Проектирование осушительно-оросительной системы в пойме реки Карповки

Проектирование осушительно-оросительной системы в пойме реки Карповки

Курсовая работа

Проектирование осушительно-оросительной системы в пойме реки Карповки

Введение

Мелиорация (от латинского слова melioratio-улучшение) представляют собой комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на корьенное улучшение неблагоприятных гидрологических, почвенных и агроклиматических условий территории путем регулирования водного, воздушного, теплового, питательного и солевого режимов почв с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов.

Основные виды мелиораций:

1) Гидротехнические.

Предусматривают цель коренного улучшения водного режима территории путем обводнения или осушения. В этих целях осуществляются крупные гидротехнические работы по созданию водохранилищ, оросительных и осушительных систем. В степных засушливых районах для задержания талых вод на больших площадях создаются лиманы. В зоне недостаточного увлажнения применяются различные способы орошения (поливы), а в зоне избыточного увлажнения осушительные мелиорации.

Гидротехнические мелиорации требуют значительных капитальных вложений. Поэтому для их проведения необходимо технико-экономическое обоснование.

) Агротехнические.

Предусматривают существенное улучшение агроно­мических свойств путем углубления и окультуривания пахотного слоя почвы с неглубоким перегнойным горизонтом, малым коли­чеством содержания гумуса и общим низким естественным плодородием. Для улучшения водного режима почв проводятся специальные приемы обработки почвы с поделкой прерывистых борозд, валиков, щелей, лунок и других препятствий для сноса снега и стока воды.

3) Химические.

Предусматривают коренное улучшение агрохимических и агрофизических свойств почв путем использования извести (на кислых почвах), гипса (на солонцеватых и солонцовых почвах), а также других веществ - дефеката, торфа, сапропеля, компостов, навоза, сидератов и других органических материалов в целях обогащения почв органическими веществами.

4) Культуртехнические.

Мероприятия, связанные с подготовкой территории и вовлечением площадей в активное сельскохозяйственное использование (превращение их в пахотные земли) путем раскорчевки лесных вырубок, расчистки кустарников, уничтожения мелколесья, т.е. превращение территорий, находившихся под естественной древесной растительностью, в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья (пашню, сенокосы, пастбища).

5) Лесотехнические

Осуществляются для улучшения водного режима почвы и микроклимата, а также защиты почв от эрозии путем лесных на­саждений по границам полей севооборотов, вокруг водоемов, на крутых склонах, в балках и оврагах, на территориях подвижных песков и разведения лесов общего агрономического назначения.

Наибольшую экономическую эффективность мелиораций получают от комплексного их применения: когда орошение сочетается с дренированием земель, а осушение- с периодическим орошением; гидротехнические мелиорации с правильной организацией труда, высоким уровнем агротехники, внесением необходимых доз удобрений; закрепление крутых склонов и оврагов- с устройством водоотводных каналов и валов, лотков перепадов с лесными посадками и залужением; устройство прудов и водохранилищ- с орошением земель и рыборазведением; осушение земель - с известкованием почв и комплексом культуртехнических работ; освоение и промывка засоленных земель с мелиоративной вспашкой, гипсованием, подбором культур - освоителей.

Задача мелиорации заключается в том, чтобы улучшить свойства и режим (или режимы) почвы в слое мощностью 1-2 м, т.е. в горизонтах почвенного профиля. Поэтому непосредственным и основным объектом мелиорации всегда является почвенный покров.

Площади мелиоративных земель в Мире, России (млн га)

Орошается Осушается

. Мир ≈260 ≈220

. Китай 54 11

. Индия 49 -

. США 27 57

. Россия ≤5 (9% от пашни) ≈4

1.      Природно-климатические условия в районе хозяйства

гидравлический коллектор осушительный насос

Участок расположен в Московской области в пойме реки Карповка.

География. Расположена в центре Европейской части России. Территория (вместе с территорией г. Москвы) занимает 46,9 тыс. км².

Рельеф. Московской области преимущественно равнинный; западную часть занимают холмистые возвышенности (высоты больше 160 м), восточную - обширные низменности.

С юго-запада на северо-восток область пересекает граница Московского оледенения; к северу от неё распространены ледниково-эрозионные формы с моренными грядами, а к югу - лишь эрозионные формы рельефа.

Почти весь запад и север Московской области занимает моренная Московская возвышенность с хорошо выраженными речными долинами, наибольшую среднюю высоту (около 300 м, в районе Дмитрова) имеющая в пределах Клинско-Дмитровской гряды, а верхнюю точку (310 м) у д. Шапкино Можайского района. Северный склон Московской возвышенности более крутой по сравнению с южным. В пределах возвышенности часты озёра ледникового происхождения (Нерское, Круглое и др). К северу от названной возвышенности расположена плоская и сильно заболоченная аллювиально-зандровая Верхневолжская низменность, высота которой - не более 150 м; включает в себя Шошинскую и Дубнинскую низины (высоты менее 120 м).

На юге области простирается холмистая моренно-эрозионная Москворецко-Окская равнина, имеющая наибольшую высоту (255 м) в районе Тёплого Стана (находится в черте Москвы), с чётко выраженными (особенно в южной части) речными долинами; в её пределах изредка встречаются карстовые формы рельефа. Последние особенно распространены в Серпуховском районе.

На крайнем юге области, за Окой, - довольно высокие (более 200 м, максимальная высота 238 м) северные отроги Среднерусской возвышенности с многочисленными оврагами и балками. Это Заокское эрозионное плато и Заосетринская эрозионная равнина.

Почти всю восточную половину Московской области занимает обширная Мещёрская низменность, в восточной своей части значительно заболоченная; самый высокий её холм имеет высоту 214 м над уровнем моря; преобладают высоты 120-150 м; речные долины выражены слабо. Почти все крупные озёра Мещёрской низменности (Чёрное, Святое и др.) имеют ледниковое происхождение. Тут же и самая низкая в регионе естественная высота - уровень воды Оки - около 97 метров.

1.1 Почвы

В почвенном покрове области преобладают дерново-подзолистые почвы различного гранулометрического состава, с невысоким естественным плодородием, требующие внесения удобрений и известкования. Они занимают более половины территории области. Далее следуют болотно-подзолистые и серые лесные почвы. Небольшая часть территории на крайнем юге области, южнее р. Осетр, занята оподзоленными черноземами. В долинах рек преобладают аллювиальные почвами. На севере и востоке области, в районах Верхне-Волжской и Мещерской низменностей, часто встречаются подзолы и заболоченные почвы. Подзолистые почвы, подразделяющиеся на два подтипа - собственно подзолистые и дерново-подзолистые - составляют основной фон почвенного покрова Московской области.

1.2 Характеристика климатических условий Московской области

Отдаленность Московской области от больших водных пространств - океанов и морей - обусловливает в основном континентальный характер ее климата. Его отличительные черты - сравнительно продолжительные и холодные зимы и умеренно теплое лето. Впрочем, несомненно, моря и океаны оказывают влияние на климат. Доказательство тому - зимние оттепели и сырые летние сезоны с длительными осадками. Климат области можно рассматривать как переходный от мягкого - Западной Европы к резко континентальному - Азии. Континентальность возрастает с северо-запада на юго-восток. Зимой (особенно в декабре и феврале) часты оттепели, вызываемые атлантическими и (реже) средиземноморскими циклонами; они, как правило, непродолжительны, средняя длительность их - 4 дня. Почвы промерзают на 65-75 см. На открытых пространствах, где снег сдувается, промерзание достигает больших глубин (на суглинках 50-75 см), а на защищенных участках - меньших (30-50 см). Продолжительность безморозного периода составляет 122-216 дней (примерно с 17 мая по 25 сентября). Установление снежного покрова происходит 24 ноября, таяние - 10 апреля, максимальная высота (78 см) наблюдается в марте. Сумма активных температур 1800-2200oC. Вегетационный период около 170 дней. Максимум осадков приходится на летний сезон, минимум - на зимний. Минимальное количество за год 320 мм, максимальное - 856 мм. На всех наиболее высоких участках Смоленско-Московской и Клинско-Дмитровской возвышенностей выпадает максимальное количество осадков (более 650 мм). На остальной территории возвышенностей - от 600 до 650 мм Наименьшее количество (500 мм) выпадает в нижнем течении Москвы-реки, в долине Оки и в Заокских районах. За счет зимних осадков в почве в среднем скапливается до 80-100 мм воды. Оттаивание почв начинается через 1-2 дня после схода снега. Поэтому большая часть талых вод скатывается по поверхности замерзшей почвы или застаивается на поверхности и в пахотном слое, вызывая вымочки посевов и сезонное поверхностное оглеение почв. Преобладают ветры юго-западного и западного направления. Более частые и более сильные ветры бывают зимой.

По А.Н. Костякову, сельскохозяйственные мелиорации в СССР представляют собой систему организационно-хозяйственных и технических мероприятий, имеющих задачей коренное улучшение неблагоприятных природных (гидрологических, почвенных, агроклиматических) условий с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов в соответствии с потребностями социалистического хозяйства.

1.2 Мелиоративное состояние осушаемого участка

В колхозе Московской области на участке площадью 224 га намечается произвести осушение дренажем и орошение дождеванием, ввести шестипольный севооборот. Источником заболачивания являются грунтовые воды. Почвы участка представлены торфом, мощностью 0,6 м. Подстилающие грунты - легкие суглинки. Коэффициент фильтрации К_ф=0,08. Весной грунтовые воды залегают на глубине 0,3 м от поверхности почвы. Характер грунтовых вод - безнапорный, направление грунтового потока в сторону реки. Заболачивание осушаемого участка связано с высоким уровнем грунтовых вод и их слабым оттоком. Водоприемником для осушаемого участка является река Карповка. Расчетная поливная норма равна 305 м³/га. Летом глубина воды в водоприемнике - 1,9 м.

2.      Выбор метода и способа осушения

От метода и способа осушения зависит конструкция осушительной сети и расположение ее на плане.

Осушение избыточно увлажненных земель эффективно в том случае, когда коренным образом изменяют водный режим в осушаемом слое почвы, или если оно ликвидирует причины, вызывающие заболачивание почвы. Прежде чем приступить к проектированию осушительной системы, необходимо сначала выяснить причины заболачивания, тип водного питания и наметить мероприятия для ликвидации вредного воздействия этих причин.

Целевая направленность мелиоративного комплекса, включающего технические, агротехнические и организационные мероприятия, обеспечивающие ликвидацию избыточного увлажнения территории, называется методом осушения. Техническое осуществление метода осушения с целью создания оптимального водно-воздушного режима почвы для выращивания сельскохозяйственных культур называется способом осушения.

В пойме реки Карповка основная причина заболачивания - высокий уровень грунтовых вод и слабый их отток. Тип водного питания - безнапорные грунтовые воды. Метод осушения - понижение уровня грунтовых вод и ограждение осушаемого участка от поступления поверхностных вод, стекающих со склонов в пойму. Способ осушения - закрытый горизонтальный дренаж, так как он создает меньше помех для работы сельскохозяйственных машин, равномерно понижает уровень грунтовых вод, повышает коэффициент земельного использования, удешевляет эксплуатацию и, кроме того, предоставляет возможность включать в пашню осушаемые земли.

2.1 Основные элементы осушительной системы

1.       Осушаемая территория - часть поймы реки Карповка.

2.       Водоприёмник - река Карповка.

.        Регулирующая сеть - закрытые дрены.

.        Проводящая сеть - закрытые коллекторы и открытые магистральные каналы.

.        Ограждающая сеть - нагорные, ловчие и нагорно-ловчие каналы.

.        Гидротехнические сооружения - шлюзы-регуляторы, устьевые сооружения, смотровые колодцы.

.        Дороги и дорожные сооружения.

.2 Требования, предъявляемые к основным элементам осушительной сети при проектировании

Водоприёмник должен полностью вмещать и своевременно отводить всю избыточную воду, поступающую из осушительной сети за пределы осушаемой территории. Закрытые дрены служат для приёма избыточной воды из активного слоя почвы и отвода её в закрытые коллекторы.

Дрены проектируют с минимальным уклоном i=0,002.

Длина дрены 40- расстояние между двумя дренами и b - глубина заложения дрены определятся расчетами.

Закрытые коллекторы служат для приёма воды из дрен и отвода её в магистральный канал (МК).

Коллекторы проектируют с уклоном iкмин. = 0,0015…. 0,003- длина коллектора, от 400 до 1200 м.

Сопряжение дрены с коллектором и коллектора с магистральным каналом может быть под углом 60-90°.

Коллектор осушает с обеих сторон по 20 м площадей.

МК служит для приема воды из коллекторов и отвода ее в водоприёмник. МК проектируют по наинизшим отметкам местности. Русло канала должно совпадать с направлением паводка и иметь наименьшее число поворотов, а лучше быть прямым.

МК - открытый канал, а открытые каналы проектируют только по границам полей. Открытые каналы осушают по 50 м с обеих сторон.

Ограждающая сеть служит для перехвата поверхностных и грунтовых вод, притекающих с соседних территорий. Такие каналы также устраивают только по границам севооборотов.

Санитарная зона реки составляет от 50 до 100 м.

Гидротехнические сооружения служат для регулирования уровня воды.

Шлюз-регулятор устанавливается при впадении МК в водоприёмник и одного канала в другой.

Устьевое сооружение проектируют при впадении коллекторов в магистральный канал

Смотровые колодцы проектируют через 400-500 м по длине коллекторы для наблюдений за уровнем грунтовых вод и проведения эксплуатационных работ, начиная от истока коллектора.

3.      Глубина и вертикальное сопряжение элементов осушительной сети

При определении глубин заложения дрен, коллекторов и каналов, исходят из условия, что в расчётные периоды все элементы осушительной сети: дрены, коллекторы, каналы работают в безподпорном режиме, т.е. вода изливается свободно.

Для этого необходимо соблюдать следующие условия:

1. При сопряжении открытых водотоков необходимо, чтобы уровень воды в канале старшего порядка соответствовал отметке дна канала младшего порядка.

2. Устья коллекторов должны быть выше уровня воды в канале на 15-20 см, а если канал гидравлически не рассчитывается, то на 0,5 м выше дна канала.

3. Сечение каналов бывает трапециевидным и параболическим.

. Глубина коллекторной траншеи должна быть больше глубины дренажной траншеи на величину внешнего диаметра коллектора.

4.      Проектирование оросительной части системы

.1 Выбор источника орошения

В качестве источника орошения можно принять реку Карповку, если в летний период в ней достаточно воды. Для этого определяем оросительную способность реки, т.е. площадь, которую мы можем оросить, забрав из реки от 30 до 50% её расхода.

Расход реки Карповка Q_р = 2 - 4 м³/с

Для условий Московской области максимальная величина гидромодуля находится в пределах: q_м = 0,8 - 1,0 м/с.

На орошение можно забрать от 30 до 50% расхода реки

Q_ор. =30 - 50%(Q_р)

_ор. =0,3Q_р

Расчёт площади орошения, w_у.н.

w_у.н.=1000 Q_ор./q, га, где: 1000 - переводной коэффициент

w_у.н.=1000*0,3*3/0,9=1000 га

Т.к. площадь орошаемого участка меньше оросительной способности реки, то в качестве источника орошения можно использовать реку Карповку.

.2 Выбор типа дождевальной машины

При выборе дождевального устройства, необходимо руководствоваться следующими правилами:

1.      Габариты машины должны вписываться в конфигурацию поля.

2.      Интенсивность дождя машины (слой воды, выбрасываемый дождём в единицу времени) должна быть меньше скорости впитывания воды в почву.

3.      Необходимо проанализировать технико-экономические показатели машины:

·              крупность капель

·              площадь орошения с одной позиции

·              возможность работы от открытой и закрытой сети

·              затраты электроэнергии на создание 1 мм дождя.

Исходя из вышеперечисленных требований, выбираем дождевальную машину ДШ-10.

.3 Выбор площадки под насосную станцию

Выбранная площадка под насосную стацию находится на прямоугольном участке реки. Берег ее устойчив и не затопляется летними паводковыми водами. Для стационарной насосной стации этим условиям отвечает место на отметке 73,5 м.

4.4 Проектирование оросительной сети

Мы выбираем закрытую оросительную сеть. Так как забор воды идет под давлением, нужен насос.

Все обозначения оросительной сети производим красным цветом.

Исходя из вышеперечисленных требований и размеров полей 500*400 м и их расположения, выбираем для орошения машину ДШ-10 (дождеватель шланговый) с шириной захвата 500 м.

Гидранты на полевых трубопроводах устанавливаем через каждые 50 м. Отступ от начала поля - 25 м.

5.      Подбор насоса и двигателя оросительной насосной станции

Для подачи воды в закрытую оросительную сеть рекомендуется применять центробежные насосы с электродвигателями. Они не имеют трущихся частей, а. следовательно. Надежно работают при заборе воды, содержащей значительное количество насосов. Кроме того, они создают большой напор в закрытой сети.

Марку насоса подбираем по расчетному расходу насосной стации и полному напору в закрытой сети.