Горизонтальный дренаж на орошаемых землях

Горизонтальный дренаж на орошаемых землях

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.

. Природные условия района проектирования

.1      Среднемесячные значения климатических показателей по метеостанциям Украины

Таблица 1

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

Таблица 2

1.3    Оросительные нормы сельскохозяйственных культур

Таблица3

2. Водно - балансовые расчеты

.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

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

4.      Выбор параметров дренажа

.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 χ 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

.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

.1 Определение расчетных расходов

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

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

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

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

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

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