Порядок выполнения задания и форма отчетности

ПРОЕКТИРОВАНИЕ САМОТЕЧНОЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

для студентов очного и заочного обучения агроэкологического факультета

по дисциплине

Сельскохозяйственная мелиорация и

Гидротехническая мелиорация

обучающихся по направлениям подготовки (специальностям)

110400.62 – «Агрономия»,

250201.65 – «Лесное хозяйство»,

250100.62 – «Лесное дело».

Рязань, 2012

Методические указания разработаны ст. преподавателем Соколовым А.А.

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры общего земледелия и растениеводства

Протокол № ____ от «____» 2012 г.

Зав. кафедрой Н.И. Голубева

Рассмотрено и одобрено на заседании методической комиссии Агроэкологического факультета

Протокол № ____ от «____»_______________ 2012 г.

Председатель комиссии ________________ А.С. Ступин

Рецензент :

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Крючков М.М.

Цель работы

Настоящее методическое пособие является руководством в работе по проектированию самотечной осушительной мелиоративной системы.

Выполнив данную курсовую работу (проект) студент получит навыки в решении следующих профессиональных задач:

· установление соответствия агроландшафтных условий требованиям сельскохозяйственных культур при размещении по территории землепользования;

· адаптация систем обработки почвы в севооборотах с учетом почвенного плодородия, крутизны и экспозиции склонов, уровня грунтовых вод и комплекса почвообрабатывающих машин;

· способностью использовать агрометеорологическую информацию при производстве растениеводческой продукции;

· знание роли основных компонентов лесных и урбо- экосистем: почв, поверхностных и подземных вод, воздушных масс тропосферы в формировании устойчивых, высокопродуктивных лесов;

· анализировать состояние и динамику показателей качества объектов гидромелиоративных систем и сооружений на обьектах сельскохозяйственного и лесного комплекса.

Основой целью проведения осушительных мелиорации является создание оптимальных условий для растений с целью получения с мелиорируемых земель высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, а также повышения продуктивности и устойчивости лесов к неблагоприятным климатическим факторам.

Для этого студентам необходимо разработать комплексный проект
мелиорации земель, в котором на основе анализа природно-хозяиственных
условий и технико-экономических расчетов наметить мероприятия

обеспечивающие:

- оптимальный водный режим в корнеобитаемом слое почвы;

- создание условий для эффективного использования сельскохозяйственной техники и автотранспорта;

своевременное проведение качественной эксплуатации гидротехнических, дорожных и других сооружений и устройств;

- обеспечение окупаемости затрат на мелиорацию за счет получения
дополнительного чистого дохода от прибавки продукции.

Проектирование осушительной системы следует начинать с изучения и анализа причин заболачивания и установления методов осушения. Намеченные проектом мероприятия должны обеспечить ликвидацию избыточной увлажненности угодий и создание в корнеобитаемом слое условий для нормального развития сельскохозяйственных и лесных культур.

Порядок выполнения задания и форма отчетности

Студент получает индивидуальное задание в виде плана- схемы участка на проектирование осушительной системы и переснимает его на кальку. Кроме того в задании указывается место расположение объекта и структура угодий.

Задание выполняется на отдельных листах, которые по завершению работы, скрепляются в папку. Расчетно-графические работы студент выполняет на лабораторно-практических занятиях, а также самостоятельно руководствуясь настоящей методической разработкой. План осушаемого участка и два продольных профиля (МК и коллектора), выполненные на миллиметровой бумаге, выносятся в приложении.

Работа, надлежащим образом оформленная, сдается на проверку не позднее, чем за две недели до наступления сроков начала сессии. Проект подлежит защите.

Объем курсовой работы (проекта) должен составлять до 30 листов машинописного текста, выполненного в соответствии с общими методическими требованиями к данному виду работ.

Примерный план-схема участка мелиоративных работ.

Задание на размещение угодий в соответствии с их процентным соотношением

Вариант № п/п	Вид угодий и их соотношение, %
пашня	сенокос	пастбище

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ

Текст выполняется на одной стороне листа формата А4 рукописным или компьютерным способом через полтора межстрочных интервала с использованием шрифта 14 размера (Times New Roman), соблюдая следующие размеры полей: правое – 30 мм, левое – 15 мм, верхнее и нижнее – 20 мм.

В тексте курсовой работы необходимо соблюдать общепринятые терминологии и выдерживать абзацы, которые выделяются отступом вправо в первой строке на 5 символов.

Основная часть курсовой работы состоит из разделов и подразделов. Разделы нумеруются арабскими цифрами в пределах всей курсовой работы. Нумерация подразделов осуществляется в пределах каждого раздела и состоит из номера раздела и номера подраздела, разделяемых точкой. Заголовки разделов и подразделов следует записывать с абзаца с прописной буквы и без точки в конце. Заголовки «Содержание», «Список использованной литературы» записываются в центре строки с прописной буквы и не нумеруются. Каждый раздел курсовой работы необходимо начинать с новой страницы.

Таблицы располагаются в курсовой работе непосредственно после текста, в котором она упоминается впервые, или на следующей странице. Таблицы следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией. Допускается помещать таблицу вдоль длинной стороны листа. К таблицам могут даваться примечания, которые приводятся под линией таблицы, обозначающей окончание таблицы.

Таблица должна иметь название, которое помещается над таблицей. Для этого в верхнем левом углу таблицы помещают надпись с указанием номера, например: «Таблица 1» и через тире указывается наименование таблицы с первой прописной буквы.

Все страницы текста должны иметь сквозную нумерацию, начиная с титульного листа и заканчивая последней страницей, но сам номер страницы проставляется, начиная с содержания.

Номер страницы проставляется арабскими цифрами в центре нижней части листа без точки.

Образец оформления титульного листа приведен в приложении А.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ (ПРОЕКТА)

	Введение
	Почвенно-климатическая характеристика природных условий
1.1	Местонахождение и расположение объекта осушения
1.2	Характеристика климатических условий
1.3	Рельеф местности и осушаемого участка
1.4	Гидрологические условия
1.5	Характеристика почв объекта
1.6	Характеристика растительного покрова
	Мелиоративная характеристика осушаемой территории
2.1	Причины заболачивания
2.2	Методы мелиорации
2.3	Способы мелиорации
	Характеристика осушительной системы
3.1	Регулирующая осушительная сеть
3.1.1	Закрытая регулирующая сеть
3.1.2	Открытая регулирующая сеть
3.1.3	Защита дренажа от заиления
3.2	Проводящая осушительная сеть
3.3	Характеристика водоприемника
3.4	Определение расстояния между дренами
3.5	Гидравлический расчет коллектора
3.6	Гидравлический расчет магистрального канала
3.7	Проектирование элементов осушительной сети в вертикальной плоскости магистрального канала и коллектора
	Расположение гидротехнических и эксплуатационных сооружений на осушительной системе
4.1	Устья, смотровые колодцы и шлюзы
4.2	Перепады и быстротоки
4.3	Мосты и трубы-переезды
4.4	Дорожная сеть
	Агромелиоративные мероприятия на осушаемых землях
	Выводы и предложения
	Библиографический список
	Приложения

Введение

В данном разделе рассматриваются вопросы, вскрывающие сущность мелиорации как науки. Называются виды мелиораций, и дается их характеристика. Определяются основные цели, стоящие перед мелиорацией. Кратко излагаются задачи, поставленные Правительством по развитию мелиорации в Нечерноземной зоне РФ в соответствии с законом Российской Федерации «О мелиорации земель».

Почвенно-климатическая характеристика природных условий

1.1	Местонахождение и расположение объекта осушения

Описывается географическое положение хозяйства, указывается природная зона, наименование области, района, бассейна реки, расстояние до ближайшей железнодорожной станции, районного и областного центра. Кратко характеризуется направление деятельности хозяйства, размеры землепользования, перечень возделываемых культур или породный состав лесных насаждений и их долевое участие в составе.

План осушаемого участка и варианты намечаемого использования выдаются преподавателем и оформляются в таблицу 1.

Студентом описываются границы участка и даются его характеристики: длина, ширина, площадь.

Таблица 1- Намечаемое использование сельскохозяйственных угодий до и после увязки на осушаемом объекте.

Общая площадь участка	Пашня	Сенокос	Пастбище
га	%	га	%	га	%	га	%
До увязки
После увязки

После увязки возможно изменение структуры сельскохозяйственных угодий в пределах ± 10%.

1.2	Характеристика климатических условий

Указываются основные показатели характеризующие климат данной территории: количество осадков, температуру воздуха, гидротермический коэффициент, величину испарения, розу ветров, продолжительность зимнего периода, сроки наступления заморозков, сроки начала и окончания полевых работ (среднемноголетние данные).

1.3	Рельеф местности и осушаемого участка

Дается краткая характеристика рельефа местности района расположения объекта. С использованием плана-схемы осушаемого участка (задания) производят описание рельефа данной территории и его характера (равнинный, холмистый), отмечают наличие общих понижений, пойм, микрорельефа с указанием в какой части участка они находятся.

Производят характеристику уклонов участка с севера на юг, с запада на восток, северо-востока на юго-запад, северо-запада на юго-восток. По каждому направлению определяют уклон по формуле:

i = ,

где: - приращения горизонталей,

l – длина прямой соединяющей точки на горизонталях, определяемая по плану согласно масштаба,

i – уклон местности.

Затем определяется положение линий водотоков (тальвегов), водоразделов и количество водосборных площадей на осушаемом объекте, а также их площадь.

1.4	Гидрологические условия

Отмечается наличие гидрографической сети (реки, озера). Приводятся данные об уровнях грунтовых вод (карта гидроизогипс, направление грунтового потока), коэффициенты фильтрации грунтов слагающих территорию, водно-физические свойства почв (плотность, порозность).

1.5	Характеристика почв объекта

Указываются типы почв слагающих данную территорию и их характеристики (гранулометрический состав). Для торфяников указывается его ботанический состав, содержание камней и пней, мощность дернины.

1.6	Характеристика растительного покрова

Производится характеристика степени залесенности и защищенности земель (процент покрытия площади древесной растительностью, количество стволов деревьев на 1га, их высота, диаметр). Необходимо также дать характеристику ботанического состава трав и их распространение на осушаемых участках.

	Мелиоративная характеристика осушаемой территории
2.1	Причины заболачивания
2.2	Методы мелиорации
2.3	Способы мелиорации

В данном разделе и последующих подразделах раскрываются общие причины заболачивания почвогрунтов, а также мелиорируемой территории. Характеризуются процессы, протекающие в толще почвы при заболачивании, указываются методы и способы регулирования водно-воздушных свойств почвы в зависимости от ее типов и режимов водного питания.

Характеристика осушительной системы

Осушительная система представляет собой территорию занятую болотами или избыточно увлажненными землями, на которой размещается система поверхностных и внутрипочвенных водорегулирующих устройств: регулирующая сеть каналов-собирателей и дрен, проводящая сеть открытых и закрытых каналов, оградительная сеть. Осушительная система также включает в себя водоприемник, основное назначение которого заключается в сборе и хранении избыточных вод отводимых с осушаемой территории.

По способу отвода в водоприемники избыточных вод, собираемых с осушаемой территории, осушительные системы подразделяются на:

- самотечные, когда вода, собираемая осушительной сетью, сбрасывается в водоприемник самотеком;

- с механическим водоотводом, когда вода, поступающая из осушительной сети в магистральные каналы, перекачивается в водоприемник насосами;

- смешанные, когда вода с осушаемой территории в одни периоды года перекачиваются в водоприемник насосами, а в другие поступают самотеком.

При проектировании осушительных систем применяться следующая терминология основных элементов:

- регулирующая осушительная сеть, (закрытые дрены и открытые осушители, закрытые и открытые собиратели, ложбины);

- оградительная сеть, (нагорные, ловчие каналы и головные дрены);

- проводящая сеть, (закрытые и открытые коллекторы, магистральные каналы разных порядков);

- оградительные дамбы;

- насосные станции с узлом гидротехнических сооружений (при механическом водоотводе);

- водоприемник;

- гидротехнические сооружения на регулирующей, оградительной
и проводящей сети;

- дорожная сеть и сооружения на ней;

- сооружения и устройства для регулирования поверхностного стока на водосборе, водохранилища и прочие устройства;

- эксплуатационные сооружения и устройства - гидрометрические и агрометереологические посты и станции, гидрогеолого-мелиоративные створы производственные, жилые и подсобно-бытовые здания для нужд службы эксплуатации.

Условные обозначения сооружений на осушительной системе, а также назначение и индексация ее элементов даны в приложении Б и В, соответственно.

3.1	Регулирующая осушительная сеть

Регулирующая осушительная сеть предназначена для создания и поддержания в корнеобитаемом слое благоприятного для растений водно-воздушного режима почвы. Она может состоять из дренажной или собирательной сети. Выбор принципа осушения будет зависеть от проницаемости грунтов.

Дренажная регулирующая сеть, включающая закрытые дрены и открытые осушители, обеспечивает своевременное снижение уровней грунтовых вод до предельной полевой влагоемкости (ППВ). Применяется она, как правило, на заболоченных хорошо дренированных почвах.

Рисунок 1 – Принцип действия закрытой дренажной сети

где: 1 – движение воды в сторону дрены,

2 – кривая депрессии,

3 – первоначальный уровень грунтовых вод (ÑНг),

Z - норма осушения.

Собирательная регулирующая сеть, состоящая из закрытых и открытых собирателей, обеспечивает отвод в заданное время избыточных поверхностных вод, которые скапливаются на поверхности почвы из-за ее плохой дренированности и отсутствия фильтрации.

Рисунок 2 – Принцип действия открытой дренажной сети и соберателей

где: 1 – движение воды в сторону дрены,

2 – кривая депрессии,

3 – первоначальный уровень грунтовых вод (ÑНг),

ÑНб – бытовой уровень воды в дрене,

Z - норма осушения.

Регулирующая сеть должна обеспечивать равномерность осушения территории. Для этого необходимо: обеспечить кратчайший путь воде из регулирующей сети до водоприемника; предусматривать возможно большую длину дрен (таблица 2); проектировать дрены по возможности с одинаковой длиной и глубиной по естественному уклону местности.

Таблица 2 - Предельная длина дрен
Конструкция дренажа		Длина дрен
Из керамических, пластмассовых и деревянных труб
Кротовые дрены
Щелевые дрены

Минимальные уклоны дрен даны в таблице 3.

Таблица 3- Минимальные уклоны дрен эен
Конструкция	Минимальный уклон
1. Из керамических дренажных и пластмассовых труб	0,001-0,003
2. Кротовые дрены: - в минеральных грунтах - в минеральных грунтах	0,002
- в торфяных грунтах	0,003
3. Собиратели	0,001
4. Открытые дрены	0,003-0,005
5. Щелевые дрены	0,001-0,005

Б В

Рисунок 3 – Схема сочленения дренажа с коллектором

А. проектирование угла сочленения;

Б. сочленение дрены с коллектором встык;

В. сочленение дрены с коллектором внахлест

(более предпочтительно, так как используется весь рабочий объем коллектора).

Глубина закладки регулирующих дрен равна - 1,2 м.

Для сохранения и повышения плодородия почв на осушаемых территориях необходимо:

- не допускать пересушки и распыления торфяных почв. Осушаемые мелкозалежные торфяники (мощностью до 1,0 м) и торфяно-болотные почвы использовать только для создания многоукосных сенокосов;

- в полевых и кормовых севооборотах на мощных (свыше 1-2 м) торфяных почвах под многолетние травы должно отводиться не менее 50% площади.

3.1.1

Закрытая регулирующая сеть

Закрытая регулирующая сеть может проектироваться в виде материального дренажа из керамических и пластмассовых дрен, а также нематериального – кротового и щелевого дренажа.

Регулирующая сеть из керамических дренажных труб должна применяться при осушении минеральных почв, а также мелкозалежных торфяников, когда дрены могут быть уложены в минеральном грунте, подстилающем торф.

Регулирующая сеть из пластмассовых труб может применяться для осушения всех видов переувлажненных земель.

Сопряжение в вертикальной плоскости дрен с закрытыми коллекторами должно предусматриваться внахлестку.

Кротовые и щелевые дрены целесообразно применять для осушения беспнистых болот при степени разложения торфа менее 45% и мощности торфяной залежи более 0,8 м, и не засоренных камнями минеральных земель, сложенных кротоустойчивыми грунтами.

Кротовые и щелевые дрены следует проектировать по направлению наибольшего уклона поверхности и при значительных уклонах под углом к горизонталям с расчетом, чтобы их уклон не превышал 0,005.

Пересечение закрытой регулирующей сетью существующих и проектируемых дорог не допускается.

Дрены регулирующей сети должны быть параллельными. Закрытую регулирующую сеть целесообразно применять на пашне.

Размещение осушительной системы в плане может быть продольным или поперечным (рисунок. 4;5).

Рисунок 4 – Продольное размещение регулирующей осушительной сети

Рисунок 5 – Поперечное размещение регулирующей осушительной сети

3.1.2

Открытая регулирующая сеть

Открытая регулирующая осушительная сеть применяется преимущественно при осушении мелкозалежных торфяников, подстилаемых водопроницаемыми грунтами (когда редкая сеть каналов не будет создавать затруднений механизированной обработке полей).

Открытую регулирующую сеть целесообразно применять на сенокосах и пастбищах.

При проектировании каналов открытой регулирующей сети в вертикальной плоскости необходимо соблюдать следующие основные правила:

- уклон дна каналов должен быть близким уклону поверхности земли. Максимально допустимый уклон следует устанавливать из условия, чтобы скорость течения воды при пропуске расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков расчетной обеспеченности не вызывала размыва русла. Уклон дна канала должен быть не менее 0,0003;

- регулирующие каналы не должны иметь подпора со стороны принимающей сети в расчетные периоды, для чего дно регулирующих каналов, впадающих в магистральные каналы, должно быть выше бытового уровня воды принимающего канала на 0,3 м.

3.1.3

Защита дренажа от заиления

Для предохранения закрытого дренажа от заиления необходимо предусматривать защиту стыков стекло-волокнистым холстом толщиной не менее 1 мм. или другими равноценными по фильтрационным свойствам материалом (мхом, моховым очесом и торфяной крошкой). Защиту стыков керамических дренажных труб от заиления следует предусматривать одновременно с укладкой дрен.

3.2	Проводящая осушительная сеть

Положение проводящей сети в плане и в вертикальной плоскости должно быть увязано с рельефом местности, инженерно-геологическими и гидрологическими условиями, с оптимальным размещением регулирующей и оградительной сети, величиной расходов воды, с границами хозяйств и полей севооборотов, наземными и подземными коммуникациями, существующей и проектируемой дорожной сетью.

Проводящие каналы при осушении земель с минеральными почвами необходимо размещать по наиболее пониженным отметкам поверхности земли, при осушении болот - по наиболее низким отметкам минерального дна болота.

Проводящая сеть должна проектироваться, по возможности, прямолинейной, с возможно меньшим количеством пересечения существующих и проектируемых дорог, подземных коммуникаций, линий электропередач и прочих препятствий.

Не допускать, по возможности, уменьшения скорости течения воды от истока к устью.

Надо стремиться запроектировать сеть таким образом, чтобы количество
проводящих каналов всех видов и число порядков их было
минимальным.

Глубина проводящих каналов должна устанавливаться в зависимости от величины и условий пропуска расчетного расхода иглубины впадающей открытой и закрытой осушительной сети.

Рисунок 6 – Схема образования минимальной глубины проводящих каналов

Рисунок 7 – Схема поперечного профиля магистрального канала

где: Нмк – глубина магистрального канала,

b – ширина канала по дну,

Ñ Нп – уровень заполнения канала при паводке,

Ñ Нб – бытовой уровень заполнения канала,

В – ширина канала по верхней границе,

m – откос канала

Поперечное сечение каналов систематической открытой сети следует назначать трапециальной формы. Длина магистрального канала должна быть от 1,5 км и более. Параметры откосов канала будут зависеть от типа почвы и ее гранулометрического состава.

Таблица 4 – Коэффициенты заложения откосов магистрального канала и открытых коллекторов

Грунт по трассе канала каналаального канала и коллекторов) Грунты по трассе канала	Коэффициент заложения откосов, м
1. Глина, суглинок тяжелый и средний	1,5
2. Суглинок легкий и супесь	2,0
3. Песок мелкозернистый, торф всех видов со степенью разложения более 70%.	2,5

В проектах следует рассматривать возможность и целесообразность использования грунта, вынимаемого при строительстве каналов, для отсыпки дорожного полотна, засыпки старых каналов, ям, микропонижений и т.п. Неиспользованный грунт кавальеров на сельскохозяйственных угодьях подлежит разравниванию слоем не более 15 см с последующей глубокой запашкой. Разравнивание грунта кавальеров производится, по возможности, под общий уклон местности.

При этом нельзя допускать образования замкнутых понижений за разравненным кавальером.

Во всех случаях, когда возможно, по трассам каналов, включая и полосы, отводимые под постоянные кавальеры, гумусовый горизонт следует снимать.

Закрытая проводящая сеть.

Площадь, осушаемая одним коллектором, должна быть максимально большой.

Основные правила проектирования закрытой проводящей сети:

- коллекторы следует намечать в направлении наибольшего уклона местности, приурочивая их к понижениям рельефа поверхности (на болотах - минерального дна);

- коллекторы следует проектировать с возможно меньшим числом поворотов и по кратчайшему пути до принимающего канала;

- не допускается совмещение трасс закрытых коллекторов с руслами существующих каналов.

Для того, чтобы избежать попадания корней деревьев и кустарника в коллекторы, необходимо проектировать их на расстоянии, указанном в таблице 5.

Таблица 5 – Расстояния коллекторов от древесных и кустарниковых насаждений

Виды растений	Минимальное расстояние от оси канала, м
Лиственные деревья
Хвойные деревья
Фруктовые деревья
Ольха черная, ива-чернотал, шиповник, смородина
Кустарник других пород

Впуск в закрытый коллектор вод нагорных и открытых ловчих каналов осуществлять только через колодец-поглотитель.

Сопряжение закрытых коллекторов между собой должно осуществляться посредством:

- колодца-перепада - при разнице в глубинах сопрягаемых коллекторов диаметром до 250 мм более 0,3 м и для коллекторов диаметром более 250 мм - 0,25 м;

- колодца-отстойника - когда скорость движения воды во впадающем коллекторе превышает скорость в принимающем более, чем на 30%.

Сопряжение закрытой регулирующей сети с коллекторами диаметром более 200 мм или с большей глубиной заложения должно намечаться посредством вспомогательных коллекторов диаметром 75-150 мм, объединяющих группы закрытых дрен и собирателей.

В местах впадения коллекторов в каналы и водоприемники должно быть предусмотрено устройство устьевых сооружений, которые следует располагать в местах, неподверженных размыву и заилению.

Подпор коллекторов меженным уровнем не допускается. В этих целях дно устья коллекторов следует назначать не менее, чем на 20 см выше расчетного меженного уровня в принимающем канале или водоприемнике и не менее, чем на 30 см выше их дна.

При проектировании пересечения коллекторов с каналами должно быть обеспечено:

- заглубление верха коллекторов под дно канала не менее, чем на 0,3 м;

- водопроницаемость стыков, коллектора на протяжении равном ширине канала по верху и по 2 м от бровок в обе стороны;

- крепление русла канала на полосе пересечения.

При пересечении проектируемыми коллекторами дорог необходимо предусматривать:

- укладку на участках, включающих ширину дорожного полотна и полос отчуждения, коллекторов из асбестоцементных, канализационных, керамических или железобетонных труб с водонепроницаемыми стыками;

- верх коллектора размещать ниже поверхности дорожного полотна не менее, чем на 1,0 м.

Минимальные размеры диаметра закрытых коллекторов в зависимости от их конструкций и материалов необходимо принимать из керамических дренажных труб диаметром 75 мм, из пластмассовых диаметром 73 мм. '

Размеры поперечных сечений закрытых коллекторов определяются гидравлическим расчетом, по формулам равномерного движения при полном заполнении их водой.

Скорости течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и полном наполнении их водой должны приниматься в пределах 0,3 - 1,5 м/с. Скорость более 1,5 м/с допускается только в коллекторах с хорошо изолированными стыками.

Расчетные расходы для отдельных створов рекомендуется определять по графикам нарастающих расходов, которые рассчитываются по формуле:

Q qF,

где: q - средний за расчетный период приток к дренам, 0,00057 м³/сут/м;

F - площадь водосбора в створе, га.

Гидравлический расчет коллекторов необходимо производить:

- в устье коллектора;

- в местах изменения уклона;

- при сопряжении коллекторов различных порядков;

- в створе впуска поверхностной воды из. фильтров-поглотителей;

- в створах смены размеров поперечных сечений.

Уклоны коллекторов диаметром более 250 мм следует принимать не менее 0,0005, а минимальные скорости 0,3 м\с.

Коллекторы из бетонных и железобетонных труб не допускается применять без специальной изоляции: - в кислых почвах при рН=5;

- в торфяных грунтах;

- при наличии агрессивных вод к бетону.

3.3	Характеристика водоприемника

Приводится характеристика водоприемника – название реки, наличие излучин, глубина и ширина русла, площадь водосбора, заболоченность и залесенность бассейна, наличие озер.

По данным ближайшего гидрометрического поста указать величину колебания уровней воды в водоприемнике в различные периоды года. В заключении сделать вывод о возможности использования реки в качестве водоприемника и необходимости ее регулирования.

При наличии на объектах нескольких водотоков или водоемов в качестве водоприемника следует принимать тот, использование которого связано с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами и не будет отрицательно сказываться на природных и хозяйственных условиях.

Водотоки и водоемы могут быть использованы в качестве водоприемников в естественном состоянии, если они отвечают следующим требованиям:

- расходы летних и осенних паводков расчетной обеспеченности проходят при уровнях, не вызывающих затопления осушаемых земель;

- расчетные расходы (предпосевные, меженные и т.д.) заданной обеспеченности проходят при уровнях, обеспечивающих своевременное проведение сельскохозяйственных работ и нормальную работу регулирующей сети;

- режим уровней после приема вод, стекающих с осушаемой территории, не будет вызывать ухудшения водного режима земель, расположенных ниже осушаемых, или нарушать сложившееся хозяйственное использование водотоков или водоемов.

В случаях, когда ближайшие к осушаемой территории водотоки и водоемы не отвечают указанным требованиям, в проектах необходимо предусмотреть механический водоотвод или проведение для обеспечения самотечного водоотвода выправительно-регулировочных мероприятий:

- увеличение пропускной способности русла;

- сброс части расхода в водоток соседнего водосброса;

- регулирование половодий и паводков водохранилищами.
Увеличение пропускной способности русла может быть достигнуто путем:

- ликвидации подпоров, вызываемых искусственными сооружениями, впадающими притоками, перекатами, обвалами берегов, из-за крутых поворотов русла реки;

- снижения шероховатости путем систематической очистки русла от травянистой и древесной растительности, извлечения со дна реки затопленных пней, деревьев и пр.;

- проведение выправительных мероприятий на водоприемнике.

В данном проекте принимают, что после регулирования водоприемник должен иметь: бытовой уровень воды в реке ниже бытовых уровней вода в МК на 10-30 см.

Таким образом, в данном проекте река, указанная на плане участка, считается удовлетворительным водоприемником, способным своевременно и без подпора принимать воду из осушительной сети.

3.4	Определение расстояния между дренами

Расстояние между дренами (кроме кротовых и щелевых) устанавливается расчетом, с учетом опытных данных по построенным осушительным системам, работающим в аналогичных условиях, и рекомендаций зональных научно-исследовательских организаций.

Междренные расстояния определяются по формуле А.Н. Костякова:

L , где

L – расчетное расстояние между дренами, м;

К – коэффициент фильтрации, м/сут;

Т – предельная длительность затопления, сут;

Н – глубина закладки дрен, м;

Z – норма осушения, м;

d - водоотдача (ПВ – НВ), %

А – осадки за расчетный период, м;

Е – испарение за расчетный период, м.

Расстояние между собирателями определяют по формуле:

l = , где

l – расстояние между собирателями, м;

g - шероховатость поверхности;

s - коэффициент стока;

А – интенсивность дождя, мм/час;

t – допустимая длительность затопления за вегетационный период, ч;

i – средний уклон поверхности земли на осушаемом участке.

Значения коэффициентов стока, фильтрации, шероховатости, норм осушения, длительности периода затопления можно найти в приложении Г и Д, объемы осадков и испарения опубликовано в справочной литературе.

3.5	Гидравлический расчет коллектора

Приступая к гидравлическому расчету коллектора, необходимо знать его длину и уклон.

Стандарты внутреннего диаметра коллектора имеют следующие величины: 7,5; 10,0; 12,5; 15,0; 17,5; 20,0; 22,5; 25,0 и т.д.

Гидравлический расчет его и подбор диаметра ведется по участкам в направлении от истока к устью. Расчеты выполняются в следующей последовательности:

1. Принимаем минимальный диаметр коллектора d = 7,5 cм.

2. Определяем площадь живого сечения w = , м.

3. Определяем смоченный периметр c = pd , м.

4. Определяем гидравлический радиус R = , м.

5. Определяем величину коэффициента Шези С =

6. Определяем скорость движения воды в коллекторе по формуле для ламинарных потоков

V = C , м/с.

7. Проверяется полученная скорость по неравенству

V_з , где

V_з – скорость движения воды в коллекторе при котором происходит его заиление, значение принимается равным 0,3 м/с.

V_р_–скорость движения воды в коллекторе при котором происходит его разрушение в результате размыва, значение принимается равным 1,5 м/с.

Если полученная скорость будет больше скорости на размыв или меньше скорости на заиление, то следует расчет повторить, изменив при этом уклон коллектора или его диаметр. При этом следует учитывать экономическую эффективность принимаемого решения.

После этого расчет продолжается.

8. Определяем расход воды в коллекторе Q = w*C , м³/с.

9. Определяется площадь осушения при диаметре коллектора 7,5 см.

F₁= , га.

10. Определяется площадь, которую осушит одна дрена F₂ = , га,

где L – расчетноерасстояние между дренами, м

h – длина дрены, м

11. Определяем необходимое количество дрен N = , шт.

12. Определяем длину коллектора при диаметре 7,5 см

I_7,5 = N_*L , м

13. Определяется оставшаяся длина коллектора

I_ост = I – I_7,5

Если при проведенном расчете не вся длина коллектора укладывается в данный диаметр, после последней дрены принимается следующий диаметр и расчет повторяется в той же последовательности.

После расчетов приводится схема сопряжения коллекторов на всей трассе осушаемой территории.

Æ n Æ n-1 Æ 10 Æ 7,5

I_n I_n_-1 I₁₀I_7,5

Рисунок 8 – Схема сопряжения коллекторов

3.6	Гидравлический расчет магистрального канала

Гидравлический расчет магистральных каналов (МК) производится в нескольких створах:

- в истоке МК;

- в устьевом створе, то есть перед водоприемником;

- в створах ниже впадения каждого крупного канала по его трассе.

Порядок расчета проводится методом расходных характеристик.

Гидравлический расчет осушительных каналов производится по формулам равномерного движения потока в открытых руслах.

1. Принимаем минимальные параметры канала для данных грунтов

(m – ширина откосов, b – ширина канала подну и h – глубина канала)

2. Определяем площадь живого сечения канала W = h*(b+m*h);

3. Определяем смоченный периметр c = b+2h* ;

4. Определяем гидравлический радиус R = ;

5. Определяем величину коэффициента Шези С = ;

6. Определяем скорость движения воды в магистральном канале

V = C , м/с.

7. Проверяется полученная скорость по неравенству

V_з , где

V_з – скорость движения воды в канале при котором происходит его заиление, значение принимается равным 0,3 м/с.

V_р_–скорость движения воды в канале при котором происходит его разрушение в результате размыва, значение принимается равным 1,5 м/с.

Если полученная скорость будет больше скорости на размыв или меньше скорости на заиление, то следует расчет повторить, изменив при этом уклон дна канала или его параметры.

8. Определяем пропускной расход воды в канале Q_пр= V*W;

9. Определяем расчетный расход воды Q_p =Fq.

10. Для правильной работы канала его пропускной расход должен быть больше расчетного, то есть должно выполняться следующее неравенство Q_пр Q_p. В этом случае расчет будет окончен, о чем делается соответствующий вывод. В противном случае расчеты выполняются с измененными параметрами магистрального канала.

3.7	Проектирование элементов осушительной сети в вертикальной плоскости магистрального канала и коллектора

Под продольным профилем понимают вертикальный разрез местности по оси канала коллектора и МК. Продольный профиль необходим для проектирования уклонов дна проводящих каналов и увязки их глубины.

Профиль вычерчивается на миллиметровой бумаге в соответствии с принятым масштабом. Горизонтальный масштаб принимается равным 1:2500, а при длине канала или коллектора от 1000 м масштаб принимается 1:5000.

Построение продольных профилей коллектора и МК состоит из следующих этапов:

1. Вычерчивание осей координат и таблицы обозначений.

Пикеты
Расстояние, м
Отметки поверхности земли
Отметки дна коллектора или МК
Глубина коллектора или МК
Уклон
Отметки бытового горизонта воды

2. Нанесение отметок поверхности земли.

Отметки поверхности откладываются вверх от оси ОХ.

Условная отметка принимается на 3-5 см ниже (в связи с вычерчиванием дна МК или коллектора), чем отметка поверхности земли нулевого сечения. После нанесения всех отметок г поверхности земли точки соединяются линией, которая отображает профиль поверхности земли по оси канала.

На оси ОУ откладываются отметки горизонталей с плана осушаемого участка.

3. Нанесение отметок дна дрен или коллекторов.

4. На профиле показывают места впадения в коллектор трех дрен в истоке, средней части и в устье или меставпадения коллекторов и устьевые отметки их заложения на профиле МК.

5. Проектирование дна.

6. На участках, где уклон коллектора резко изменяется в сторону уменьшения, проектируют колодец-отстойник, чтобы предотвратить возможность заиления трубок. Отметка дна колодца заглубляется ниже дна коллектора на 0,5-0,6 м.

При значительных уклонах коллектора необходимо устраивать перепады-колодцы для сопряжения нижнего и верхнего бьефов.

На продольном профиле коллектора приводится схема впадения дрен в коллектор с указанием одно- или двухстороннего впадением дрен и расстояния между дренами.

При значительных уклонах поверхности земли необходимо сопрягать нижний и верхний бьефы при помощи устройства перепадов или быстротоков.

При этом необходимо соблюдать следующее условие: во избежание заиления и закупорки коллекторов дно последних должно быть на 15 см выше горизонтов воды в магистральном канале во все периоды стока, за исключением весеннего половодья. В соответствии с этим проводят линию горизонта воды с расчетным уклоном.

Поперечный профиль МК

Определение размеров поперечного сечения МК, достаточных для пропуска проходящих вод, проводится путем гидравлических расчетов (см. выше).

В поперечном сечении МК придается чаще форма трапеции.

Поперечный профиль МК показывается напротив впадения закрытых коллекторов на указанном пикете (ПК-1, ПК-2 и т.д.) и снимаются все глубины продольного профиля МК.

	Расположение гидротехнических и эксплуатационных сооружений на осушительной системе
4.1	Устья, смотровые колодцы и шлюзы

Место выхода дренажных линий в открытый водоток оборудуется особым сооружением – устьем.

Устья дренажных систем с водопроводящими отверстиями до 20 см рекомендуется защитить металлическими заслонками, чтобы не допустить попадания в дрены мелких животных.

Смотровые колодцы проектируются для наблюдения за работой сети и улавливания наносов из дренажных вод. Их устраивают в тех случаях, когда длина коллектора превышает 500 м, а также в створах, где уклон коллектора изменяется более чем в 3 раза, ось коллектора в плане изменяет направление под углом 45° и более или в данный коллектор впадает несколько младших коллекторов.

В местах пересечения дренажными линиями западин, где скапливается большое количество поверхностных вод, устраивают колодцы-поглотители. Колодцы-поглотители заполняются камнем, щебнем или другими крупнозернистыми материалами.

4.2	Перепады и быстротоки

Их проектируют в том случае, когда по гидравлическому расчету получаются размывающие скорости.

Для определения числа перепадов находят допустимый уклон дна канала, при котором скорость будет меньше размывающей и соответствующей ему глубину канала.

Быстротоки имеют уклон 0,1 – 0,15. В нижней их части устраивают водосборный колодец глубиной 0,3 – 0,4 м и длиной 3 – 6 м.

Крепление (задернение) откосов каналов на осушительных системах применяют для предохранения их от размыва при больших скоростях или в дно МК укладывают бетонный желоб. В проекте необходимо обосновать принятый тип крепления.

Стоит отметить, что посредством этих сооружений можно накапливать к каналах воду и тем самым предохранять корнеобитаемый слой от пересушивания.

4.3	Мосты и трубы-переезды

Мосты строят на МК, транспортирующих собирателях, тальвеговых каналах с максимальным расходом более 2,5 м/с.

Трубы-переезды устраивают на каналах с максимальным расчетным расходом менее 2,5 м/с.

4.4	Дорожная сеть

Обеспечение нормального функционирования осушительной системы и эффективное использование осушенных земель возможно только при наличии хороших дорог. Дорожная сеть является одним из важных элементов осушительной системы. Строительство дорог должно проводится следом за работами по регулированию водоприемника и строительством открытых проводящих каналов.

По своему назначению дороги на осушаемых землях делятся на следующие, межхозяйственные, соединяющие хозяйства с районными центрами, станциями железных дорог, пристанями и т.п.; внутрихозяйственные, соединяющие центральную усадьбу (ЦУ) с межхозяйственными дорогами, отделениями, бригадами, фермами и т.п. и связывающие производственные подразделения между собой; эксплуатационные, обеспечивающие осмотр, уход и ремонт мелиоративных систем и вывоз сельскохозяйственной продукции; полевые, соединяющие отдельные поля севооборота и угодья с основными эксплуатационными, внутрихозяйственными и межхозяйственными дорогами.

При проектировании расположения в плане дорожной сети необходимо соблюдать следующие условия:

- дороги всех видов прокладывают вдоль водоприемников и открытых каналов;

- дороги, направление которых не совпадает с направлением каналов, следует располагать вдоль границ землепользования, полей севооборотов;

- использовать уже имеющиеся на территории массива дороги различного значения без изменения их направления;

- стремится к наименьшему количеству пересечения дорогами рек и каналов;

- совмещать дороги различного назначения.

Ширина проезжей части полотна дороги внутрихозяйственного назначения принимается 4,5 м. На полевых и эксплуатационных дорогах соответственно 4 – 4,5 м. Ширина скотопрогонов принимается в пределах 5–8 м.

Агромелиоративные мероприятия на осушаемых землях

Агромелиоративные мероприятия – это специальная система обработки осушаемых почв.

По своему воздействию на водно-воздушный режим, температурный режим агромелиоративные мероприятия направлены на ускорение отвода избыточных вод из пахотного слоя и на увеличение влагоемкости пахотного и подпахотного слоя. Если переувлажнение имеет кратковременный характер, агромелиоративные мероприятия можно применять без устройства постоянной осушительной сети.

Кротование и щелевание применяется на переувлажненных тяжелосуглинистых и глинистых почвах для отвода излишних поверхностных вод в пахотном слое. Кротование проводят вместе со вспашкой специальным приспособлением, укрепляемым на полевой доске многокорпусного плуга и состоящим из ножа и дренера. Длина кротовин (диаметром 6-8см) может достигать 300-400м, расстояние между ними 2-15 м.

Узкозагонная вспашка производится в направлении наибольшего уклона местности по ширине загонов 15-25м, отводные поперечные борозды глубиной 25-35см на расстоянии 70-120м и длиной 500-1500м и впадающие в открытые каналы осушителя.

Выборочное бороздование применяется при наличии на полях отдельных микропонижений (западин). Борозды нарезают окучником или плугом к каналу осушителю. Профилирование используют для создания выпуклого профиля поверхности почвы применением в течение нескольких лет узкозагонной вспашки без изменения мест отвалов в разъемных бороздах, вода по поверхности почвы стекает по разъемной борозде, а по ней- в осушитель. Профилирование применяется на самых малых уклонах местности.

Грядование (грядовая вспашка) производится обычными тракторными плугами со специальным приспособлением. На расстоянии 15-20см от правого бороздкового колеса между первым и вторым корпусом плуга устанавливают корпус окучника, на первом корпусе отвал снимают, а на втором обрезают на половину. При вспашке 5-корпусным плугом получаются гряды шириной 1,4 м.

Гребневание – нарезка густых борозд глубиной 0,2-0,25м на расстоянии 0,6-1,5м пересекающихся с водоотводными каналами применяется при осушении тяжелых минеральных почв с очень малым уклоном местности при посеве пропашных культур.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1. Голованов А.И. Природообустройство: учебник /А.И. Голованов, Ф.М. Зимин, Д.В. Кознов и др. // Под ред. А.И. Голованова. – М.: КолосС, 2008.-522 с.

2. Дубенок Н.Н., Шумакова К.Б. Практикум по гидротехническим сельскохозяйственным мелиорациям / Под ред. акад. РАСХН Н.Н. Дубенка. – М.: КолосС. 2008.-440 с.

Дополнительная литература:

1. Багров М.Н., Кружилин И.П. Сельскохозяйственная мелиорация. – М.: Агропромиздат, 1985.-271 с.

2. Волковский П.А., Розов А.А. Практикум по с/х мелиорации. М.: «Колос», 1980.- 285 с.

3. Альбом – справочник Механизация и техника полива с/х культур. М.:1979.- 250 с.

4. Захарова О.А., Можайский Ю.А. Утилизация сточных вод свиноком-плексов на ЗПО. Лекции для студентов. Рязань, 1999.-145 с.

5. Ерхов Н.С. и др. Сельскохозяйственная мелиорация и водоснабжение / Н.С. Ерхов, В.С. Мисенев, Н.И. Ильин. – М.: Колос, 1983.-351 с.

6. Колпаков В.В., Сухарев И.П. Сельскохозяйственные мелиорации / Под ред. И.П. Сухарева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1988.-319 с.

Приложение А

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А. КОСТЫЧЕВА»

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра общего земледелия и растениеводства

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

по теме: