15208 (Осушительная мелиорация сельскохозяйственных земель), страница 2

В курсовом проекте, выполнены продольные профили, по одному, для каждого элемента осушительной сети. Причем эти элементы увязаны на плане в цепочку.

Для определения минимальной глубины магистрального канала на ПК-0, исходя из условий вертикального сопряжения, рассчитывают наихудших случай сопряжения всех элементов осушительной сети, которые увязаны на плане в цепочку. Наихудшим будет вариант с условиями:

• самый удаленный от ПК-0 магистрального канала элемент;

• с наименьшими уклонами поверхности земли;

• имеющий наибольшую суммарную длину элементов осушительной сети в цепочке, начиная от истока дрены и кончая ПК-0 МК.

Для построения продольных профилей, а также для расчета наихудшего варианта приводим диапазон допустимых уклонов дна элементов осушительной сети (табл.3).

Таблица 3.

Диапазон допустимых уклонов дна элементов осушительной сети

Выбрав цепочку элементов осушительной сети для наихудшего варианта, проводим расчет:

Определяем отметку дна дрены:

1-1,1= 1

1’ = 445-1,1 = 443,9 м

Определяем уклон поверхности земли по трассе дрены:

i^д = ( 1- 2)/lд = (445-443)/200 = 0,01

т.к. уклон поверхности земли больше допустимого значения, то принимаем уклон дна дрены максимально допустимый 0,03 и определяем ∆h₁:

∆h₁ = i^д · lд = 0,03 x 200 = 6 м

Принимаем запас 0,1 м и определяем отметку 2’:

2’ = 1’ - ∆h1 – 0,1 = 443,9-6-0,1=437,8м

Далее аналогичным образом для коллектора:

i^к = ( 2 - 3)/lk = (443-437)/2450 = 0,0025 м

Уклон поверхности земли в пределах допустимого значения, определяем ∆h₂:

∆h₂ = i^к · lk = 0,0025 · 2450 = 6,13 м

Принимаем запас 0,2 м и определяем отметку 3’:

3’ = 2’ - ∆h₂ – 0,2 =437,8-6,13-0,2=431,5м

Аналогично для магистрального канала:

i^мк = ( 3 - 4)/lмк = (437-436,9)/3950 = 0,00003

Принимаем уклон дна МК 0,0003 и определяем ∆h₃:

Определим ∆h₃:

∆h₃ = i^мк · l_мк = 0,0003 · 3950 = 1,19 м

Примем запас 0,2 м и определяем 4’

4’ = 3’ - ∆h₃– 0,2 = 431,5-1,19-0,2=430,11м

Определяем глубину магистрального канала:

Н^мк_пк-0= 4 - 4’ = 436,9-430,11=6,8м

7. Гидрологический расчет магистрального канала

Гидрологический расчет состоит в определении расчетных расходов проводящей осушительной сети. Расчет проводят на следующие расчетные расходы, относящиеся к критическим периодам поверхностного стока: весенний паводковый, летне-осенний паводковый, предпосевной и меженный (бытовой). Расчетные расходы определяем по зональным эмпирическим формулам.

Выбор расчетного расхода зависит от выращиваемых сельскохозяйственных культур. При наличии в севообороте озимых зерновых культур определяем расходы весеннего и летне-осеннего паводков, и выбирают из них наибольший, который и принимают за расчетный. При отсутствии в севообороте озимых зерновых культур определяют предпосевной расход и летне-осеннего паводка и в качестве расчетного выбирают из них наибольший.

Исходные данные: А=15,84 км²; h=100мм; A₁=38%;А_б=5%; Iр=0,3‰; i_B=5‰; H_1%= 100мм.

Весенний паводковый расход.

Весенний паводковый расход при равнинных водосборах определяем по следующей зависимости:

где: К_о - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяемый по дынным рек-аналогов, К₀=0,006;

hp% - расчетный слой суммарного весеннего стока, половодья той же вероятности превышения Р%, что и искомый максимальный расход воды определяемый по формуле hp% = h · K · 1,25 = 100 · 1,47 · 1,25 = 184 мм

h – средний многолетний слой стока по карте изолиний для Тверской области 100 мм

1,25 – поправочный коэффициент, для рек с водосбором менее 50 км²

µ - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимального расхода воды µ = 0,93

δ - коэффициент, учитывающий влияние озер, водохранилищ δ = 0,9

δ₁ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах

δ₁ = α₁/(А+1)ⁿ² = 1/(38+1)^0,22 = 0,446

α₁ – при данной залесенности водосбора (А_л=38%) равен 1

n₂ – коэффициент редукции, для грунтов различного механического состава n₂ = 0,22

δ2 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных бассейнах

δ2 = 1 – βlg(0,1 · A_б + 1) = 1 – 0,8lg(0,1 · 5 + 1) = 0,86

Площадь водосбора А₁=1км² и параметр n находим по СНиП, для лесной зоны: n=0,17

м³/с

Предпосевной расход.

Расчетный модуль предпосевного стока определяем по зависимости П. А. Дудкина:

Qnn = K · Qmax

где К = 1,64/Т^0,34 - 0,4 – холмистый рельеф;

Т - допустимая продолжительность затопления земель водами в зависимости от возделываемых культур; Т=5 сут.

К = 1,64/5^0,34 – 0,4 = 0,55;

Qnn = 0,55 · 3,4=1,87 м³/с

Максимальный расход летне-осеннего паводка.

Максимальный расход летне-осеннего паводка для водосборов площадью менее 50 км² определяем по формуле:

Qp% = q1% · φ · H1% · λ · A

Максимальный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1%, выраженный долях при =1, для равнинной области определяется по формуле:

Ф_р = 1000L/(χp · Ip^χ · A^0,25(φ·H1%)^1/4)

Ф_р=1000·3,95/(11·0,3^1/3·15,84^0,25(0,063·100)^1/4)=170,6

Ip – уклон МК;

L – длина русла, км;

χp – гидравлический параметр русла;

А – площадь водосбора;

H1% - максимальный суточный слой осадков вероятности превышения Р=1%

φ – сборный коэффициент стока

φ = с₂ · φ₀/(A+1)^nc · (iв/50)ⁿ⁵

φ=1,2·0,28/(15,84+1)^0,07·(5/50)^0,65=0,063

с₂ – эмпирический коэффициент для лесной зоны равен 1,2;

iв – средний уклон водосбора;

φ₀ – сборный коэффициент для водосбора для данных почв φ0 = 0,28 n5= 0,65 nc = 0,07

По приложению 21: q=0,014, тогда λ=0,52(табл.4,приложение 20)

λ – переходной коэффициент расхода воды, вероятностью P=1% к расходам другой обеспеченности.

Qp% = 0,014 · 0,063 · 100 · 0,9· 0,52 · 15,84 = 0,65 м³/с

Бытовой расход.

Принимаем модуль бытового расхода q_быт = 0,05 л/с га;

Qбыт = q_быт · A = 0,05/1000 · 1584 = 0,079=0,08м³/с

Результаты гидрологических расчетов (м³/с)

8. Гидравлический расчет элементов осушительной сети

Проводящие каналы должны удовлетворять следующим требованиям:

-иметь достаточную глубину для бесподпорного приема воды из ограждающей и регулирующей сети и отвода ее в водоприемник;

-иметь необходимую устойчивость сечения;

-обеспечить возможность выполнения строительства современными механизмами и нормальной эксплуатации.

Устойчивость поперечного сечения канала зависит от его размеров и грунтов, в которых он пролегает.

В результате гидравлического расчета должны быть обеспечены:

-пропуск предпосевного расхода с запасом от бровки канала не менее 0,5 м;

-пропуск расходов весеннего и летне-осеннего паводков с запасом от бровки не менее 0.2 м;

-пропуск бытового расхода по условиям вертикального сопряжения;

-допустимые скорости на размыв, заиление (зарастание).

Гидравлический расчет магистрального канала.

Для гидравлического расчета магистрального канала пользуемся формулами равномерного движения воды в открытых руслах. Расчеты выполняем методом И.М. Агроскина с использованием справочников П.Г. Киселева, А.В. Андриевской, а также по линейке В.Ф. Пояркова.

Результаты гидравлического расчета магистрального канала

Для расчета скорости течения воды в канале используем формулу Шези:

U

с - коэффициент Шези; с = 1/n R^1/6 (n - коэффициент шероховатости);

R = ω/χ - гидравлический радиус;

ω - площадь живого сечения; ω = bh+mh² (b - ширина канала по дну);

h - глубина канала;

m - коэффициент заложения откосов);

χ - cмоченный периметр

b=0,8 м

h_p=0,67

h_быт=0,16 м

ω_р=0,8∙0,67+2∙0,67²=1,43 м²

χ_р=0,8+2∙0,67 =3,8 м

R_р= м

С_р=

U_разм=28,37 =0,19 м/с