Проект осушения лесных земель

- магистрального канала - 1,5. 

В малоустойчивых грунтах  в зависимости от технико-экономических  условий можно проектировать или более пологие откосы (лучше всего), или укрепление дна и откосов. Укрепление откосов целесообразно проектировать в местах впадения Тс в МК и МК в водоприемник. Укрепление откосов предусматривается также в малоустойчивых грунтах, когда в целях экономии земляных работ проектируется более крутой откос, чем это принято для данного грунта, или когда на участке наблюдаются размывающие скорости. Учитывая слабую механизацию и дороговизну, работ по устройству укрепления откосов следует избегать. Для укрепления откосов используют разные материалы: жерди, доски, дерн, камни, ж/б плиты и т.д. Высота укрепления принимается равной глубине наполнения при расчетном расходе плюс запас 0,2 - 0,3м.

В данном проекте приняты  коэффициенты устойчивости откосов  такие, при которых не будет происходить размывание каналов. В связи с этим укрепление откосов не предусмотрено.

 

3.7. Продольный профиль каналов.

 

Основой для построения продольных профилей служит план участка в горизонталях. Проектирование начинается с осушителей, затем составляется профиль собирателя, на котором отмечаются места впадения осушителей и положение их дна, и заканчивается проектированием профиля магистрального канала.

Для построения продольных профилей необходимо знать проектную глубину, допустимые уклоны, отметки поверхности и глубину торфа по линии оси канала, план трассы канала с указанием ситуации и закругления, данные по характеристике грунта и т.д.

Построение профилей начинается после того, как в плане  уже запроектирована осушительная сеть.

Сначала строят продольный профиль поверхности по оси канала. Затем, приняв во внимание проектную глубину канала и допустимые уклоны, приступают к проектированию линии дна канала. Нужно избегать уменьшения уклонов в низ по течению. Для рассчитываемого магистрального канала уклоны должны быть в пределах допустимых. Линия дна проектируемого канала должна соответствовать условиям сопряжения младших каналов со старшими.

При вычерчивании продольного  профиля каналов проектируемые  величины заполняют и вычерчивают  красным цветом, воду - синим, а остальное - черным.

 

 

3.8. Уклоны каналов.

 

При проектировании осушительной сети всегда учитывается, что канал должен иметь такой продольный профиль, чтобы не было ни размыва дна и откосов канала, ни отложения на дне наносов. Уклоны регулирующих каналов должны иметь и быть близкими к уклону поверхности, но не менее 0,003.

Максимально допустимый уклон устанавливается  так, чтобы скорость течения воды при пропуске расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков расчетной обеспеченности не вызвала размыва русла.

При незначительных площадях водосбора максимальный уклон можно повышать до 0,01.

Для проводящих каналов  уклоны дна следует выбирать так, чтобы они были плавными по всей длине, чтобы обеспечить равномерную  скорость течения воды по длине канала или небольшое ее возрастание по направлению к устью. Место вогнутого перелома уклона желательно делать в местах впадения в канал ближайшего крупного притока. Если такое совмещение невозможно или если уменьшается скорость водного течения на 15-20% и более, то необходимо проектировать отстойники.

В проводящих каналах  уклон поверхности воды при прохождении  максимального расчетного расхода  принимают равным или близким  к  уклону местности, но он не должен превышать максимально допустимого (imax), который вычисляется по формуле:

 

imax=Vg ² /C²∙R,

где:

Vg – допустимая неразмывающая скорость, м/с;

C – коэффициент Шези;

R – гидравлический радиус сечения канала при его полном наполнении.

В нашем случае гидравлический радиус сечения канала при его полном наполнении равен 0,40 , коэффициент Шези – 26,0, допустимая неразмывающая скорость равна (по таблице) – 0,9. Имея исходные данные находим максимально допустимый уклон поверхности воды для гидравлически рассчитанного магистрального канала:

 

imax=0,9² /(26,0²∙0,40)=0,003

 

Принимаем уклон каналов  равным 0,003

 

3.9. Гидрологический расчет осушительных  каналов.

 

В осушительную сеть с  заболоченного участка поступает  избыточная вода. Нагрузку по ее отводу с осушительной площади несут  осушители, транспортные собиратели и, особенно, магистральные каналы. Для того, чтобы магистральный канал успешно функционировал, то есть вовремя отводил поступающую по нему воду в водоприемник, необходимо провести его гидрологический расчет, основной задачей которого является определение расчетного и поверочного модулей стока. Расчетный модуль стока зависит от гидрологических условий и характера использования осушаемой территории. По расчетным расходам определяются размеры поперечных сечений каналов. А по проверочным расходам воды определяется устойчивость русел против размыва и разрушения сооружений, затопления территории.

В зависимости от значения канала, они рассчитываются на пропуск  канала, паводков определенной обеспеченности.

Проверка каналов на устойчивость русел на размыв производится на весенних паводках 25% обеспеченности.

При расчете нагорно-ловчих и ловчих каналов к основному  расчетному расходу прибавляют расход поступающих в канал грунтовых вод: 15% при безнапорном и 20% при напорном питании от основного расчетного расхода.

Высота крепления русел  в неустойчивых грунтах, условия  неподтопления устьев каналов и минимальные скорости для проверки каналов на заиление определяют по меженным расходам.

В нашем случае каналы будем рассчитывать на пропуск летне-осенних  паводков 25% обеспеченности.

Расчетный расход находится  по формуле:

 

Q_p= q_p F,

 

 Где:

q_p – расчетный модуль стока, л/с∙га;

F – водосборная площадь канала, га.

В нашем случае расчетный модуль стока составляет 0,52 л/с∙га, а водосборная площадь магистрального канала - 2760га

Имея эти данные находим  расчетный расход:

 

Q_p = 0,52∙2760=1435,2 л/с или 1,44 м³/с.

 

3.10. Гидравлический расчет магистрального  канала.

 

После вычисления расчетного расхода с учетом уклонов и  допустимой скорости течения проводится гидравлический расчет, суть которого заключается в определении размеров поперечного сечения каналов и его пропускной способности или расхода (Q_n) воды в канале. Пропускная способность через канал не должна превышать расчетных расходов (Q_p) более чем на 5% или быть меньше его на 2%. Гидравлический расчет для магистрального канала ведется для его устья. При этом находятся следующие параметры:

1.  Расстояние расчетного  горизонта  воды  от бровки  или глубину  понижения (h₁)

2.  Ширину канала по дну (b), зависящую от уклона дна, коэффициента откоса (т) и коэффициента шероховатости (n).

При расчете на пропуск летне-осенних  паводков расчетный горизонт воды (h₁) в лесах лесохозяйственного назначения принимается ниже бровки канала на 0,4-0,5м .

Гидравлический расчет магистрального канала, в соответствии с расчетным расходом воды, начинают с определения путем подбора ширины его по дну (b). При этом выбирают такое значение (b), при котором пропускная способность канала (Q_n) равна или приблизительно равна расчетному расходу воды (Q_p).

Дано: глубина канала установленная - 1,4м; уклон дна канала I =0,003; коэффициент откоса т = 1,5; коэффициент шероховатости п = 0,030. Расчетный модуль стока летне-паводковых вод 0,52 л/с∙га, площадь водосбора F = 2760га. В этом случае гидравлический расход воды с водосборной площади равен Q_p=1435,2л/c или 1,44м³/с. Учитывая, что разбежка величин Q_p и Q_n допускается в пределах 5-2 %, то в нашем случае необходимо подобрать такое сечение, чтобы его пропускная способность была в пределах 1,37 -1,51 м³/с.

Для дальнейшего расчета составляем Таблицу 3.4, в которую входят основные показатели гидравлического расчета.

 

Таблица 3.4 – Нахождение ширины магистрального канала по дну

 

hp	B		X	R	C	C	K0	K
0,9	0,4	1,58	3,64	0,40	26,0	16,45	26,18	25,99

 

 

 

Рабочая глубина МК рассчитывается по формуле:

 

h_p=H-h₁,

 

где:

H - установленная глубина канала(1,4), м;

h₁ - расчетное расстояние от зеркала воды до бровки канала (0,4-0,5м).

Отсюда находим рабочую  глубину МК:

 

h_p =1,4-0,5=0,9 м.

 

Ширину канала по дну (b) сначала берем наименьшую - 0,4м. Площадь живого сечения (ω) определяется по формуле:

 

ω =(b + m∙h_p)h_p

 

при т= 1,5, b=0,4м, h_p=0,9м имеем:

 

ω=(0,4 + 1,5∙0,9)∙0,9 =1,58м².

 

Смоченный периметр (х) рассчитывается по формуле:

 

х = b + 2h_p  √(1+m²)

 

при т = 1,5, b=0,4м, h_p=0,9м имеем:

 

x= 0,4+ 2∙0,9∙√ (1+1,5²) = 3,64м.

 

Гидравлический радиус:

 

R = ω /х = 1,58/3,64 = 0,40

 

Скоростной коэффициент  С и модуль скорости C√R определяются по таблице и берутся в зависимости от величины гидравлического радиуса и коэффициента шероховатости. В нашем случае гидравлический радиус - 0,40, а коэффициент шероховатости п, который берется из таблицы, будет равен 0,030. Устанавливаем, что С = 26,0 и С√R = 16,45

Расходная характеристика К_о представляет собой отношение расчетного расхода Q_p к корню квадратному уклона дна.

 

К₀ = Q_P/√i = 1,44/0,055= 26,18

 

К =  ω∙C√R = 1,58 ∙16,45 =25,99

 

Q_n = К∙√i = 25,99√0,003 = 1,43 м³1с - входит в расчетные пределы (1,37 -1,51 м³/с).

 

Таким образом, гидравлический расчет МК закончен.

 

3.11 Объем земляных работ на каналах.

 

Объем земляных работ (w) на рытье каналов находится по формуле:

W= w _n-1+ W_n/2* l

W_n , w _n-1  – площадь поперечных сечений каналов на двух соседних пикетах;

 l - расстояние между пикетами

Площадь поперечного  сечения на каждом пикете подсчитывается по формуле: w = (В+b)Н/2

В - ширина канала по верху (В = b+2тН) b - ширина по низу Н- проектная глубина канала

После вычисления объема выемки грунта между парой смежных  пикетов определяется объем выемки по каналу.

 

Таблица 3.11.1. -  Ведомость объема земляных работ по осушительному каналу
Номер ПК и промежуточных пунктов	Проектные размеры каналов						Расстояние между пикетами, м.	Объем выемки, м3
		Заложе -ние откосов	Глубина канала Н,м.	Ширина канала, м		Площадь поперечного сечения, м2			Средняя пл. поперечного сечения, м2
				По дну, м.	По верху, м.
0	1,0	1,33	0,4	3,06	2,30	-	—	-
						2,32		232
1	1,0	1,34	0,4	3,08	2,33		100
						2,33		233
2	1,0	1,34	0,4	3,08	2,33		100
						2,32		232
3	1,0	1,33	0,4	3,06	2,30		100
						2,29		229
4	1,0	1,32	0,4	3,04	2,27		100
						2,26		226
5	1,0	1,31	0,4	3,02	2,24		100
						2,23		223
6	1,0	1,30	0,4	3,00	2,21		100
						2,26		226
7	1,0	1,33	0,4	3,06	2,30		100
						2,32		232
8	1,0	1,34	0,4	3,08	2,33		100
								230
						2,30
9	1,0	1,32	0,4	3,04	2,27		100
						0,69		69
9+30	1,0	1,33	0,4	3,06	2,30		30
						-		-
всего							930	2132