Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы

Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА»

Курсовая работа

По дисциплине: Инженерная мелиорация

На тему: Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы

РУКОВОДИТЕЛЬ:

старший преподаватель

Бобыльская В.А.

СТУДЕНТ:

заочная, Г - 14 - 002

Колтыгина Е.В.

Новосибирск 2015 г.

Часть I. Расчет элементов оросительной системы

. Выполнить расчет режима орошения с учетом состава всех культур севооборота и построить укомплектованный график гидромодуля оросительной системы

орошение севооборот придамбовый дренаж

Предварительный расчеты для построения укомплектованного графика гидромодуля выполняется в табличной форме:

2. На листе формате А4 в масштабе 1:50000 начертить план оросительной системы с самотечной или с механической подачей воды, соотношение сторон орошаемого массива 2:1. (рисунок 1)

В состав оросительной системы включить источник водоснабжения (река или водохранилище), постоянный магистральный канал, временные распределители и оросители.

Расстояние между распределителями принять 1000, 1100 или 1200м, а расстояние между оросителями - 400, 500 или 600м, количество распределителей и оросителей принять в зависимости от плановых размеров и конфигурации орошаемого массива.

Каналы оросительной системы принять трапецеидального сечения, без облицовок, в полувыемке-полунасыпи:

Грунт по заданию - суглинок.

Уклон канала - 0,0018.

Заложение откосов: m1 = 1,50; m2 = 1,25.

Коэффициент шероховатости n= 0,019

Ширина магистрального канала по дну b1= 1м

Оросительная ширина распределителя β = 1м

Длина магистрального канала L= 10800м

Длина оросителя L= 1200м

Длина распределителя L= 5400м

. Выполнить гидравлический расчет каналов оросительной системы

Определим поленый расход магистрального канала из условий пропуска максимального расхода:

,

где  максимальный гидромодуль оросительной системы, л/(сга)

- общая площадь орошаемого массива, га

Определить величину фильтрационных потерь  канала на его рабочую длину:

L- длина магистрального канала в км,

∆ - процент потерь расхода на 1 км длины канала:

, А= 0,7; m= 0,3

Определить расчетный расход магистрального канала с учетом компенсации потерь воды на фильтрацию:

Определить расход распределителя считая, что одновременно работает 0,5 из запроектированных, а расход из магистрального канала распределяется равномерно между всеми выходящими из него распределителями:

,

,

Определить расход оросителя считая, что одновременно работают 0,5 из запроектированных на один распределитель, а расход распределителя распределяется равномерно между всеми оросителями:

,

,

Методом линейной интерпретации определить глубину воды в магистральном канале.

Способ линейной интерпретации - вычисляют  и  при произвольных значениях h1 и h2. Если  <<, то при заданной ширине канала:

h=h2+(h2 - h1)

h= 0,9+(0,9 - 0,7)·

Расчет выполняют в табличной форме:

Определить размеры распределителя по заданной относительной ширине канала β. При у=0,2 для трапецеидального канала:

Откуда находим h=, м

hрп==0,75,м

ширина канала определяется: b1=β·h

b1=1·0,75=0,75, м

Определить размеры оросителя, считая его поперечное сечение гидравлически наивыгоднейшим.

Гидравлически наивыгоднейшим сечение называется такое, у которого при заданной площади поперечного сечения ω и уклоне i расход Q оказывается наибольшим.

βгн=

βгн=

Если принять коэффициент С по Маннингу

С=

то формула Шези примет вид

где коэффициент

А=

Далее находим

hор=,

hор=

ширина оросительного канала b1=β·h,

b1=0,61·0,44=0,27м

Определить строительные размеры каналов и высоту насыпи из условий обеспечения баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпи).

Ширину насыпи по гребню b2 принять b2=b1 для каждого канала соответственно

Ширина насыпи b2 = 0,5м - магистрального канал и b2 = 0,3м - распределительного и оросительного канала.

Строительные размеры определяются по формулам:

НСТ = h0 + Δt, м

ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1, м

Превышение гребня дамб каналов над максимальным уровнем воды принимают по таблице.

Магистральный канал: НСТ = h0 + Δt = 1,02 + 0,30 = 1,32(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 1 + 1,32·1,5·2 = 4,96(м).

Распределительный канал: НСТ = h0 + Δt = 0,75 + 0,20 = 0,95(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 0,75 + 2·1,5·0,95 = 3,6(м).

Оросительный канал: НСТ = h0 + Δt = 0,44 + 0,20 = 0,64(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 0,27 + 2·1,5·0,64 = 2,19(м).

При обеспечении баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпей) высота насыпи/определяется по зависимости:

, м

где М = (2b2 + b1 +2m1H).

Магистральный канал:

Ммаг.к. = (2b2 + b1 +2m1Hмаг.к.) = 2·1 +1 + 2·1,5·1,32 = 6,96.

Распределительный канал:

Мрасп.к. = (2b2 + b1 +2m1Hрасп.к.) = 2·0,75 + 0,75 + 2·1,5·0,95 = 5,1

Оросительный канал:

Мо.к. = (2b2 + b1 +2m1Hо.к.) = 2·0,27 + 0,27 + 2·1,5·0,64 = 2,73.

Построить поперечные профили магистрального канала, распределителя и оросителя. (рисунок 2)

Выполнить проверку устойчивости каналов на возможность размыва потоком - вычислить скорость течения в канале и сравнить с допустимой. Если V0<VHP - канал устойчив к размыву.

,

где ω0 = b1·h0 + m1·h02.

Магистральный канал:

ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 1·1,02 +1,5·(1,02)2 = 2,58м2.

,

V0<VHP, 1,61< , следовательно магистральный канал

Распределительный канал:

ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 0,75·0,75 + 1,5·(0,75)2 = 1,41м2.

V0<VHP, 0,52< , из чего следует распределительный канал

Оросительный канал:

ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 0,27·0,44 + 1,5·(0,44)2 = 0,41м2.

V0<VHP, 0,4< , из чего следует оросительный канал

. Выполнить расчет длины камеры отстойника в составе водозаборных сооружений оросительной системы по методу В.С. Лапшенкова

Отстойники оросительных систем предназначены для для задержания мелкопесчаных и илистых наносов. Они представляют собой расширенные участки канала трапецеидального сечения с коэффициентом заложения откосов от 1,5 до 3,0

Отстойник проектируется в составе узла водозаборных сооружений с расходом

, м3/с

 м3/с

Транспортирующая способность потока в защищенном канале (ρu)0кан, кг/(с·м2) и мутность потока в реке ρi0, кг/м3, данные о механическом составе наносов принять по заданию.

Гидравлическая крупность наносов при температуре 15°С представлены в таблице:

По данным таблицы строим графики характеристик наносов при их осаждении в отстойнике (рисунок 2а и 2б).

Назначаем скорость в отстойнике (по заданию) и глубину потока в нем H, м. Тогда площадь живого сечения

Принимаем поперечное сечение отстойника трапецеидальным с коэффициентом заложения m1, тогда ширина отстойника по дну

bотст

bотст

umax канн - гидравлическая крупность наиболее крупных частиц, допускаемых в канал, определяем по графикам зависимости ρ =  и ρ =  (рисунок 2а и 2б).

umax канн= 0,061.

Расчет ведется в табличной форме:

Часть II. Расчет элементов осушительной системы

Выполнить расчет элементов горизонтального придамбового дренажа не совершенного типа - определить суммарный приток фильтрационных вод в дрену и необходимый диаметр трубы для его пропуска.

Порядок расчета:

Расход воды в дрену определяется уравнением q= qд + q1 + q2 + q3 + q4, м3/сут

Расход воды через однородную дамбу приближенно можно опредедить по формуле

qд = Кд

где λ=- коэффициент учитывающий крутизну откоса.,д = (hд - d)·m1 + + hд·m2, м

д = (22 - 24)·4 + 13 + 24·3,5 = 105, м

λ=

qд =

Расход воды со стороны берега

qб =q1+q2= Косн,

где n1 - коэффициент среднего значения длин линий тока

n1=

, м

Т = H - h1= 11,6 - 4,8= 6,8, м

= => n1= 1

qд= 19,251,9

Расход воды со стороны подтопления площадки

qплщ =q3+q4= Косн

n2= ,

R = h2/tgα = 2,9/0,043 = 67,44

h2= h1 - hно= 4,8 - 1,9 = 2,9 , м

=> n2 = 1,17плщ = 19,2

q = 30,75 + 4,79+51,9=87,44

Расход воды на 200 п.м дрены

Q200 =

Q200=

Определение диаметра дренажных труб

Обозначаем расход воды в трубе при полном ее заполнении Qп, а при неполном Qнп. Скорости соответственно будут Vп и Vнп.

Расход Qнп равен расчетному притоку воды в дрене. Расход Qп при заданном диаметре трубы можно определить по формуле Шези

Qп == 0,314·, для труб обычно n = 0,013

Qп= 0,314··= 0,340

При диаметре d= 500мм, i = 0,003

A= =0,6 => h/d = 0,55

В = , берем из графика В=1,05

Vп=

Дрены-коллекторы разбиваем на участки и определяем полный расход фильтрационной воды на эти участки

Водозахватной способностью дрены называется количество воды (м3/сут), которое может профильтровать из грунта в 1 погонный метр дрены без разрушения структуры породы.

Для нормальной работы дренажа его водозахватная способность qЗХВ должна несколько расчетный расход qРСЧ. qЗХВ > qРСЧ.

При односторонним движении потока qЗХВ можно определить из уравнения.

где h - глубина заполнения трубы, b - ширина дренажной обсыпки в основании b = dтрубы + 2·Δb, примем Δb = 0,1м.

vД = 19,5·√K, м/сутки.

vД = 19,5·√7,1 = 51,96 (м/сутки).

Водозахватная способность на всех участках головного дренажа соблюдаются без разрушения структуры породы.