дна

 

на крайних пикетах (или точках перегиба)  определяем,  вычитая  из отметок поверхности глубину канала. На остальных пикетах отметки дна вычисляются путем умножения уклона дна на величину расстояния между пикетами, и полученное превышение прибавляется к отметке  дна на  предыдущем  пикете.

По разности отметок поверхности  земли и дна канала определяются глубины каналов по всем промежуточным  пикетам.

На продольном профиле собирателя показываются отметки  устьев дна  впадающих осушителей (собирателей).

Схема продольного  профиля приведена в приложениях.

 

4. Проектирование поперечного  профиля каналов

 

Проектирование поперечного профиля  каналов мелиоративной сети предполагает обоснование формы и размеров поперечного сечения. Каналы регулирующей проводящей и оградительной сети должны иметь трапецеидальное сечение. Нагорные каналы имеют трапецеидальное сечение с разным заложением откосов - низовой откос проектируется по углу естественного откоса грунта, а верховой с коэффициентом откоса в 2-3 раза. Коэффициенты откосов каналов приведены в таблиц 6 “Методических указаний...”[2].

Учитывая  почвенные условия участка и  глубину запроектированных каналов  примем коэффициент откоса канала равным 0,5.

Ширина  канала по дну принимается:

а) для осушителей  и нагорных каналов – 0.40 м;

б) для каналов  проводящей и ограждающей сети гидравлически  не рассчитываемых – 0.40-0.60 м;

в) для гидравлически  рассчитываемых каналов - согласно расчету.

Ширина канала по верху вычисляется  по формуле:

,

 

 

 

 где :

T_пр – глубина канала;

b – ширина канала по дну;

m – коэффициент откоса.

Отсюда вычислим ширину каналов  по верху:

осушителя:    В=0,4+2*0,5*1,1=1,5;

собирателя:    В=0,4+2*0,5*1,3=1,7;

нагорного канала:   В=0,4+0,5*1,1+1,0*1,1=2,05.

 

 

5. Гидрологические расчеты

 

Гидрологическими расчетами определяются расчетные и поверочные расходы  воды в каналах проводящей сети с  площадью водосбора более 5 км². По расчетным расходам воды определяются размеры поперечных сечений каналов при допустимой глубине их наполнения в зависимости от условий работы.

По поверочным расходам воды определяется устойчивость русел каналов к  размыву и заилению.

Так как насаждения на участке относят  к лесам хозяйственного значения, то обеспеченность расчетных  и поверочных расходов указанных периодов принимается:

на пропуск летне-осенних паводков 25% обеспеченности; поверка таких  каналов на устойчивость русел к размыву производится на пропуск весеннего половодья 25% обеспеченности.[2]

СНиП 2.01.14-83 расчет максимальных расходов весеннего половодья рекомендует производить по формуле:

, где:

А – площадь водосбора, 10,5км²;

 

К_о – коэффициент дружности весеннего половодья, в курсовом проектировании определяется по таблиц 7 “Методических указаний...” [2] . По ней же определяют  А₁ и n₁ . Так как Владимирская область относится к лесной зоне, то А₁ и n₁, соответственно равны 1 и 0,17. Параметр К₀ можно определить зная категорию рельефа.

К I категории рельефа относятся  реки, большая часть которых располагается в пределах  холмистых и платообразных возвышенностей (Среднерусская  и др.). Ко II категории  рельефа относятся реки, в бассейнах которых холмистые возвышенности чередуются с понижениями между ними. К категории III рельефа относятся реки, большая часть которых располагается в пределах плоских низменностей (Мещерская, Белорусское Полесье, Приднепровская  и др.), а также реки, имеющие широкие заболоченные поймы.

В качестве признака для определения  категории рельефа допускается  использование значения a :

, где:

I_p – средневзвешенный уклон склонов водосбора, ‰;

А – площадь водосбора, км².

Площадь водосбора равна 18,3 км², а уклон главного водотока – 2,2 ‰.

Отсюда:                           

.

 

При a>1 бассейн обносится к I категории рельефа, при a » 1,0-0,5 – к категории II, а при a<0,5 – к категории III. Значит водосбор относится к третьей категории рельефа и, следовательно, коэффициент дружности весеннего половодья К₀=0,006.

hp_% – слой стока расчетной обеспеченности;

m – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров стока и максимального расхода воды половодья, зависящий природной зоны и вероятности превышения (25%). Значение коэффициента m берется по таблице 10 [2] и равно 0,9;

d₁ d₂ d – коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов воды в зависимости от залесенности, заболоченности и зарегулированности водосбора озерами соответственно. Коэффициент d₁ находят по формуле:

, где:

a₁ – параметр, принимаемый по таблице 8, равен 1;

f_л – относительная залесенность, равная для осушаемого участка 42%;

n₂ – для всех почвогрунтов лесной  зоны принимается равным 0,22. 

Отсюда вычислим значение коэффициента d₁:  

;

Коэффициент d₂ находят по формуле:

, где:

b – коэффициент, принимается по таблице 9 и зависит от преобладающих на участке типов болот. Равен 0,8, поскольку на водосборе осушаемого участка встречаются болота переходного  типа;

f_d – относительная заболоченность водосбора – 25%.

Отсюда  значение d₂, исходя из вышеизложенной формулы, равняется 0,57.

Коэффициент d равен 1.0, так как озера на данном участке отсутствуют.

Слой  стока половодья h_p% расчетной обеспеченности устанавливается по формуле:

, где:

– средний многолетний слой стока  половодья, мм;

K_p% –ордината кривой заданной обеспеченности, находится по таблице 11 [2] в зависимости от коэффициента вариации.

Значения  коэффициента С_V снимаются с карты (приложение 1 [2]). Он равен 0,25. Для того, чтобы учесть то, что площадь водосбора лежит в пределах 5–50 км², необходимо увеличить снятое с карты значение в 1,25 раза. Отсюда С_V=0,5.

Средний многолетний слой стока половодья  h_o определяют по формуле:

, где:

h_o – средний многолетний слой стока половодья, определяется по карте (приложение 2)[2], равен 100 мм.

К_А – коэффициент, учитывающий влияние величины стока. Для нашего случая К_А равен 1.

К_к – коэффициент, учитывающий поправку на карст. Равен 1.

К_оз – коэффициент, учитывающий влияние озер на водосборе  на величину слоя стока. В нашем случае 1.

К_л – коэффициент, учитывающий влияние лесистости  на величину слоя стока весеннего половодья берется по таблице 13 [2].

Отсюда К_л = 1.

Подставляя известные значения, получим:

 

К _25%=1,28.

Теперь зная все исходные значения можем получить h _25% :

h _25% =100×1,28=128мм.

Зная все ранее вычисленные  значения, можем произвести расчет максимальных расходов весеннего половодья:

.

Максимальные мгновенные расходы воды летне-осенних паводков рассчитываются по формуле:

, где:

q_1%  – максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1 %, выраженный в долях от произведения  jH ;

j  – сборный коэффициент стока;

H_1% – максимальный суточный слой осадков 1 %-й  обеспеченности, определяемый по карте [2]; В условиях Владимирской области равен 100 мм.

 

d  – коэффициент, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами; Равен 1, так как озера на участке отсутствуют.

l_р% – переходный коэффициент от вероятности превышения Р=1 % к максимальным расходам воды 10%-ной вероятности превышения, определяется по приложению 5 методических указаний [2].

Максимальные мгновенные расходы воды определяют в следующей последовательности: находят Н₁, затем j. Для нахождения  q_1% необходимо предварительно знать гидроморфометрическую характеристику русла (Ф_р), продолжительность склонового добегания (t) и район кривых редукции осадков (приложение 7[2]).

,  где:

С₂ – эмпирический коэффициент, принимаемый для лесной зоны равным 1,2;

j_о – сборный коэффициент стока для водосбора площадью равной 10 км² со средним уклоном водосбора i_B   равным 50 ‰, принимается по таблице 14[2], и, с учетом механического состава подстилающих грунтов и типа почвы, равен 0,3;

n₅ – показатель степени, равный 0.8;

i_B – средний уклон водосбора, выраженный в ‰, равен 11,7 ‰ согласно заданию;

n₆ – для лесотундры и лесной зоны принимается равным 0,07.

По имеющимся данным определим сборный коэффициент стока:

.

Гидроморфометрическую характеристику русла водотока определяют по формуле: 

, где:

L – длина водотока, равная согласно заданию 8,6 км;

Н_р – гидравлический параметр русла, зависящий от состояния русла. Принима

 

ется  равным 11, так как русло протекающего по участку водотока частично заросшее;

i_p – уклон русла водотока, равный согласно заданию 2,2 ‰.

Значения продолжительности склонового добегания t можно определить, исходя из средних экспериментально установленных величин: в тундровой и лесной зонах при заболоченности  f_б < 20 %  t = 60 мин., при f_б 20 ¸ 40  = 100 мин., при f_б > 40 %   t = 150 мин. Так как Владимирская область находится в лесной зоне и заболоченность водосбора составляет 25%, продолжительность склонового добегания равняется 100 мин.

С учетом того, что продолжительность  склонового добегания равна 100 мин  и значение гидроморфометрической  характеристики русла равняется 78,37, определим максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1 %, выраженный в долях от произведения  jH. Согласно приложению 6[2] q_1% равняется 0,0306.

 По карте “Районирование  величин параметров  и ” [2], осушаемый участок относится ко второму району[2], поэтому переходный коэффициент от вероятности превышения Р=1% к максимальному расходу воды 10%-ной расчетной вероятности превышения λ_10р%=0,6.

Подставляя известные данные, получим: