Характеристика водосбора

Площадь водосбора 780 км².

Лесистость водосбора около 24%.

Заболоченность водосбора 21%. Общая площадь болот около 250 км² и заболоченных земель около 100 км²

Озерность водосбора незначительная.

2. Методы и способы осушения

На основании анализа природных условий устанавливаются причины переувлажнения территории и исходя из них - типы водного питания (ТВП) участка.

Для данной территории характерен смешанный тип водного питания. Причина переувлажнения близкое залегание УГВ и обилие атмосферных осадков. При смешанном типе водного питания при назначении методов осушения исходят из основного, наиболее сложного типа водного питания. Принимаются следующие методы осушения:

• понижение УГВ путем устройства закрытого трубчатого дренажа, выполняемого из труб полиэтиленовых с круглой перфорацией со сплошной оберткой стеклохолстом. Расстояние между дренами – В=48м (расчет приведен ниже);

• перехват поступающего на осушаемый массив склонового поверхностного стока;

• ускорение руслового стока.

Способ осушения назначают в соответствии с типом водного питания, выбранным методом, использованием земель и с учетом технических возможностей осуществления данного способа. При совместном действии нескольких источников водного питания соответствующие способы осушения объединяются между собой. Принимается способ осушения – закрытый дренаж и оградительная сеть нагорно-ловчих каналов.

Осушение должно сочетаться с введением правильных севооборотов на осушаемых землях и соответствующей агротехникой, обеспечивающей прочную комковатую структуру почвы.

3. Расчет расстояний между элементами регулирующей сети

Для расчета расстояний между дренами принимается методика разработанная А.И. Мурашко (метод фильтрационных сопротивлений).

Действительная природная среда мелиорируемого объекта довольно сложна и для инженерных расчетов представляет значительные трудности, а поэтому для выполнения необходимых расчетов геологическое строение характерных участков объекта схематизируются, и представляется в виде приемлемых расчетных схем, которые являются основными для определения расстояний между дренами.

Расчетная схема определяется геометрической формой пласта, т.е. мощностями слоев грунта, фильтрационными характеристиками водоносных горизонтов. Верхней границей схемы является поверхность почвы, нижней – водоупор. На схеме водоупор принимается в виде горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю на данном участке отметку, волнистые и наклонные границы между слоями также заменяются горизонтальными линиями. Схематизация геологического строения сводится к тому, что многослойный пласт приводится к расчетным схемам: однослойной и двухслойной. Внутренней их границей является плоскость раздела двух слоев с существенно разными значениями проницаемости.

В курсовом проекте берётся три характерные расчетные схемы и для них определяется расстояния между дренами для установившейся и неустановившейся фильтрации с гончарными и пластмассовыми дренами без защитных фильтров и с защитой дрен от заиления.

Первая расчетная схема:

- дренажные трубы располагаются в глубокозалежном торфе мощностью 2,9м, который подстилается минеральным грунтом глубиной 3,5 м. Глубина закладки дрен b=1,3 м (рис. 1).

рис. 1 Первая расчетная схема

Вторая расчетная схема:

- дренажные трубы располагаются в минеральном грунте, а сверху слой торфа глубиной 0,65 м. Глубина закладки дрен b=1,3м (рис. 2).

рис. 2 Вторая расчетная схема

Третья расчетная схема:

- дренажные трубы располагаются в минеральном грунте, подстилающие водоупором. Глубина закладки дрен b=1,3 м (рис. 3).

рис. 3 Третья расчетная схема

Конструкции дрен представлены следующими видами:

1. из керамических труб без защитного фильтра;

2. из керамических труб со сплошной обмоткой стеклохолстом;

3. из керамических труб с оберткой стыков труб фильтром;

4. из полиэтиленовых труб с круглой перфорацией без защитного фильтра;

5. из полиэтиленовых труб с круглой перфорацией со сплошной обмоткой стеклохолстом.

рис. 4

Схема и расчетные зависимости конструкции керамических труб без защитного фильтра и со сплошной обёрткой стеклохолстом

рис. 5

Схема и расчетные зависимости конструкции керамических труб с обёрткой стыков труб фильтром

рис. 6 Схема и расчетные зависимости конструкции полиэтиленовых труб с круглой перфорацией без защитного фильтра и со сплошной обёрткой стеклохолстом

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.

рис. 7 Расчетные зависимости к определению междренного расстояния для 1-ой и 2-ой схем при установившейся фильтрации

рис. 8 Расчетные зависимости к определению междренного расстояния для 1-ой и 2-ой схем при неустановившейся фильтрации

рис. 9 Расчетные зависимости к определению междренного расстояния для 3-ей схемы при установившейся и неустановившейся фильтрации

Расчёт междренных расстояний производится на ЭВМ. Результаты расчета прилагаются.

В расчётных зависимостях и на схемах приняты следующие обозначения:

а₀ - мощность пахотного слоя почвы, а ₀=0,25 м;

а₁ - глубина залегания УГВ к началу расчетного периода, а₁ = 0 м;

а₂- глубина залегания УГВ к концу расчетного периода, а₂ = 0,8 м;

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

m_в - мощность зоны фильтрации верхнего слоя под дреной, м;

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

m_н - мощность нижнего слоя в двухслойных грунтах, м;

m_t - мощность i-го слоя, м;

m₀, m'₀, m’'₀— расчетная мощность зоны фильтрации над дреной, м;

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

h_t - тоже в конце расчетного периода, м;

Н_п - гидростатический напор в дрене (подпор от уровня воды в канале), Н_п = 0 м;

H_g - гидродинамический напор в дрене, Н_g = 0 м;

Н_р - расчетный напор, м;

В -расстояние между осями соседних дрен, м;

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

_m, _м-коэффициенты водоотдачи соответственно торфяников (по А.И. Ивицкому) и минеральных грунтов (по Г.Д. Эркину);

k - расчетный коэффициент фильтрации грунта (осредненный), м/сут;

k_в, k_н— коэффициенты фильтрации соответственно верхнего и нижнего слоев осушаемых грунтов, м/сут;

k_i - коэффициент фильтрации i-огo слоя грунта, м/сут;

Т - проводимость пласта (зоны фильтрации), м²/сут;

k_ф, k_тф -коэффициенты фильтрации соответственно фильтра и трубо-фильтра, м/сут;

k_фi- коэффициент фильтрации i-огo слоя многослойного фильтра, м/сут;

X - интенсивность осадков, м/сут;

X - сумма осадков за расчетный период, м;

Е - интенсивность испарения, м/сут;

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

Н_в - слой воды на поверхности почвы, м;

- коэффициент стока талых вод;

i - уклон поверхности земли;

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

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

t - продолжительность расчетного периода, сут;

- время стабилизации, сут;

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

Ф_i - фильтрационные сопротивления на несовершенство дренажа по характеру вскрытия пласта, зависящие от конструкции дренажных труб, параметров защитных фильтров и схем их укладки (безразмерная величина);

С_i - фильтрационные сопротивления дренажных труб, уложенных без фильтра ( безразмерная величина);

_ф- приращения (положительные или отрицательные) фильтрационных сопротивлений,

обусловленные влиянием фильтра (безразмерная величина);

D, D₀ - диаметр дренажных труб (наружный и внутренний соответственно), м;

S_l - длина керамических дренажных труб, м;

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

- толщина фильтра, стенок трубофильтра, м;

_i- толщина i-го слоя многослойных фильтров, м;

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

S - шаг перфорации дренажных труб, м;

d₀ - диаметр перфорационных отверстий, см;

n - число рядов перфорации.

По данным расчета составляется таблица с расчетными расстояниями между дренами (табл.2).

Таблица 2. Расчёт расстояний между дренами

Конструкции труб и фильтров	Двухслойныегрунты, дрена в торфе			Двухслойные грунты, дрена в минеральном грунте			Однослойные грунты, дрена в водоносном слое
	устан ф-ция	неустан ф-ция	устан ф-ция		неустан ф-ция	устан ф-ция		неустан ф-ция
Керамическиетрубы без защитного фильтра	45,04	39,19	70,81		62,63	63,41		61,99
Керамическиетрубы. Сплошная обертка стеклохолстом	60,01	60,92	85,39		75,82	74,57		72,15
Керамическиетрубы. Обертка стыков трубполосками	63,17	55,57	82,39		73,10	72,31		70,10
Трубы полиэтиленовые	56,70	49,66	79,70		70,67	70,27		68,26
с круглой перфорацией без защитного фильтра
Трубы полиэтиленовые с круглой перфорацией. Сплошная обертка стеклохолстом	68,83	60,75	86,39		76,73	75,33		72,83

Вывод: по данным таблицы 2, при применении фильтра междреновое расстояние увеличивается. При неустановившейся фильтрации расстояние между дренами уменьшается по сравнению с установившейся. Принимается в качестве дренажа: трубы керамические со сплошной оберткой стеклохолстом. Для данного типа фильтра конструктивно принимается следующее расстояние между дренами В = 50 м.