Проектирование оросительной системы лесного питомника

Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100ВХ является самоходной, короткоструйной, широкозахватной машиной. Дождевальный агрегат, двигаясь по дороге, забирает воду из временного оросителя. Полив проводится при движении агрегата взад-вперед. Средняя скорость движения агрегата составляет 450 м/ч.

Оборудование машины навешивается на трактор ДТ-75М. агрегат представляет собой пространственную трехпоясную ферму. Длина фермы 110 м. Нижний пояс фермы состоит из двух труб диаметром от 114 до 45 мм. К нижним узлам фермы приварены трубчатые открылки длиной от 0,3 до 1,4 м. На концах открылок установлены 52 короткоструйных насадки. Вода к насадкам подается по трубопроводу нижнего пояса от центробежного насоса.

Ширина захвата дождем машины ДДА-100ВХ составляет 120 м. Поэтому временные оросители нарезают строго параллельно друг другу через 120 м.

Выпускают четыре модификации машины ДДА-100ВХ с расходом воды 60, 80, 100 и 130 л/с.

Технические характеристики модификации дождевальной машины ДДА-100ВХ с расходом воды 100 л/с приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Технические характеристики дождевальной машины ДДА-100ВХ

Параметры	ДДА-100ВХ
Агрегатируется с трактором	ДТ-75М
Расход воды, л/с	100
Давление насоса, МПа	0,43
Интенсивность дождя, мм/мин	2,0-4,2
Расстояние между оросителями, м	120
Ширина захвата дождем, м	120
Сезонная производительность, га	80-120
Скорость передвижения, км/ч	0,45
Обслуживающий персонал, чел	1
Стоимость, тыс. руб.	1175 (с трактором ДТ-75)

Количество одновременно работающих дождевальных машин устанавливают на основании укомплектованного графика водоподачи на орошаемый лесопитомник.



10. Составление графика водоподачи на орошаемый лесопитомник

График водоподачи отражает динамику подачи оросительной воды на территорию орошаемого участка в течение вегетационного периода.

Для построения графика водоподачи необходимы следующие данные:

а) площади нетто, занимаемые древесными породами в посевном, школьном и маточном отделениях питомника (таблица 2);

б) состав сельскохозяйственных культур, выращиваемых на территории лесопитомника, и размер площади, занимаемой этими культурами (таблица 2);

в) режим орошения лесных и сельскохозяйственных культур (таблица 1);

г) тип принятой дождевальной машины и ее основные технические характеристики (таблица 7).

Располагая этими данными, определяют расчетную продолжительность полива лесных и сельскохозяйственных культур. Расчетную продолжительность полива t_{пол.расч}, сут., находят по зависимости:

t_{пол.расч} = , (42)

где N_пол - поливная норма, м³/га;

S_{нт кул} - площадь нетто, занимаемая данной культурой, га (таблица 2);

t_{пол. час} - продолжительность полива в течение суток, ч. Продолжительность полива принимают равной 16-20 часам;

Q_д.м - расход дождевальной машины, л/с (таблица 7);

k_пот - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение при поливе дождеванием. Коэффициент k_пот принимаем равным 1,1-1,2;

k_р.в - коэффициент использования рабочего времени дождевальной машины. Коэффициент k_р.в принимаем равным 0,7-0,75.

Полученные значения продолжительности полива округляем до целого числа в большую сторону. Если к сроку начала полива прибавить полученное значение длительности полива t_расч, то получим срок окончания полива.

Расчетный и принятый режимы орошения лесопитомника оформляем в табличной форме (см. таблицу 8).

По данным граф 6, 7 и 8 таблицы 8 строим неукомплектованный график водоподачи для орошения лесопитомника. Для этого в прямоугольной системе координат по оси абсцисс откладываем продолжительность каждого полива, а по оси ординат - расход воды. Все поливы на графике изображают в виде прямоугольников.

Построение графика начинают с культуры, имеющей наибольшую продолжительность поливных периодов. Если поливы разных культур частично или полностью совпадают во времени, то их расходы в эти дни суммируют и прямоугольники частично или полностью надстраивают один над другим. Такой график водоподачи называется неукомплектованным. Он характеризуется резкими изменениями поливных расходов во времени. При эксплуатации оросительной системы неукомплектованный график водоподачи неудобен для практического применения.

Для выравнивания графика его укомплектовывают. Комплектования графика достигают в результате изменения расчетных сроков полива. При комплектовании графика соблюдают следующие условия:

а) объем воды, предназначенный для каждого полива, должен оставаться постоянным;

б) расчетные сроки полива для влаголюбивых лесных культур должны быть выдержаны. В случае необходимости допускается назначать полив раньше на 2-3 дня. Для остальных культур сроки полива могут быть сдвинуты на 4-5 дней.

Учитывая сезонную производительность принятой дождевальной машины и размер площади нетто орошаемого лесопитомника, устанавливают максимальное число одновременно действующих дождевальных машин n_макс, шт.:

n_макс = , (43)

где S_{нт. общ} - общая площадь нетто орошаемого питомника, га (формула 2);

S_сез - площадь, поливаемая за сезон одной дождевальной машиной, га (таблица 7).

n_макс = = 0,664 ? 1 шт.

Полученное значение n_макс округляем в большую сторону до целого числа. На основании рассчитанного числа одновременно действующих дождевальных машин определяем максимальную ординату графика водоподачи и производим комплектование графика. Новые принятые сроки полива заносим в графы 9 и 10 таблицы 8.

Таблица 8 - Расчетный и принятый режимы орошения лесопитомника

Лесные и сельскохозяйственные культуры	Площадь нетто, га	Номер полива	Поливная норма, м3/га	Продолжительность полива, сут.	Расчетные сроки полива	Расход, л/с	Принятые сроки полива
					от	до		от	до
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Древесные сеянцы посевного отделения	23,5	1	200	2	15.04	17.04	100
		2	200	2	22.04	24.04
		3	200	2	2.05	4.05
		4	300	2	12.05	14.05
		5	300	2	26.05	28.05
		6	400	3	1.07	4.07
		7	400	3	25.07	28.07
Однолетние травы посевного отделения	5,9	1	600	1	25.06	26.06	100
		2	600	1	25.07	26.07
		3	600	1	25.08	26.08
Древесные саженцы школьного отделения	19,8	1	500	3	15.04	18.04	100
		2	500	3	25.05	28.05
		3	500	3	25.06	28.06
		4	500	3	20.07	23.07
		5	600	4	1.10	5.10
Маточные древесные растения маточного отделения	4,8	1	600	1	25.05	26.05	100
		2	600	1	25.06	26.06
		3	600	1	20.07	21.07
		4	700	1	1.10	2.10



11. Определение размеров отделений орошаемого лесопитомника

Для разбивки территории лесопитомника на местности необходимо знать размеры площадей его отделений. Определение размеров посевного, школьного и маточного отделений питомника проводим в следующей последовательности.

Находим площадь одного поля севооборота посевного S_п.пос, га, и школьного S_п.шк, га, отделений:

S_п.пос = S_нт.пос/n_п.пос, (44)

S_п.шк = S_нт.шк/ n_п.шк, (45)

где S_нт - площадь нетто соответствующего отделения питомника, га (формула 1);

n_п - число полей в севообороте соответствующего отделения питомника, шт.

S_п.пос = 35,2/6 = 5,9 га,

S_п.шк = 26,4/4 = 6,6 га.

Вычисляем длину полей в посевном L_п.пос, м, и школьном L_п.шк, м, отделениях:

L_п.пос = S_п.пос/В_п, (46)

L_п.шк = S_п.шк/В_п, (47)

где S_п - площадь одного поля соответствующего отделения питомника, м²;

В_п - ширина поля, м.

L_п.пос = 59000/120 = 492 м,

L_п.шк = 66000/120 = 550 м.

Рассчитываем длину участка маточного отделения L_уч.мат, м:

L_уч.мат = S_нт.мат/В_п Ч n_ор, (48)

где S_нт.мат - площадь нетто маточного отделения питомника, м² (формула 1);

n_ор - количество временных оросителей на участке маточного отделения, шт. Количество временных оросителей подбираем так, чтобы длина участка маточного отделения находилась в пределах 400-800 м.

L_уч.мат = 48000/120 Ч 1 = 400 м

Определяем ширину каждого отделения питомника В_отд, м:

В_отд = В_п Ч n_п, (49)

В_пос = 120 Ч 6 = 720 м,

В_шк = 120 Ч 4 = 480 м,

В_мат = 120 Ч 1 = 120 м.

Зная размеры полей и отделений питомника, проводим построение лесопитомника на плане в горизонталях.



12. Размещение и создание элементов оросительной системы

12.1 Размещение и создание водонапорной оросительной сети

Площадь под питомник выбирают на пологом приводораздельном склоне выше уровня воды в пруду. В этом случае для орошения применяют механический водоподъем, который осуществляют с помощью насосной установки. Насосная установка состоит из двигателя, передачи, насоса, всасывающего и напорного трубопроводов. Здание насосной станции располагают рядом с плотиной у границы форсированного подпорного уровня.

По напорному трубопроводу вода транспортируется в напорный бассейн. Напорный бассейн должен командовать над орошаемым участком, то есть уровень воды в напорном бассейне должен превышать уровни воды в распределительных каналах и временных оросителях. Поэтому напорный бассейн размещают на более высоких отметках местности по отношению к площади питомника.

Напорный трубопровод должен иметь минимальную длину и минимальное число поворотов, чтобы снизить потери напора воды за счет гидравлического сопротивления. Его строят из металлических труб, которые укладывают на глубину 0,7-0,8 м.

12.2 Размещение и создание самотечной оросительной сети

Самотечная оросительная сеть, транспортирующая воду от напорного бассейна к полям севооборотов, представляет собой постоянные каналы в земляном русле. Сеть каналов на полях севооборотов устраивают временной.

Трассы постоянных распределительных каналов совмещают с границами севооборотных участков. Уклоны распределительных каналов должны лежать в интервале 0,0003-0,003; минимальное расстояние между каналами - 400 м, максимальное - 800 м.

Временные оросители нарезают канавокопателем в направлении длинной стороны поля с уклоном 0,0004-0,0008. Ширина временного оросителя по дну составляет 0,6 м, заложение откосов 1:1, ширина между бровками - 1,8 м. Нормальная работа насоса дождевальной машины ДДА-100ВХ обеспечивается при глубине воды 0,5 м. Длина временных оросителей равна расстоянию между постоянными каналами, то есть 400-800 м.

Для правильного распределения и учета воды на оросительной сети устраивают гидротехнические сооружения - регуляторы расходов, водоподпорные сооружения, водовыпуски.

Каждый оголовок младшего канала оборудуют головным регулятором расходов. На старшем канале ниже боковых отводов в младшие каналы проектируют водоподпорные сооружения для регулирования уровней воды в старшем канале. Водовыпуски обеспечивают подачу воды из каналов старшего порядка в каналы младшего порядка. Водовыпуски во временные оросители могут быть постоянными или временными. По конструкции они бывают открытые, трубчатые или в виде сифонов.

При поливе дождевальной машиной ДДА-100ВХ расстояние между оросителями составляет 120 м. поэтому первый временный ороситель нарезают от границы поля на расстоянии 60 м, а последующие - через 120 м.

Таким образом, ширина поля будет равна расстоянию между временными оросителями - 120 м, а длина поля будет равна длине временных оросителей - 400-800 м.

12.3 Размещение и создание защитных лесных насаждений и дорожной сети

Защитные лесные насаждения проектируют по периметру площади лесопитомника, по границам его отделений, вокруг пруда, по днищу балки выше пруда, а также по днищам лощин, впадающих в балку на участке пруда.

Защитные насаждения по периметру питомника создают в виде лесных полос ажурной конструкции. Такие лесополосы защищают выращиваемые культуры от вредоносных ветров, повышают относительную влажность воздуха, сокращают потерю воды на испарение с поверхности почвы, способствуют накоплению снега на полях, предотвращают потраву молодых культур скотом.

Полезащитные лесные полосы вокруг питомника создают из 4-5 рядов деревьев и 1-2 рядов кустарника с плотным или колючим разветвлением. Кустарник высаживают с внешней стороны окружных лесополос. Размещение древесных пород - 3Ч1,5 м; кустарника - 1Ч0,5 м.

Для таких насаждений степной зоны Северного Кавказа используют следующие виды деревьев и кустарников: главные породы - дуб черешчатый, ясень обыкновенный, вязы шершавый и приземистый, гледичия трехколючковая, робиния ложноакациевая, орех грецкий, каштан конский, сосны обыкновенная и крымская; сопутствующие породы - клены остролистный, полевой и татарский, липа мелколистная, абрикос обыкновенный, шелковица белая, яблоня лесная, лох узколистный и серебристый; кустарники - слива колючая, скумпия кожевенная, смородина золотистая, шиповник обыкновенный, вишня степная, тамарикс, карагана древовидная и др.

Вдоль берега пруда проектируют водоохранное насаждение в виде прибрежной лесной полосы. Лесополоса предназначена для предотвращения процессов абразии, задержания твердого стока с прилегающих к пруду склонов, уменьшения скорости ветра и снижения интенсивности испарения с водной поверхности.

Прибрежная лесная полоса состоит из берегоукрепительной ленты, санитарной ленты и межленточного участка луговины. Берегоукрепительную ленту размещают на участке берега между уровнями воды на отметках НПУ и ФПУ. Ее высаживают из ив кустарниковой формы (трехтычинковая, корзиночная, остролистная, пурпурная, серая) с размещением 0,5Ч0,5 м.

Санитарную ленту создают шириной 12-21 м. расстояние между рядами - 3 м, в ряду - 1,5 м. Ленту высаживают из тополей белого и черного, ивы белой, ясеня ланцетного, дуба черешчатого, клена остролистного, липы мелколистной, робинии ложноакациевой и др.

По днищу балки выше пруда, а также водоподводящим тальвегам лощин, впадающих в балку на участке пруда, высаживают 2-4 полосы илофильтров. Ширина полос составляет 40-50 м, расстояние между полосами - 50-70 м. Илофильтры создают из кустарников влаголюбивых пород: ивы корзиночная, пурпурная, трехтычинковая; калина обыкновенная; свидина кроваво-красная; слива колючая и др. Эффективность илозадерживающих лесных посадок повышается в сочетании с залужением склонов, прилегающих к пруду.

Защитные лесные насаждения, запроектированные на площади питомника, вокруг пруда, по днищу балки и водоподводящим тальвегам лощин показывают на плане в горизонталях.

Дороги на территории орошаемого лесопитомника служат для перевозки людей к месту работы; доставки посевного и посадочного материала, удобрений, ядохимикатов; вывоза лесной и сельскохозяйственной продукции; проезда сельскохозяйственной, пожарной и другой специальной техники по обслуживанию оросительной системы.

Вдоль внешней границы питомника и между его отделениями проектируют основные (постоянные) дороги, ширина которых равна 8 м. Основные дороги периодически профилируют и укатывают катками. Второстепенные (временные дороги) создают шириной 3-4 м. Переезды на дорогах через оросительные каналы проектируют трубчатыми. Ширина проезжей части мостов и переездов составляет 7 м.



13. Расчет капитальных вложений на строительство оросительной системы

Стоимость строительства плотины и орошаемого участка под лесной питомник определяют на основе удельных капитальных вложений в водохозяйственном строительстве.

Капитальные вложения на строительство оросительной системы складываются из затрат на строительство плотины, насосной станции, напорного трубопровода, распределительных каналов, временных оросителей и стоимости дождевальной техники. Расчет суммарных капитальных вложений К, руб., проводим по формуле:

К = С_пл + С_н.с + С_н.т + С_п.с + С_в.с + С_д.т, (50)

где С_пл - стоимость строительства плотины, руб.;

С_н.с - стоимость строительства насосной станции, руб.;

С_н.т - стоимость строительства напорного трубопровода, руб.;

С_п.с - стоимость строительства постоянной оросительной сети, руб.;

С_в.с - стоимость строительства временной оросительной сети, руб.;

С_д.т - стоимость дождевальной техники, руб. (таблица 7).

К = 21238469 + 6545 + 9196200 + 1840400 + 236384 + 1175000 =

=33692998 руб.

Стоимость строительства насыпной плотины С_пл, руб., находим по зависимости:

С_пл = 0,001W_полез Ч У_пл, (51)

где W_полез - полезный объем пруда, м³;

У_пл - удельные капитальные вложения на строительство насыпной плотины.

Удельные капитальные вложения составляют 75700 на 1000 м³ полезного объема пруда.

С_пл = 0,001 Ч 280561,02 Ч 75700 = 21238469 руб.

Стоимость строительства насосной станции С_н.с, руб., вычисляем по уравнению:

С_н.с = Q_нас Ч Н_п Ч У_н.с, (52)

где Q_нас - производительность насоса, м³/с;

Н_п - полный напор насосной установки, м;

У_н.с - удельные капитальные вложения на строительство насосной станции. Принимаем в размере 1310 тысяч рублей за единицу характеристики мощности станции - Q_нас Ч Н_п.

С_н.с = 0,15 Ч 33,31 Ч 1310000 = 6545415 руб.

С учетом надежного обеспечения оросительной водой дождевальной техники и потерь воды при ее доставке на поля производительность насоса принимают в 1,5 раза больше максимального расхода одновременно работающих дождевальных машин:

Q_нас = 1,5Q_дм Ч n_дм, (53)

где Q_дм - максимальный расход дождевальной машины, м³/с (таблица 7);

n_дм - количество одновременно работающих дождевальных машин, шт. Количество одновременно работающих дождевальных машин определяем по формуле 43.

Q_нас = 1,5 Ч 0,1 Ч 1 = 0,15 м³/с

Полный напор насосной установки рассчитываем путем суммирования высоты водоподъема и потерь напора:



Н_п = Н_в/под + h_дл + h_мест + Н_св, (54)

где Н_в/под - геометрическая высота водоподъема насосной установки, м;

h_дл - потери напора по длине напорного трубопровода, м;

h_мест - местные потери напора, м. Местные потери напора составляют 20-30% от потерь напора по длине;

Н_св - свободный напор, м. Свободный напор принимаем 1-1,5 м.

Н_п = 21,11 + 8,7 + 2,2 + 1,3 = 33,31 м

Геометрическая высота водоподъема равна разности отметок уровней воды в напорном бассейне и в пруду при мертвом объеме:

Н_в/под = vНБ - vУМО, (55)

где vНБ - отметка уровня воды в напорном бассейне, м. Отметку уровня воды берут с плана в горизонталях после размещения на плане напорного бассейна;

vУМО - отметка уровня воды при мертвом объеме, м (раздел 6.5).

Н_в/под = 100,01 - 78,9 = 21,11 м

Потери напора по длине напорного трубопровода рассчитывают по отношению:

h_дл = , (56)

где k_г.с - коэффициент гидравлического сопротивления (k_г.с = 0,01-0,03);

L_н.т - длина напорного трубопровода, м. Длину напорного трубопровода замеряем на плане в горизонталях и по масштабу (М 1:10000) переводим в метры;

v - средняя скорость движения воды по трубопроводу, м/с. Среднюю скорость движения воды принимаем в интервале 1-2 м/с;

g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

d - внутренний диаметр трубопровода, м.

h_дл = = 8,7 м

Расчетный внутренний диаметр трубопровода находим по уравнению:

d = k_расх , (57)

где k_расх - коэффициент расхода (k_расх = 0,9-1,2);

Q_т/п - расход трубопровода, м³/с.

d = 1,05 Ч = 0,41 м

Расход трубопровода принимаем равным производительности насоса водозаборного сооружения: Q_т/п = Q_нас.

Полученный расчетный внутренний диаметр трубопровода округляем до ближайшего стандартного размера. Стандартные внешние диаметры стальных труб для водоводов следующие: 273, 325, 426, 530, 630, 720 мм. Толщина стенки трубы может быть 8, 10, 12 или 14 мм (принимаем 14 мм).

Стоимость строительства напорного трубопровода от насосной станции до напорного бассейна С_н.т, руб., вычисляем по зависимости:

С_н.т = L_н.т Ч У_н.т, (58)

где У_н.т - удельные капитальные вложения на строительство напорного трубопровода. Принимаем в размере 3930 руб. за 1 погонный метр трубопровода.

С_н.т = 2340 Ч 3930 = 9196200 руб.

Стоимость строительства постоянной оросительной сети С_п.с, руб., рассчитываем по формуле:

С_п.с = L_п.с Ч У_п.с, (59)

где L_п.с - протяженность постоянной сети оросительных каналов, м (замеряют на плане в горизонталях и по масштабу переводят в метры);

У_п.с - удельные капитальные вложения на строительство постоянной оросительной сети. Принимаем в размере 860 руб. за 1 погонный метр канала в земляном русле.

С_п.с = 2140 Ч 860 = 1840400 руб.

Затраты на нарезку временной оросительной сети С_в.с, руб., определяем по зависимости:

С_в.с = S_нт.общ Ч У_в.с, (60)

где S_нт.общ - общая площадь нетто лесопитомника, га (формула 2);

У_в.с - удельные затраты на нарезку временных оросителей. Принимаем в размере 3560 руб./га.

С_в.с = 66,4 Ч 3560 = 236384 руб.

Стоимость дождевальной машины ДДА-100ВХ приведена в таблице 7.

Стоимость строительных работ на 1 га нетто орошаемого участка С_га, руб./га, составит:

С_га = , (61)

С_га = 33692998/66,4 = 507425 руб./га

Размещено на Allbest.ru