Горизонтальный дренаж на орошаемых землях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра энергетического и водохозяйственного строительства

КУРСОВАЯ РАБОТА

“Горизонтальный дренаж на орошаемых землях”

Выполнил: ст. группы ГМ - 434

Сандомирский Е.В.

Проверил: Бааджи В.Г.

Одесса - 2015



ВВЕДЕНИЕ

На орошаемых территориях, при недостаточной естественной дренированности местности (речные трассы, приморские равнины и низменности), поступление в грунт излишней воды приводит к поднятию уровня грунтовых вод. Достаточно высокий уровень грунтовых вод может привести к заболачиванию местности. Учитывая то обстоятельство, что большая часть грунтовых вод юга и востока Украины минерализованы - процесс повышения уровня грунтовых вод может привести к ещё более тяжёлым последствиям, а именно к вторичному засолению орошаемых земель.

Наиболее существенными причинами, вызывающими поступление в грунт излишнего количества воды, являются следующие:

- завышение поливных норм;

- низкий коэффициент полезного действия оросительных каналов (особенно в земляном русле);

- подъём уровня воды в источнике орошения вследствие подпоров в многоводные годы;

- частые порывы на закрытой оросительной сети;

- увеличение непроизводительных потерь воды вследствие неправильной эксплуатации закрытой оросительной сети в местах установки гидрантов (особенно это присуще гидрантам ДМ «Фрегат»).

Если в результате действия постоянных и переменных факторов происходит коренное нарушение существующего водного баланса орошаемой территории, то уровень грунтовых вод начинает неуклонно повышаться и приближается к поверхности земли даже в том случае, когда он до орошения находился на глубине 20-30м.

Существует ряд способов, способных замедлить подъём уровня грунтовых вод, а, следовательно, и снизить вероятность поступления солей в корнеобитаемый слой почвы. Но коренным образом изменить водный и солевой режим почвогрунтов можно только при помощи дренажей.

Дренаж на орошаемых землях - это совокупность гидротехнических сооружений, служащий для сбора и отвода грунтовых вод за пределы мелиорируемой территории.



1. Природные условия района проектирования

1.1 Среднемесячные значения климатических показателей по метеостанциям Украины

Таблица 1

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
- средний дефицит влажности воздуха, мб
0,7	1	1,9	5,2	7,8	10,5	11,9	9,5	5,8	3,2	1,6	0,8
- относительная влажность, %
86	84	81	70	68	65	59	65	70	80	84	86
- температура воздуха,
-1,9	-1,7	3	8,9	16	20,2	23	22,1	18	10,9	4	-0,1
P - атмосферные осадки, мм
39	36	34	36	45	32	48	39	32	40	44	45

1.2 Водно-физические свойства грунтов, их мощность, глубина залегания грунтовых вод и их минерализация

Таблица 2

Тип грунтов	Кф м/сут	µ мс	Н, м	H УГВ, м	МГВ г/л
Суглинки виавиальные	0,4	0.04	14	4.9	5,5

1.3 Оросительные нормы сельскохозяйственных культур

Таблица3

Культура	Ор.нор	Культура	Ор.нор	Культура	Ор.нор	Культура	Ор.нор
Озимая пшеница	2200	Соя	2300	Кукуруза на сил.	2500	Люцерна под пос.	1300
Озимый ячмень	1700	Оурцы	3400	Томат посевн.	3900	Капуста	3700



2. Водно - балансовые расчеты

2.1 Прогноз изменения УГВ и установление срока строительства дренажа

Изменение баланса подземных вод для территорий с существующим орошением до строительства дренажа необходимо определить в соответствии Приложения 2 ВСН 33-2.2.03-86:

где: - приток подземных вод, в ;

- отток подземных вод, в ;

- фильтрационные потери из оросительной сети, в ;

- вертикальный водообмен балансового слоя;

Учитывая то, что расчет производится для отдельного орошаемого участка, связанного с большими орошаемыми массивами, принимаем величины притока и оттока подземных вод равными нулю.

Тогда формулу можно записать в виде:

Фильтрационные потери из оросительной сети можно определить по формуле:

где: - коэффициент полезного действия внутрихозяйственной оросительной сети;

- оросительная норма нетто, определяется по формуле:

где: - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение в момент полива и принимаемый для полива дождеванием равным 1,1;

М - рекомендуемая оросительная норма, принимаемая по соответствующей таблице;

При глубоком залегании уровня грунтовых вод(положение УГВ за пределами высоты капиллярного поднятия) величину вертикального водообмена можно определить по формуле:

где: - коэффициент принимаемый для легких суглинков равным - 0,2;

Подъем УГВ , вызванный изменением запасов подземных вод, можно определить по зависимости:

где: - коэффициент водоотдачи соответствующего слоя грунта;

- коэффициент водоотдачи метрового слоя;

- глубина залегания уровня грунтовых вод, м;

Расчет выполнен в табличной форме:

Изменение глубины залегания грунтовых вод на орошаемом участке

Таблица 4

Элементы водного баланса	Годы от начала орошения
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	-	3700	2200	1700	3400	3200	1400	2500	2300	1300	2900
	-	4070	2420	1870	3740	3520	1540	2750	2530	1430	3190
	-	203,5	121	93.5	187	176	77	137.5	126,5	71,5	159,5
	-	814	484	374	748	704	308	550	506	286	638
	-	1017,5	605	467,5	935	880	385	687,5	632,5	357,5	797,5
?H, м	-	1,52	0.9	0,7	1,39	1.31	0.57	1,02	0,94	0,53	1,19
?УГВ, м	4.9	3,38	2,47	1,8



3. Определение объема и модуля дренажного стока

дренажный сток глубина расход

При расчете на среднегодовые условия многолетнего ряда наблюдений нагрузку на дренаж за расчетный период можно определить по формуле:

где: - эффективные атмосферные осадки, определяемые по формуле:

где: - коэффициент использования осадков, принимаемый равным 0,9;

P - среднесуточные атмосферные осадки, в мм;

- суммарные испарения, определяемые для вегетационного периода по формуле С.М. Алпатьева, а для не вегетационного периода - по формуле Н.И. Иванова.

где: - биоклиматический коэффициент, принимаемый для зернокормового севооборота равным - 0,38;

- среднесуточная температура воздуха по ближайшей метеостанции, в ;

- относительная влажность воздуха, средняя за данный месяц, в %;

- суммарный среднесуточный дефицит влажности воздуха за один месяц, определяемый по формуле:

где: - среднемесячный дефицит влажности воздуха, в МБ;

n - количество суток в расчетном месяце;

Оросительная норма определяется как средняя водоподача для всего севооборота на весь вегетационный период по формуле:

Интенсивность инфильтрационного дренажного стока определяется из выражения:

где: - объем дренажного стока за расчетный период, в ;

t - продолжительность расчетного периода, в сут.

Модуль дренажного стока может быть определен по формуле:

Расчет выполнен в табличной форме:

Водно - балансовые расчеты орошаемого севооборота на фоне дренажа

Таблица 5

Условн. обозн.	Ед. изм	Месяцы	Вегетац. период (4ч9)
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	мб	0.7	1	1,9	5,2	7,8	10,5	11,9	9.5	5,8	3,2	1,6	0,8	50,7
	%	86	84	81	70	68	65	59	65	70	80	84	86	397
		-1,9	-1,7	3	8,9	16	20,2	23	22,1	18	10,9	4	-0,1	108,2
n	сут	31	28	31	30	31	30	31	31	30	31	30	31	183
P	мм	39	36	34	36	45	32	48	39	32	40	44	45	232
Pe	мм	35,1	32,4	30,6	32,4	40,5	28,8	43,2	35,1	28,8	36	39,6	40,5	208,8
D	мб	21,7	28	58,9	156	241,8	315	368,9	294,5	174	99,2	48	24,8	1550,2
E	мм	10,75	12,5	21,45	62,4	96,72	126	147,56	117,8	69,6	37,11	19,37	12,49	620,1
EPe	мм	-24,3	-19,9	-9,15	30	56,22	97,2	104,36	82,7	40,8	1,11	-20,2	-28,0	411,3
Int,n	мм				33	61,84	106,9	114,79	90,97	44,88	1,22			452,4
Ve	мм				1,65	3,09	5,34	5,73	4,54	2,24	0,06			22,6
Int,n+Ve+Pe	мм	35,1	32,4	30,6	67,05	105,43	141,06	163,73	130,61	75,92	37,29	39,6	40,5	683,8
Fd	мм	24,34	19,89	9,14	4,65	8,7	15,06	16,17	12,81	6,32	0,17	20,22	28	63,7
10·Fd		243,42	198,9	91,49	46,5	87,1	150,6	161,7	128,1	63,2	1,73	202,2	280	637,5
		0,0008	0,0007	0,0003	0,0002	0,0003	0,0005	0,0005	0,0004	0,0002	0,000	0,0007	0,0009	0,002
	л/с·га	0,09	0,08	0,034	0,017	0,032	0,0581	0,06	0,479	0,024	0,0006	0,078	0,104	0,24

4. Выбор параметров дренажа

4.1 Определение наименьшей допустимой глубины заложения дрен

Наименьшую допустимую глубину заложения дрен определяем исходя из недопущения поднятия уровня грунтовых вод выше критического для данных условий по формуле:

где: - критическая глубина уровня грунтовых вод, принятая ранее;

h - величина остаточного напора над дреной;

- наполнение дрены.

4.2 Способы строительства дренажа

Принимаем бестраншейный способ.



4.3 Выбор конструкции дрены

Тип дреноукладчика ДБ-251

Размеры траншей м

Глубина - 2

Ширина - 0,25

Способ выдерживания уклона - автоматическое

Диаметр укладываемых труб - до 110

Тип труб - пластмассовые

Тип фильтра - песчано-гравийный объемный

Устанавливаем смоченный периметр трубы ч и расчетный эффективный диаметр дрены Dcol

4.4 Определение расстояния между горизонтальными дренами

Расстояние между дренами горизонтального дренажа, и, для условий однородной и неоднородной слоистой водоносной толщи (двухслойной, трехслойной) с непроницаемой нижней границей следует рассчитывать по формуле:



где: - фильтрационное сопротивление, обусловленное гидродинамическим несовершенством дренажа по степени вскрытия водоносной толщи, м;

Т - проводимость водоносной толщи, м²/сут, определяемая по формуле:

в этой формуле и соответственно коэффициенты фильтрации и мощность (высота) i-го слоя, j - количество слоев;

h - превышение УГВ на междренье над уровнем воды в дренах, м;

- интенсивность инфильтрационного питания, м/сут;

Предварительно определяются величины и r по формулам:

Величины m₁ и m₂ определяю по формулам:

Проверяю условие:

Сопротивления определяю по формулам:



Определяем сопротивление и проводимость водоносной толщи по формуле:

Фq = 11.75 * 1.48 = 17.39 м

Расстояние между дренами определяю по формуле:

5. Проектирование коллекторно - дренажной сети

5.1 Расчет дренажных труб

По расчетному расходу и выбранному уклону дрены определяем коэффициент:

Для принятого диаметра определяется скорость при полном наполнении трубы. Определяем пропускную способность трубы при ее полном наполнении:

и находим коэффициент отношения расходов:

По значению коэффициента находим значение коэффициента отношения скоростей , степень наполнения трубы и определяем минимальную глубину наполнения и скорость :

Если скорость лежит в допустимых пределах расчет считается законченным и выбранные и - окончательными.



6. Гидравлический расчет закрытых дрен и коллекторов

6.1 Определение расчетных расходов

Расчетный расход воды в дрене (коллекторе) определяем по формуле:

где: Q_col - расход воды в дрене (коллекторе), м3/с;

q_d^max- максимальный расчетный модуль дренажного стока, л/сга;

А - площадь, обслуживаемая дреной (коллектором), га. Площадь в га, обслуживаемая дреной, определяется как произведение:

где: - междренное расстояние, м;

l- длина дрены. Определение расчетных расходов производится последовательно, для самого невыгодного случая работы дренажной сети.

Расход коллектора младшего порядка равен суммарному расходу всех впадающих в него дрен; расход коллектора старшего порядка - суммарному расходу коллекторов младшего порядка и дрен, впадающих в эти коллекторы.

Выбранные размеры дрен и коллекторов для пропуска максимальных расходов должны проверяться на заиляемость при пропуске минимальных расходов:

где - минимальный модуль дренажного стока в период VчIX месяцев.

Продолжение примера расчета Ml

Результаты расчета ведутся табличной форме.

Определение параметров коллекторов

т.к. 0,15<V<1 м/с находится в допустимых пределах расчет окончен и принимаю i=0,002.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Зедгенидзе В.А. Методические указания по выполнению курсового проекта «Горизонтальный дренаж на орошаемых землях». Одесса 2004.

ДБН В.2.4-1-99. Мелиоративные системы и сооружения. Госстрой Украины. К. 2000.

ВСН 33-2.2.03-86. Мелиоративные системы и сооружения. Дренаж на орошаемых землях. Нормы проектирования. М. 1987.

Осадчий С. С, Чижик О. А., Осадчая Н. И. Методические указания. Оросительная система (для студентов специальности "мелиоративное строительство"). Одесса -98.

Размещено на Allbest.ru