Трасса магистрального канала прокладывается по самым низким отметкам поверхности осушаемого массива, используя в первую очередь, естественные протоки, тальвеги и другие, хорошо выраженные понижения. Магистральный канал должен принимать воду самотеком с любой точки площади, подлежащей осушению. Положение магистрального канала должно, по возможности, обеспечивать двухсторонний прием воды. Уклоны магистральных каналов определяются уклонами поверхности осушаемой территории и предельно допустимым скоростям на размыв, заиление и зарастание. Минимальный уклон – 0,0002
Расположение транспортирующих собирателей и дренажных коллекторов должно отвечать некоторым условиям. Они должны трассироваться по границам полей севооборота, севооборотных участков. При трассировании транспортирующих собирателей и коллекторов надо учитывать последующее размещение регулирующей сети. Уклоны для транспортирующих собирателей следует принимать не ниже 0,0004, а при плоском без уклонном рельефе – 0,0003. Уклон дренажного коллектора должен быть не менее 0,002, чтобы предотвратить заиление и закупорку трубы коллектора.
В случае ограждения осушаемых земель от поступления поверхностной воды, стекающей с вышележащего водостока, проектируются нагорные каналы. Они прокладываются вдоль верхней границы осушаемой территории, у подножия склона с уклонами 0,0003 – 0,0005, вода из нагорных каналов сбрасывается в проводящую сеть осушительной системы.
Регулирующая осушительная сеть состоит из сети каналов и дрен для сбора избыточной поверхностной и грунтовой воды, непосредственно на осушаемой площади, для создания и поддержания в корнеобитаемом слое оптимального водно-воздушного режима, отвода собранной воды в проводящую сеть.
Наиболее совершенным типом осушительной сети является закрытая осушительная сеть, в основе которой лежит регулирующая сеть в виде закрытых дрен. Дрена – закрытый канал, на дне которого укладывается водопроводящий материал. Наибольшее применение на практике осушения находит гончарный дренаж: керамические трубки длиной 93 см., диаметром от 5 до 25 см. укладываются на дно траншеи впритык одна к другой.
Расположение дрен в плане должно обеспечивать максимальный перехват почвенно-грунтовых и поверхностных вод.
Расстояние между дренами считается по формуле:
| D=17,3 | K ∙ T ∙ H (H - Z) | , м |
| C ∙ Z |
где Н – глубина закладки дрены, м;
Z – норма осушения, м;
T –продолжительность понижения уровня грунтовых вод, сут.
K – Коэффициент фильтрации, м/сут;
C – коэффициент водоотдачи, %.
| D=17,3 | 0,5 ∙ 8 ∙ 1,1(1,1 – 0,5) | = 16,3 м |
| 6 ∙ 0,5 |
Длина дрены не должна превышать 200-250м, а уклон должен быть не менее 0,002.
Гидрологические и гидравлические расчеты
Определяем потребительский расход магистрального канала (Q мк потр.):
Модуль поверхностного стока:
| qпов = | 3,8 | , л/с с 1 га |
| S вод |
| q пов = | 3,8 | =0,68 л/с с 1 га |
| 1000 |
Приток воды с водосбора:
Q вод = S вод.*q = 1000*0,68=680 л/с
Модуль дренажного стока:
| q дрен = | A *µ *ν | , л/с с 1 га |
| 8,64 |
| q дрен = | 14*0,7*0,5 | = 0,57 л/с с 1 га |
| 8,64 |
Расход дренажного коллектора:
Q колл = F колл.* q дрен.=12*0,57=6,84 л/с=0,00684 м3/с
Диаметр коллектора:
| d = | 1 Qколл 2 м3/с3 iколл | , м |
| d = | 1 0,0068423 0,0023 | = 0,4 м |
Суммарное количество дренажного стока:
∑Qколл = qдрен*S уч.=0,57*208 = 118,6 л/с
Потребный расход магистрального канала:
Q мк потр. = Qвод + ∑Qколл = 680 + 118,6 = 798,6 л/с = 0,7986 м3/с
Определяем расчетный расход магистрального канала (Q мк. расч):
Он должен быть больше потребного расхода (Q мк. потр.) на 5 %.
1. h = 0,85 м (глубина канала)
2. m = h*x, м (заложение откоса)
m = 0,85*1 = 0,85м
3. b = 0,4 м (ширина канала по дну, равна ширине ковша экскаватора)
4. a = 2m+ b, м (ширина канала по верху)
a = (2*0,85) + 0,4 = 2,1м
5. n = h2 + m2, м (длина откоса)
n = 0,852+0,852 = 1,2 м
6. P = 2n + b, м (смоченный периметр)
P = (2*1,2) + 0,4 = 2,8 м
| F = | a + b | * h, м2 (площадь поперечного сечения канала) |
| 2 |
7.
| F = | 2,1+0,4 | *0,85 = 1,06 м2 |
| 2 |
| R= | F | , м (гидравлический радиус) |
| P |
| R= | 1,06 | = 0,379 м |
| 2,8 |
8.
С = | 87 | (скоростной коэффициент Базена) |
| 1 + γ/ R |
9.
γ – коэф. шероховатости русла канала = 1,5
С = | 87 | = 25,44 |
| 1 + 1,5/ 0,379 |
10. V = C * R* iмк , м/с (скорость течения воды в канале)
V = 25,44*0,379*0,0024 = 0,77 м/с
11. Q мк. расч = V ∙ F, м3/с
Q мк. расч = 1,06*0,77 = 0,82 м3/с
Он должен быть больше Qмк. потр на 5%. Если Q мк. расч окажется меньше Qмк. потр, то следует увеличить глубину магистрального канала (h) все расчеты повторить.
Если Q мк. расч окажется значительно больше Q мк потр , то глубину канала нужно уменьшить и все расчеты повторить снова.
0,82 > 0,7986 на 5%
Q мк. расч > Q мк потр на 5%
Для облегчения расчетов ниже приводятся ориентировочные значения коэффициентов заложения откосов (x) и глубин канала (h), соответствующие механическому составу грунта.
| Механический состав грунта | h, м | X |
| Тяжелый суглинок | 0,9 | 1,00 |
| Средний суглинок | 0,8 | 1,25 |
| Легкий суглинок | 0,7 | 1,50 |
Методика
Построения продольных профилей дрен, коллектора, транспортирующего собирателя и магистрального канала
Вычерчиваем продольные профили:
а) двух дрен, впадающих в начале и в конце коллектора;
б) одного коллектора, впадающего в транспортирующий собиратель;
в) одного транспортирующего собирателя, впадающего в магистральный канал;
г) магистрального канала.
Построение профиля следует вести с увязкой их в вертикальной плоскости на одном листе миллиметровой бумаги шириной 0,3 и длиной 0,8 - 1,0 м. с одной вертикальной шкалой отметок поверхности земли и одним основанием, включающем показатели:
1) отметок поверхности земли
2) отметок глубины траншеи (выемки)
3) отметок дна траншеи (канала)
4) уклонов
5) расстояний
6) пикетов
7) планов
3. Проект орошения овоще-кормового севооборота с подачей воды из реки
3.1 Проектирование оросительной системы и орошаемого севооборота
осушение водный питание урожай
Вычисление общей площади и возможного количества полей на участке.
Количество полей – 8 (4 поля по 24 га, 4 поля по 28 га)
Подбор дождевальных машин для орошения участка
Для орошения можно применить среднеструйные дождевальные машины - ДКШ – 64, ДФ – 120.
Схема севооборота с предварительными культурами.
1. Однолетние травы с подсевом многолетних трав.
2. Многолетние травы I года пользования на сенаж.
3. Многолетние травы II года пользования на сено.
4. Многолетние травы III года пользования на семена.
5. Многолетние травы IV года пользования на выпас.
6. Картофель.
7. Морковь.
8. Капуста.
3.2 Программирование урожаев по водному и питательному режимам
Чтобы получать запланированные урожаи культур при наименьших затратах, необходимо, согласно законам земледелия, создать для растений оптимальные сочетания и значения факторов жизни растений. В природе такие условия встречаются редко, поэтому человек должен сам регулировать эти факторы.
Определение возможной урожайности культур при естественном увлажнении и дополнительной потребности в поливной воде для получения плановой урожайности.
1. Еплан = Уплан * К, м3/га
2. Морос = Еплан – Еест , м3/га
3. Еест = Wпрод+Wос+Wгр, м3/га
4. Wпрод = 100*Н*А(Внв-Ввуз), м3/га
5. Wос=Р*а*10, м3/га
6. Wгр=Wгр-сут*Двег, м3/га
7. m = 100*H*A(Внв-Вппв), м3/га
8. n = M/m, раз
9. Уест = Еест/К, т/га
Где Еплан - плановое суммарное водопотребление, м3/га
Уплан – плановая урожайность культур, т/га (прил.)
К – коэффициент водопотребления, м3/т (прил.)
М – оросительная норма, м3/га
Еест – возможное суммарное водопотребление за счет естественного увлажнения, м3/га
Wпрод - запас продуктивной влаги к началу вегетации, м3/га
Wос – количество воды, поступившее с осадками за вегетационный период, м3/га
Wгр – количество воды, поступившее из грунтовых вод за вегетационный период, м3/га
m – поливная норма, м3/га
n – количество поливов, раз
Уест – возможная урожайность при естественном увлажнении, т/га
Н – глубина исследуемого слоя почвы, м
А – объемная масса исследуемого слоя почвы, г/см3
Внв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, в процентах от массы АСП
Ввуз – влажность почвы, соответствующая влажности устойчивого завядания, в процентах от массы АСП
а – коэффициент использования осадков = 0,6-0,8
Р – сумма осадков за период вегетации культуры, мм (прил.)
Wгр-сут – суточный расход воды из грунтовых вод (м3/га. сут), зависящий от глубины залегания грунтовых вод и механического состава почвы (прил.)