Осушительно-увлажнительная система

Осушительно-увлажнительная система

Осушительно-увлажнительная система

Е.Г.Сапожников

Белорусская государственная политехническая академия

Минск, 1999

Введение

Задачей курсовой работы является углубление и обобщение полученных студентами знаний при изучении соответствующих разделов курса, приобретение практических навыков проектирования осушительных систем и приучение к самостоятельной работе со справочной и специальной литературой.

Курсовая работа выполняется в соответствии с индивидуальным заданием, выдаваемым студенту.

1. Исходные данные и состав курсовой работы.

1.1. Исходные данные. В задании на проектирование приводятся следующие исходные данные:

план участка с эпюрами глубин торфа;

тип водного питания;

мощность подстилающих торф грунтов до залегания водоупора;

коэффициенты фильтрации торфа и подстилающих грунтов;

первоначальный уровень грунтовых вод от поверхности земли;

площадь водосбора до расчетного сечения, длина основного водотока, район строительства и бассейн основной реки;

осадки и испарение за расчетный период, запас воды в слое снега и слой воды на поверхности почвы

содержание закисного железа в грунтовых водах.

1.2. Состав и объем проекта

В расчетно-пояснительной записке должны быть освещены следующие вопросы:

характеристика природных условий объекта (рельеф, почвы,

подстилающие грунты, причины переувлажнения), а также подходящие для данных условий методы и способы осушения;

расчет расстояний между регулирующими элементами сети (фильтрационные расчеты дренажа);

гидрологические расчеты;

проектирование осушительной сети а плане и вертикальной плоскости;

гидравлический расчет каналов и закрытых коллекторов;

расположение дорог и сооружений на плане;

мероприятия по регулированию водного режима;

природоохранные мероприятия.

Графический материал представляется:

планом осушаемого участка с запроектированными сооружениями и элементами сети;

продольными профилями открытых каналов с показом типовых поперечных сечений и расчетных уровней воды в каналах;

продольными профилями коллектора и дрены с показом мест смены диаметров и глубин торфа.

2. Характеристика природных условий объекта и выбор способа осушения.

На основании задания на курсовой проект, анализа рельефа местности и справочной литературы дается описание природных условий объекта: климатические (среднегодовые значения атмосферных осадков, температура воздуха, испарение, продолжительность безморозного и вегетационного периодов, глубины промерзания почвы); гидрогеологические (глубины залегания грунтовых вод, наличие напорных вод и значения их пьезометрических уровней относительно поверхности участка); геологическое строение (мощность и коэффициенты фильтрации слагаемых пород).

3. Расчет расстояний между дренами.

При расчете расстояний между дренами принята методика разработанная А.И.Мурашко (метод фильтрационных сопротивлений). Расчетные схемы и зависимости применимы при коэффициентах фильтрации грунтов к > 0,2 м/сут. и проводимостью зоны фильтрации Т = mk > 0,5 м.кв./сут при атмосферном,грунтовом безнапорном, склоновом, намывном типах водного питания и также при различных сочетаниях этих ТВП.

Действительная природная среда мелиорируемого объекта довольно сложна и для инженерных расчетов представляет значительные трудности. Поэтому для выполнения необходимых расчетов геологическое строение характерных участков объекта схематизируют и представляют приемлемой расчетной схемой, которая является основной для определения расстояний между дренами. (Приложение 3)

Расчетная схема определяется геометрической формой пласта,т.е. мощностями слоев грунта, фильтрационными характеристиками водоносных горизонтов. Верхней границей схемы является поверхность почвы, нижней - водоупор или кровля напорного горизонта. На схеме водоупор принимается в виде горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю на данном участке отметку, волнистые и наклонные границы между слоями так же заменяют горизонтальными линиями. Схематизация геологического строения сводится к тому, что многослойный пласт приводится к расчетным схемам: однослойной, двухслойной и трехслойной.

В курсовой работе выбираются 2-3 характерные расчетные схемы и для них определяются расстояния между дренами для установившейся и неустановившейся фильтрации с гончарными и пластмассовыми дренами без защитных фильтров и с защитой дрен от заиления. Расчетные схемы, выбранные для определения расстояний между дренами должны быть представлены глубокозалежным торфом, подстилаемым минеральными грунтами с глубины не менее 1,6 м; мелкозалежным торфяником с глубиной торфа 0,5-0,7 м, и однородным минеральным грунтом. Глубина залегания водоупора складывается из мощности торфяной залежи в выбранном створе определяется в соответствии с ближайшей от створа эпюрой торфа, и мощности подстилающего торф минерального грунта. Расчетные схемы для определения расстояний между дренами и основные зависимости, а также способы защиты дрен от заиления и формулы для определения фильтрационных сопротивлений по характеру вскрытия пласта (влияние конструкций дрен и фильтров на приток воды к дренам) приведены в приложении 3. Основной задачей фильтрационных расчетов дренажа является определение максимально допустимых расстояний между дренами, которые обеспечивают необходимое снижение уровней грунтовых вод, позволяющее вести на осушаемых землях сельскохозяйственные работы в весенний период, либо сохранять оптимальный водный режим почв для сельскохозяйственных растений в период их вегетации, т.е., обеспечивающее норму осушения. Поэтому расчетными периодами для фильтрационных расчетов являются весенний и летне-осенний. Весенний период длительностью 10-15 суток после окончания снеготаяния является основным, второй - поверочным. В весенний период возможны два варианта:

1) отсутствие затопления поверхности почвы при расположении уровней грунтовых вод к началу расчетного периода на глубине;

2) полное насыщение почвы водой и затопление поверхности участка водой слоем Нв. Поверочные расчеты на летне-осенний период, как правило не выполняются, так как почва в это время имеет большую аккумулирующую емкость, велико испарение и подъем УГВ невелик.

В расчетных зависимостях и на схемах приняты следующие обозначения:

а0 - мощность пахотного слоя почвы,м;

а1 - глубина залегания УГВ к началу расчетного периода, м;  а - глубина залегания УГВ к концу расчетного периода, м;

m- общая мощность зоны фильтрации под дреной в мно- го слойных грунтах (расстояние от оси дрены до водоупора), м;

m1 - мощность зоны фильтрации верхнего слоя над дреной, м;

mg -мощность зоны фильтрации под дреной в однородных  грунтах, м;

mH- мощность нижнего слоя в двухслойных грунтах, м;

mi - мощность 1-го слоя м;

m0, - расчетная мощность зоны фильтрации над дреной, м;

H0 - превышение УГВ в междренье над осями дрен в начале расчетного периода, м;

h0 - тоже в конце расчетного периода, м;

H0-расчетное превышение УГВ в междренье над осями дрен, м;

Hп - гидростатический напор в дрене (подпор от уровня воды в канале), м;

Hа - гидродинамический напор в дрене, м;

Hр - действующий расчетный напор, м;

В- расстояние между осями соседних дрен, м;

b - глубина заложения дрены (расстояние от оси дрены до пoверхности земли), м;

mт, mм - коэффициенты водоотдачи соответственно торфяников и минеральных грунтов;

Кгр - расчетный коэффициент фильтраци (осредненный), м/сут;

Кв, Кн - коэффициенты фильтрации верхнего и нижнего слоев осушаемых грунтов, м/сут;

Кi - коэффициент фильтрации i-го слоя грунта, м/сут.

T- проводимость пласта (зоны фильтрации), м.кв./сут.

Кф, Ктф - коэффициент фильтрации фильтра и трубольтра соответственно, м/сут.;

Кфi - коэффициент фильтрации i-го слоя многослойного фильтра, м/сут;

 X- интенсивность осадков, м/сут;

E - интенсивность испарения, м/сут;

Hcн - запас воды в слое снега к началу таяния, м;

Нв- слой воды на поверхности почвы, м;

s - коэффициент стока талых вод;

J- уклон поверхности земли;

W- толщина слоя воды, отводимой дренажем за расчетный период, м;

q- интенсивность инфильтрационного питания (среднесуточный приток воды к дренам за расчетный период), м/сут;

t- продолжительность расчетного периода, сут;

t- время стабилизации, сут;

Lнд- общие фильтрационные сопротивления (по степени и характеру вскрытия пласта), м;

Фi - фильтрационные сопротивления по характеру вскрытия пласта (безразмерная величина);

c- фильтрационные сопротивления дренажных труб без фильтра (безразмерная величина);

yф- приращения фильтрационных сопротивлений, обусловленное влиянием фильтра (безразмерная величина);

Д, Д0 - диаметр дренажных труб (наружный и внутренний соответственно), м;

S1- длина керамических дренажных труб, м;

l- ширина стыкового зазора между керамическими дренажными трубами, м;

d1- толщина фильтра, м;

di- - толщина i-го слоя многослойного фильтра, м;

l1- ширина полосы фильтра, укладываемого на стыках керамических дренажных труб, м;

S- шаг перфорации дренажных труб, м;

l- длина перфорационных щелей, м;

t0- ширина перфорационных щелей, м;

d0- диаметр перфорационных отверстий, см;

n- число рядов перфорации;

n1, b1- высота и ширина песчано-гравийной обсыпки дренажных труб, м.

4. Гидрологические расчеты.

Целью гидрологических расчетов является определение расчетных расходов для проектирования параметров проводящих каналов и сооружений на них.

Расчетные периоды, условия пропуска этих расходов и их обеспеченность устанавливаются в зависимости от характера сельскохозяйственного использования осушаемых земель, принимаются по таблице.

Таблица 1.