Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
татьяна.doc
Скачиваний:
31
Добавлен:
12.04.2015
Размер:
518.14 Кб
Скачать

22

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Кафедра Землеустройство

Расчетно-графическая работа по дисциплине

Инженерное обустройство территории

НА ТЕМУ: Проект земляной плотины сельскохозяйственного назначения

Выполнила: студентка А-2-3 Горшкова Т.А.

САМАРА 2014

Введение

Высшая цель общественного производства − наиболее полное удовлетворение растущих материальных и духовных потребностей человека.

Материальные блага на 3/4 формируются за счет продукции сельского хозяйства.

Для высокоэффективного функционирования сельскохозяйственного производства, получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур нужны социально-экономические условия (уровень механизации, производительность труда и др.) и внешние природные условия, благоприятные для сельскохозяйственных растений (климат, плодородие почв, гидрологические условия, рельеф и др.).

На большей части территории нашей страны именно человек должен обеспечивать эти внешние условия, путем изменения неблагоприятных природных условий. Основным средством достижения поставленной цели является мелиорация – система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, предусматривающая коренное улучшение неблагоприятных природных (гидрологических, почвенных, агроклиматических и др.) условий, с целью наиболее эффективного использования земельных ресурсов. Мелиорация способствует повышению плодородия почвы, обеспечивает увеличение урожайности сельскохозяй­ственных культур и рост производительности труда.

Учитывая, что основные сельскохозяйственные районы Российской Федерации находятся в зоне недостаточного увлажнения (≈ 2/3 площади пашни в засуш­ливой зоне), решить проблему увеличения объема сельскохозяйст­венного производства невозможно без проведения на строго научной основе мелиоративных мероприятий (орошения, обводнения), культуртехнических работ и землеустроительных мероприятий на значительной территории.

Современная площадь орошаемых земель в нашей стране составля­ет 8,9 % площади пашни. Вместе с тем, в странах с развитым сельским хозяйством и лучшими, чем в России климатическими условиями, мелиорированные земли занимают: во Франции и Германии − 56 % пашни, в США – 60 %, в Голландии – 80%.

Для создания устойчивого производства сельскохозяйственной продукции в нашей стране необходимо довести площадь мелиорированных земель до 27 % пашни.

Все это свидетельствует о необходимости глубокого усвоения основ сельскохозяйственной мелиорации, об обязательности согла­сования проводимых мероприятий с требованиями экологической обстановки. Современный специалист в области сельского хозяйства должен обладать глубокими знаниями агронома, гидротехника, мелиоратора и землеустроителя одновременно.

1. Проектирование пруда и определение режима его работы

Одним из основных элементов оросительной системы является источник орошения, который определяет технические особенности системы и размеры орошаемой площади. Для орошения используют реки в их естественном или зарегулированном состоянии; поверх­ностный местный сток, аккумулируемый в прудах, водохранилищах; подземные воды и др.

Под местным стоком понимают сток временных водотоков, обра­зующихся во время весеннего снеготаяния или выпадения летних ливневых дождей.

Эти водные ресурсы можно задерживать на месте их образования различными агротех­ническими мероприятиями, лесомелиорацией, а также при помощи гидротехнического строительства − создания водохранилищ, прудов, лиманов.

Воду местного стока используют на орошение и обводнение.

1.1. Выбор места створа плотины

При проектировании водохранилищ и прудов на местном стоке большое значение имеет правильно выбранное место под водохрани­лище, так как оно во многом определяет надежность работы всей оросительной системы.

Перед проектированием водоема производится ряд изысканий на местности. Эти изыскания включают: выбор места створа плотины и получение гидрогеологических характеристик ложа будущего водоема (Рис. 1).

Створ плотины выбирается с учетом следующих требований:

1. Плотина должна быть расположена по возможности ближе к потребителю.

2. Плотина должна располагаться в самом узком месте балки, что обеспечит минимум земляных работ.

3. Продольный уклон дна балки в месте устройства пруда не должен превышать 0.005.

4. Грунты в основании и ложе водохранилища должны быть слабо­водопроницаемыми.

5. Высота плотин сельскохозяйственных прудов не должна превы­шать 15 м.

6. Вода должна быть пригодной для орошения, её количество долж­но полностью удовлетворять потребность.

Рис. 1 Карта водосборной площади М 1:50000

Сечение рельефа – 5 метров

- Зона затопления

Площадь водосбора = 35.7 км2

Место для водоема можно считать пригодным, если ложе и склоны балки сложены водоупорными породами (глинами, суглинками) с коэффициентом фильтрации Кф = 0.01 м/сутки. Мощность залегания данных пород должна быть не менее 3-4 м.

Если полевые исследования фильтрационных свойств грунта не про- водились, слой фильтрационных потерь принимается равным:

- для водопроницаемых пород (песок, супесь) - 1...2 м/год и более;

- для суглинков – 0.5 ... 1.0 м/год (2...3 мм/сутки);

- для глинистых грунтов – 0.5 м/год (1...2 мм/сутки).

На основании гидрогеологических изысканий делается заключение о пригодности выбранной балки для устройства на нем водохранилища.

1.2. Расчет притока воды в пруд

Рассчитать ожидаемый приток воды в пруд от весеннего сне­готаяния можно по формуле:

W = 1000 ·hс ·F1, м³ ;

где hс - слой весеннего стока при 85%-ной обеспеченности, мм;

F - площадь водосбора, км2.

Слой весеннего стока hс определяется:

hс = ·Кр, мм ;

где - норма весеннего стока;

Кр - модульный коэффициент.

Норма весеннего стока () берется по карте изолиний нор­мы стока для своего района (приложение 1). Если < 50 мм, вводится поправочный коэффициент, который выбирается по графику (приложение 2 или 3) в зависимости от величины водосборной пло­щади и нормы весеннего стока.

Для Сергиевского района = 50 мм. Эта величина равна 50 мм, следовательно, поправка равно 1,0.

= 50 · 1.0 = 50 мм

Модульный коэффициент Кр изменяется в зависимос­ти от коэффициента вариации СV, и расчетной обеспеченности, на которую рассчитывается пруд (для сельскохозяйственных прудов Р = 85%).

Коэффициент вариации весеннего стока показывает размах ко­лебаний значений годового стока относительно нормы стока. Зна­чения его колеблются в зависимости от климатической зоны, степе­ни обводнения территории и т.п. Для водосборов, площадь которых меньше 100 км2 , как в нашем случае, полученное по карте значение СV умножается на 1.25 для учета местных условий.

В нашем примере: СV = 0.5, что с учетом местных условий составит:

СV = 0.5 · 1.25 = 0.6 (СV определяется с точностью до 0.1).

В нашем примере коэффициенту вариации С„ = 0,6 соответству­ет модульный коэффициент Кр = 1 .

Слой весеннего стока для 85%-ной обеспеченности:

hс = · Кр = 50 ·0.6= 30 мм

Объем весеннего стока:

W = 1000 · hс · F1 = 1000 ·30·35.7км2 =1071000 м3

Именно на этот объем (1071000 м3) необходимо рассчитать пруд. Все расчеты сводим в таблицу 1.

Таблица 1.

Расчет притока воды в пруд (район Сергиевский)

Показатели

Ед. измерения

Расчетные величины

1. Площадь водосбора (F1)

км2

35.7 км2

2. Норма весеннего стока ()

мм

50 мм

3. Поправочный коэффициент весеннего стока

-

1

4. Коэффициент вариации V)

-

0.5

5. Расчетная обеспечен­ность (Р )

%

85%

6. Коэффициент вариации с учетом поправки на местные условия

7. Модульный коэффициент р)

8. Слой весеннего стока (hс)

9. Объем весеннего стока

-

-

мм

м3

0.6

1

30

1071000

1.3. Определение объемов пруда и режима его работы

Полный объем водохранилища (пруда) определяют как сумму полезного объема (Wполезн.), мертвого объема (Wумо) и объема потерь воды на испарение и фильтрацию (Wпот.).

Полезный объем складывается из объемов воды на орошение и водоснабжение.

Сумма полезного объема и объемов потерь воды на испарение и фильтрацию определяется как рабочий объем. Полный объем воды в пруду определяется как сумма объемов отдельных горизонтов воды в нем.

Для этого на план водоема в масштабе 1:5000 или 1:2500 с горизонталями через 1 м (Рис. 2 и 3) наносят ось плотины и определяют все площади, заключенные между осью плотины и каждой горизонталью.

Рис. 2. План участка водоема

М 1:5000

Сечение рельефа – 1 метр

Рис. 3. Определение объемов воды в пруду

Объемы по каждому слою равны:

W1 =

W2 = и т. д.

Объем последнего слоя, заключенного между последней горизонталью и ложем пруда, получают по формуле:

Wn = 1/3 ·Fn ·h ;

где: F1, F2 , Fn – площади водного зеркала ограниченные горизонталями, м2;

h - глубина воды (сечение горизонталей).

Сумма всех послойно определенных объемов дает общий (полный) объем водохранилища (пруда).

Все вычисления заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Определение объема воды в пруду

Отметка уровня воды у плотины

Н, м

Площадь водного зеркала

F, м2

Средняя площадь

Fср, м2

Высота слоя воды между соседними горизонталями h, м

Объем воды в слое W, м3

Объем воды при соответствующей отметке горизонтали W, тыс. м3

99.4

100.0

101.0

102.0

103.0

104.0

105.0

106.0

107.0

108.0

109.0

110.0

111.0

112.0

0

556250

1402083

5464583

9537500

10804166

15912500

19812500

20129166

28202883

67759583

95144666

97045866

99705630

278125

979166

3433333

4501041

10170833

13358333

17862500

19970833

24166024

47981233

81452124

96092666

98375748

0,6

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

166875

979166

3433333

7501041

10170833

13358333

17862500

19970833

24166024

47981233

81452124

96095266

98375748

0

166,9

1146,04

4579,3

12080,41

22251,2

35609,5

53472,08

73422,9

97608,9

145590,1

227042,2

323137,5

421513,3

На основании данных таблицы 2 вычерчивается график зависи­мости объемов воды от глубины наполнения W = f (H) и график зависи­мости площади водного зеркала от глубины наполнения F = f (H) (Рис. 4).

Рис. 4. График зависимости объемов воды и площадей водного зеркала от глубины наполнения пруда

По оси ординат в масштабе 1:100 откладывают отметки уровней воды Н, по оси абсцисс - площади водного зеркала F и объемы W в произвольном масштабе.

На графике отмечаются три нормативных (характерных) уровня:

УМО - уровень мертвого объема;

НПУ - нормальный подпорный уровень;

ФПУ - форсированный {максимальный) подпорный уровень.

Глубина мертвого объема сельскохозяйственного пруда обычно принимается равной 1.5...2 метра. В нашем примере примем 1,8 м, тогда:

НУМО = 99,4 + 1,8 = 101,2 м

На графике такой отметке соответствует объем 9632 тыс. м3, и площадь водного зеркала FУМО = 2280 тыс. м2.

Отметка нормального подпорного уровня − это отметка, до ко­торой поднимается вода в пруду при его расчетном наполнении. В нашем примере расчетное наполнение − 108360 м3. Такому наполнению соответствует отметка 108.2 м на графике, по которой площадь водного зеркала составит:

FНПУ = 35625 тыс. м2

Форсированный подпорный уровень для сельскохозяйственных прудов выбирается на 1 метр выше ННПУ. Таким образом, НФПУ = 109,2 м.

Такой отметке на графике соответствует WФПУ = 156520 тыс. м3 и площадь водного зеркала FФПУ =71250 тыс. м2.

В нашем примере рабочий объем пруда:

Wраб. = Wполн. – WУМО = WНПУ – WУМО = 108360 м3 – 1585 м3 = 106775м3

Для определения полезного объема первоначально определяют потери воды на испарение и фильтрацию.

Фильтрационные потери принимаются в зависимости от водопрони­цаемости грунтов, слагающих дно и берега пруда, и определяются как произведение слоя фильтрации на среднюю площадь зеркала пруда.

В нашем примере, при слабоводопроницаемых грунтах объем потерь воды на фильтрацию составит:

Wф = м3

Потери на испарение определяются по формуле:

Wисп.=35.7·0.5;

где hисп - слой потерь на испарение;

hисп = 17.87 ·(25 + t)2· (100 – а), мм/месяц;

где t - среднемесячная температура, °С;

а - среднемесячная относительная влажность воздуха, %

В условиях Самарской области слой потерь на испарение составляет приблизительно 0.4 м/год для северных и центральных районов и 0.5 м/год для южных районов.

В нашем примере:

Wисп. = тыс. м3 в год.

Общий объем потерь:

Wпотерь = Wф + Wисп. = 37750 + 30200 = 67950 м3

Полезный объем пруда:

Wполезн. = Wраб. – Wпотерь = 380000 – 67950 =312050 м3

Таким образом, из пруда для орошения и прочих хозяйственных нужд можно взять 312050 м3 воды в год.