Глава5. Расположение элементов осуштельной сети в вертикальной плоскости

 

Элементы осушительной системы располагаются в вертикальной плоскости таким образом, чтобы своевременно осуществить сброс избыточных вод с осушаемых земель без образования подпора. В связи с этим проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости сводится к обеспечению необходимых сопряжений эле­ментов системы и их продольных уклонов. Оно проводится путем построения продольных профилей по каждому из элементов систе­мы, находящихся во взаимной связи друг с другом. Работа про­водится в направлении от младших элементов (дрен, закрытых собирателей) к старшим.

Для сокращения объема работ выбирается вариант с самыми невыгодными условиями,  к которым относятся:

1) Малые уклоны поверхности земли,

2) Наибольшая длина элемента,

3) Наибольшее удаление от устья водоприемника.

 

 

 

  Выбор уклона дна проводится следующим образом. На участках с безуклонной или малоуклонной поверхностью уклон дна, как правило, не превышает минимально допустимых значений, приве­денных в табл.4. Если средний уклон поверхности земли вдоль трассы элемента больше минимально допустимого уклона дна, то уклон дна принимается равным среднему уклону поверхности зем­ли и глубина выемки по всей длине элемента примерно одинакова. В случаях резкого изменения уклонов поверхности земли ук­лон дна. соответственно изменяется. Обратные уклоны не допус­каются.

Правильность выбора уклона дна обычно проверяется гидрав­лическими расчетами из условий недопущения размыва и заиления.

Согласно СНиП 2.06.03-85 гидравлический расчет каналов следует проводить при расходах воды более 0,5 м³/с, а также при меньших расходах, когда уклон канала превышает 0,0005 для песчаных; 0,003 для суглинистых и 0,005 для глинистых грунтов. Расчет проводится по формулам равномерного движения.

 

 

Примечание: Если откосы сложены двухслойными грунтами, то при мощности верхнего слоя  коэффициент " m " назначают по грунту нижнего слоя, а при его принимают одина­ковым по всей высоте, как для менее устойчивого грунта.

Ширина дна каналов принимается порядка 0,5...0,6 м, что не меньше ширины ковша экскаватора. Кроме того, ширина дна магис­трального канала проверяется гидравлическим расчетом. Так же расчетом определяется глубина воды в канале, после чего она наносится на продольный профиль и поперечные сечения рис.11.

 

Глава6. Гидрологические расчеты

 

Цель гидрологических расчетов - определение расчетных рас­ходов проводящей сети осушительной системы за критические пе­риоды, которые принимаются за расчетные и устанавливаются в зависимости от характера использования осушаемых земель (табл.6).

Для рассматриваемого примера с овоще-кормовым севооборотом расчетным расходом будет предпосевной.

Согласно СНиП 11-52-74 при площади осушаемых земель до 2 тыс. га допускается проводить расчет осушительной сети на пропуск расходов 10%-ной обеспеченности.

Расчетные расходы изменяются по длине проводящих каналов, увеличиваясь от истока к устью. Следовательно, должны изме­няться и размеры поперечных сечений каналов.

Для определения расчетных расходов по длине каналов назна­чают расчетные створы в устье канала, выше впадения каждого гидравлически рассчитываемого (см.раздел 5) канала, в местах изменения уклона дна (для обоих уклонов), на участках с пос­тоянными уклонами при изменении площади водосбора более, чем на 20 %. Каждому расчетному створу соответствует определенная площадь водосбора.

В целях сокращения объема работ в курсовом проекте в ка­честве примера разрешается выполнить расчеты только для пер­вого створа, расположенного на нулевом пикете магистрального канала. Рассмотрим порядок расчета.

Расчетный расход в каждом створе Q_р  для любого периода работы осушительной системы определяется по зависимости

 

  Qp = q*F =16,88*2034 = 34326  м куб./с    ( I )

где: q  - модуль стока, q=16,88 л/с/с кв.км

 F - площадь водосбора,га;

F = Fвн +Fос= 339+1695= 2034 га          ( 2 )

где:  F_ос =339 га- площадь осушения, с которой осуществляется приток воды к данному створу;

 F_вн =1695 га-  соответственно, площадь внешнего водосбора.

В задании к курсовому проекту F_вн = 5 F_ос.

Для рассматриваемого объекта F_ос = 339 га. По заданию F_вн =5 F_ос, тогда по зависимости (2) получаем F=2034 га.

Необходимо помнить, что если на осушаемой территории имеет­ся несколько магистральных каналов, то каждому из них присуща своя площадь водосбора.

Определяем максимальный модуль стока весеннего половодья q_max

         (3)

q_{max= ,}

где:   - параметр, характеризующий дружность половодья (табл.6);

 hp = 218 мм - расчетный слой суммарного весеннего стока вероятности

превышения Р = 10%, мм;

= 0,006  - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов;

= 0,9  - коэффициент, учитывающий снижение максимального рас­хода воды рек, зарегулированных озерами (₁)  и во­дохранилищами (^”₁);

 =0,52 - коэффициент, учитывающий снижение максимального рас­хода воды в залесенных и заболоченных бассейнах;

n = 0,17  - показатель степени редукции;

F = 2034  - площадь водосбора, .

 

Расчетный слой суммарного весеннего стока hp  определяет­ся в зависимости от среднемноголетнего слоя стока  h, коэффи­циента вариации слоя C_v   и коэффициента асимметрии С_s  .

Величины h и C_v принимаются по картам приложений СНиП 2.01.14-83. Их значения для условий Нечерноземной зоны РСФСР приведены в табл.7.         

Для перехода от среднего многолетнего слоя стока h к рас­четному слою суммарного стока hp обеспеченности Р =10% вво­дится модульный коэффициент перехода К=1,45, зависящий от Р% и Cs.

Для условий Нечерноземной зоны РСФСР принимается Cs =2Сv . Исключение составляет Северо-запад, где в формировании макси­мального стока половодья в значительной мере участвуют дожде­вые осадки. В этом случае Cs = З Сv . Однако при значениях Cv от 0,1 до 0,5, Cv=0,35 величины "К" при Р = 10% в обоих случаях практи­чески не отличаются и могут быть приняты из табл.8.     

 

Значения коэффициента "К" при Cs =2 Сv  и Р = 10%

Сv	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
К	1,13	1,26	1,4	1,5	1,67

 

В рассматриваемом примере при площади водосбора  поправочный коэффициент Сv равен 0.35; соответственно уве­личивается и "К", тогда при  h= 150мм (см.табл.7)  hp= 218мм.

При определении коэффициента полагаем, что на террито­рии водосбора водохранилищ не имеется, т.е.. В этом слу­чае коэффициент  будет учитывать только заозеренность терри­тории бассейна -_1.

 

 

 

Коэффициент ₁ определяется по формуле

       ( 4 )

1 = 1/ (1+0,2+0,01)=0,99

где:    С - параметр, зависящий от  h; при   h= 100 мм, С=0,2; при h= 100..50 мм, С=0,2...0,3; при h=50... 20 мм, С=0,3...0,4; при h <20 мм, С=0,2;

= 1%-относительная озерность, выраженная в долях.

 

Озерность в % приведена в табл.7. При степени озерности до 2% (=0,02) влияние озер не учитывается, т.е.₁= I,

Коэффициентопределяется по зависимости

      ( 5 )

= 1-0,8lg(0,05*58+0,1*1,6+1)=0,51

где:- степень залесенности бассейна, 58%;

- степень заболоченности бассейна,1,6 %.      

 

Приняв их значения из табл.7 и подставив в формулу (5), полу­чим =0,51.

Подставив в формулу (3) соответствующие значения параметров:  получим:

q_{max= .}

Если расчетным расходом является максимальный расход ве­сеннего половодья, то по зависимости (I)  Qmax=qmax .

В нашем примере расчетным является предпосевной расход. Для его определения предварительно рассчитывается модуль пред­посевного расхода – q_пп:

qпп=K*qmax=0,66*16,88=11,14 м куб./с км куб.,         ( 6 )

где: К - коэффициент редукции (уменьшения) максимального рас­хода весеннего половодья: для водосборов с пологими склонами с преобладанием песчаных и песчано-болотных почв, заболоченных

 ,       (7)

для водосборов с холмистым рельефом с преобладанием глинистых почв, слабо заболоченных           

, ( 8 )

Т - допустимая продолжительность весеннего затопления осу­шаемой территории, сут. (принимается из табл.9).

 

При К> I расчет проводится при его значении, равном еди­нице.

По формуле (7) при Т= 10 сут. получим К= 0,66  после его подстановки в формулу (6) будем иметь q_пп  =11,14.

Окончательно расчетный расход выбирается после сопоставле­ния полученных данных (в данном случае q_пп ) с максимальным расходом летне-осенних паводков (q_ло). В итоге принимается больший из двух.

Для определения q_ло необходимо знать модуль летне-осенне­го паводкового стока – q_ло . Определение его осуществляется по формулам СНиП 2.01.14-83. Однако, учитывая большую трудоем­кость расчетов по этим формулам, в курсовом проекте допускает­ся использовать формулу Д.Л.Соколовского

 ,      (9)

q_ло =

где: В -районный параметр. При обеспеченности расходов Р=10% и В=4...6;В=6.

,,,- поправочные коэффициенты на влияние озерности и заболоченности, лесистости, проницаемости почв и топографических параметров площади водосбора.

                   

= 1-0,7lg(1+1+0,2*1,6)=0,74;

где: и - озерность и заболоченность водосборной площа­ди, %  (из табл.7).

Для примера при = 1% и = 1,6%  = 0,74.

Не провода расчетов, условно примем значения остальных ко­эффициентов в следующих пределах: = 0,5...0,6;  = 0,3... 0,6; = 0,6...0,7.

После подстановки в формулу (9) и решения получаем q_ло=0,02 , расход воды по формуле q_пп  =11,14 м³/с.

Сравнения q_ло  и q_пп показывают, что наибольшим из двух является расход q_пп=11,14м³/с, который принимается в расчет.

Бытовые расходы являются расходами наибольшей повторяемо­сти в течение периода сельскохозяйственных работ. Бытовой сток формируется главным образом за счет поступления грунтовых вод.

Независимо от площади водосбора модуль бытового стока из­меняется в пределах 0,002...0,005 м³/с /км². Если принять q_б=0,005 м^3/с/ км² ,то  Qбыт= 2034*0,005=0,102.

 

Гидрологический расчет закрытого коллектора

Расчет сводится к определению расхода воды, поступающей в коллектор из дрен или закрытых собирателей.

Расчетный расход в устье, коллектора определится по зависи­мости

 

,    л/с            (11)

Qк=0,5*112=56 л/с;

 

где: q=0,5 л/(с га)- расчетный модуль дренажного стока, л/с с I га. Для закрытых собирателей приближенно примем в пределах 0,5...0,7 л/(с га), для дрен - 0,6...1,0 л/(с га);

F_к 112га- водосборная площадь закрытого коллектора.

 

Согласно рис. водосборная площадь закрытого коллектора составляет 112 га. Тогда расход воды в устье коллек­тора при q= 0,5 л/(с-га) составит 56 л/с.