Ремонт оросительной системы
период снеготаяния, принимается равным Q = 0,6 - 0,7;
D1 - средняя дата окончания снеготаяния;
D3 - дата начала полевых работ ( наступление
мягкопластичного
состояния почвы );
t - продолжительность периода от даты отведения
поверхностной
воды до наступления мягкопластичного состояния почвы,
t = 3...5 сут.
tО = 0,6 х 11 + ( 8.V - 20.IV ) - 4 = 20,6 сут.
Наличие на глубине 0,30 - 0,40 м слабопроницаемого горизонта
обуславливает сложность осушения этого участка. Для радикального решения
вопроса осушения необходимо провести глубокое рыхление с целью создания
наклонно-слоистой минерально-торфяной структуры путем глубокой запашки
почвы специальным плугом. Для принятия схемы регулирующей сети и способов
осушения рассмотрены 4 варианта.
Вариант 1. Проведение глубокого рыхления и создания наклонно-слоистой
минерально-торфяной структуры путем глубокой запашки их специальным плугом.
При этом горизонтальные слои почвы поворачиваются на 130...140о и
устанавливаются под углом к вертикали ( = 45о . В следствии этого создается
разрыхленный слой толщиной 0,3м, содержащий 13% торфа по массе.
Вариант 2. Глубокая вспашка как и в первом варианте с отводом
поверхностных вод с помощью закрытых собирателей. Поверхностные воды через
пахотный горизонт и траншейную, хорошо фильтрующую, засыпку поступают в
дренажные трубы и отводятся за пределы осушаемой территории. Закрытые
собиратели при полном насыщении пахотного и нижележащего горизонтов
работают и как закрытые дрены.
Вариант 3. Для усиления осушающего действия закрытых собирателей
предусматривается нарезка кротовых дрен на глубине 0,6м с междренным
расстоянием 5м, диаметр дренера 10см. Кротовые дрены полностью будут
находиться в минеральном грунте. Это позволит увеличить расстояние между
собирателями в 2 раза т.е. принять расстояние 26м.
Вариант 4. Для усиления осушающего действия регулирующей сети
варианта 3 предусматривается редкая сеть закрытого дренажа с глубиной
закладки 1,5м. В плане, дрены располагаются перпендикулярно закрытым
собирателем и в месте их пересечения предусматриваются поглотительные
колодцы, это позволит увеличить расстояние между собирателями до 50м и
снизить стоимость строительства, при этом повысится надежность осушительной
системы. Исходные данные для расчета параметров регулирующей сети
представлены в таблице 4.1.
Сброс воды с осушаемых площадей осуществляется с помощью открытой и
закрытой транспортирующей сети. Избыточные воды с первого участка осушения
отводятся по закрытой транспортирующей сети, выполненной из
асбестоцементных труб. Транспортирующая сеть второго участка выполняется
так же из асбестоцементных труб и является продолжением транспортирующей
сети первого участка. Асбестоцементная труба выводится в открытый канал.
Протяженность закрытой транспортирующей сети составляет 1620м.
Избыточные воды с третьего участка отводятся, в проходящий по границе
участка открытый канал.
Таблица 4.1
Исходные данные для расчёта параметров дренажа
по зависимостям /1-12/
|№ |Параметры |Ед. |Обозн|Абсолютна|
|п/п | |изм. |ачени|я |
| | | |е |величина |
|1 |2 |3 |4 |5 |
|1 |Коэффициент фильтрации фильтра |м/сут|Кф |100,00 |
|2 |Коэффициент водоотдачи |- |( |0,01 |
|3 |Расчетный напор |м |Нр |0,46 |
|4 |Расстояние от оси дрены до водоупора |м |Mg |1,25 |
|5 |Общее фильтрационное сопротивление /по |м |Lhg |-1,999 |
| |степени закрытия пласта / | | | |
|6 |Безразмерное фильтрационное сопротивление |- |Фi |0,157 |
| |«идеальной» дрены | | | |
|7 |Безмерное фильтрационное сопротивление на |- |Фi |-3,318 |
| |несовершенство дренажа по характеру вскрытия| | | |
| |пласта | | | |
|8 |Проводимость пласта |м2/су|Т |0,365 |
| | |т | | |
|9 |Норма осушения |м |а |0,4 |
|10 |Глубина залегания УГВ в начале расчетного |м |а1 |0,0 |
| |периода | | | |
|11 |Запас воды в снеге 10%-ной обеспеченности к |м |НCH |0,113 |
| |началу таяния | | | |
|12 |Интенсивность испарения |м/сут|е |0,001 |
|13 |Интенсивность атмосферных осадков |м/сут|р |0,0012 |
|14 |Количество воды подлежащей отведению |м |( |0,0494 |
|15 |Наружный диаметр дренажной трубы |м |D |0,075 |
|16 |Толщина фильтра |м |( |0,001 |
|17 |Число рядов перфорации |- |n |16 |
|18 |Шаг перфорации |м |s |0.01 |
|19 |Расчетное время отвода весенних вод |сут |t |20,6 |
|20 |Угол повернутого пласта к вертикали при |град |( |45 |
| |запашке торфа | | | |
|21 |Расстояние от водоупора до подпахотного слоя|м |mh |1,45 |
| | | | | |
| | | | | |
|Продолжение таблицы 4.1 |
|1 |2 |3 |4 |5 |
|22 |Коэффициент фильтрации |м/сут| | |
| |слоя торфа | |К1 |4,5 |
| |слоя суглинка | |К2 |0,06 |
| |подстилающего грунта | |К3 |0,09 |
|23 |Глубина заложения дрены |м |в |0,75 |
|24 |Время стабилизации |сут |t |2 |
4.5. Расчет регулирующей осушительной сети.
По варианту 1. Соотношение между толщиной запахиваемого минерального
грунта и слоя торфа hm/ht допускается до 1...2. Исходя из этого
допущения припашку минерального грунта принимаем 0,15м. Следовательно
глубина рыхления составляет b3 = 0,55м. Глубину заложения дрен принимаем
0,75.
Расчетные зависимости для определения междренного расстояния по
варианту 1. Следующие:
W = HCH (1 - () + (a - a1)( + (р - е)t;
/1/
( = 0,8...0,9, ( = 0,056 (К3 (в-НР, t = 20 сут;
W
q = t ;
/2/
Нр = в - а1 - 0,6а ;
/3/
Мв = Нр - Мн + Мg ;
/4/
Т = 0,5К1вМв + КнМн ;
/5/
((К1М1 + К2М2 + К3М3)
Кв = b3 ;
/6/
q mв
Нр = Нр - Cos ( К(в ;
Т 2Mg Mв
L нд = (КН (D MН ;
/8/
К _ Д+2 _ К
Фi = Кф Д КФ ;
/9/
49,4 (1,012d0 - 1,82+1)
Ф0i = (n/s)(0.0066d4.5 + 1.33) ;
/10/
(T _
В = 4 ((L2нg + 4( Lнg) ;
/11/
Обозначения приводятся в таблице 4.1.
/Расчетная схема принята по справочнику осушения под ред. Б.С.
Маслова, 1985г, табл. 11.13/б/, стр.162/
При неустановившейся фильтрации В = 14,9м.
По варианту 2. Время освобождения пахотного слоя почвы от
гравитационной воды определялось по зависимости Х. А. Писарькова и
уточненное С. Ф. Аверьяновым и К. М. Мячи:
( Barctn x
t = 3 (k1(e - q2)
/12/
2h1 (k1
x = B (e+q2
/13/
4k2h22
q2 = B2
/14/
где: К1, К2 - коэффициенты фильтрации соответственно пахотного /К1 =
Кв/ и подпахотного горизонтов / К2 = Кн = 0,099 м/сут/;
q2 - интенсивность поступления воды в закрытые собиратели из
подпахотного слоя, м/сут;
h1, h2 - мощность пахотного /h1 = 0,55 м/ и подпахотного /h2 = 1,45 м/
слоёв, м.
Нормативное время освобождения пахотного слоя почвы принято 3 суток.
По заданному времени t = 3cут. следует, что расстояние между собирателями
равны 16,8 м. Из формул /12, 13, 14/ следует, что расстояние между
собирателями не зависят от диаметров и конструкций дренажных труб, т.е.
приток к дренам меньше их водоприемной способности.
По данным СевНИИГиМ должно выполнятся условие между водопроницаемостью
грунта и траншейной засыпкой:
К3вТ ( 1,48К1h1 ,
/15/
где вТ - ширина траншеи, м;
К3 - коэффициент фильтрации засыпки;
К1 - коэффициент фильтрации пахотного слоя почвы.
h1 - глубина пахотного слоя почвы.
1,48 Кh1 1,48 1,81 0,55
К3 ( Вт 0,4 ( 3,68 м/сут
По варианту 3. Для снижения фильтрационного сопротивления при
движении воды из пахотного слоя к закрытым собирателям принято кротование
на глубину 0,60м дренером с диаметром 10см с расстоянием между кротовыми
дренами 5м.
Согласно экспериментальным данным /сельскохозяйственные
гидротехнические мелиорации, М.1981г стр. 253/ кротовые дрены позволяют
увеличить расстояние между собирателями в 1,5 - 2 раза. Кротовины устойчивы
на суглинистых грунтах в течении 1 - 3 лет.
Таким образом по третьему варианту расстояние между собирателями, с
учетом кротового дренажа, можно принять 35 м.
По варианту 4, кроме запашки торфа и устройства собирателей
дополнительно предусмотрены колодцы-поглотители и закрытый материальный
дренаж, который закладывается ярусом ниже. Таким образом, регулирующая сеть
в понижениях будет состоять из 3-х ярусов: 1-й - кротовый дренаж через 5 м;
2-й - выборочные собиратели; 3-й - пластмассовый дренаж через 18 м с
колодцами-поглотителями и колонками-поглотителями, которые устраиваются в
местах пересечения дрен-собирателей и сети закрытого дренажа с средней
глубиной закладки 1,2 м. Обязательное глубокое рыхление. Водно-воздушные
условия осушаемых почв, наиболее близкие к оптимальным значениям для
сельскохозяйственных культур, обеспечивает 4 вариант мелиоративной системы.
Этот вариант принимается за проектное решение.
4.6. Гидравлический расчет коллектора.
Расчетный расход в коллекторе определили по формуле:
Qкол. = qF + ( qnFn
где: q - расчетный модуль дренажного стока, л/га, q=0.5л/с га;
F - площадь водосбора, F=65га;
qn - расчетный модуль поверхностных вод, л/с га;
Fn - площадь водосбора поверхностных вод, обслуживаемая
колодцами-поглотителями, га, Fn = 10га.
Объем надмерзлотной воды в пахотном слое, подлежащей удалению в
течение расчетного периода /= 20 сут./ , определяется по формуле:
V = (( hn х 103 + р - е ),
Рассматривая поглотительные колодцы как систему вертикальных скважин
при установившемся режиме фильтрации воды из пахотного слоя, средний приток
надмерзлотных вод к колодцу-поглотителю / м3/сут / за расчетный период
можно определить по формуле Дюпюи:
(Кn(Н2 - h2)
Q = (n R
r0
где: Кn - коэффициент фильтрации пахотного слоя, м/сут;
Н - действующий напор над колодцем-поглотителем
/над кровлей мерзлоты/, принимается 0,6 hn / hn -
мощность оттаявшего пахотного слоя /, м;
R - радиус слияния колодца-поглотителя, м;
r0 - приведенный радиус колодца-поглотителя, м;
hо - слой воды на «пороге перетока» в колодец-
поглотитель
/в нашем случае можно принять нулю/, м.
Принимая длину колодца-поглотителя равной 2м и ширину: h=0,5м, найдем
значение приведенного радиуса:
b + h( 2 + 0.5
r0 = П 3,14 = 0,8 м
с учетом допущений / hо = 0, H = 0.6hn R = 3r0 /:
(KП h2П 3,14 1,81 /0,5/2
Q = 0.36 Х 1,25 = 0,36 1,25 2,4 =
0,46 м3/сут
460 30
QКОЛ = 0,5 65 + 86400 = 32,5 + 0,16 = 32,66 л/сек
Для коллекторов из пластмассовых труб во избежание размыва грунта у
водоприемных отверстий максимальная скорость воды должна быть не более 1,5
м/с.
Скорость течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и
полном заполнении их водой следует принимать не менее 0,3 м/с.
Таким образом площадь сечения коллектора будет:
Q 32.66
W = V = 15 = 2,177 дм2 = 217,7 см2
Для пропуска расчетного расхода принимаем трубу диаметром 20 см.
4.7. Проверка работы закрытого дренажа и коллектора в период
снеготаяния.
1. Расчет коэффициента фильтрации засыпки из крупнозернистого песка в
мерзлом состоянии выполнен по формуле А.И.Климко, В.И.Штылова /Методические
указания по проектированию засыпок закрытых дренажей в зоне сезонного
промерзания Л.,1980г/:
Км = Ко
где: Wс - содержание прочносвязанной влаги в почвогрунте по массе,
за которую принимается влажность, соответствующая
коли-
честву незамерзшей воды в грунте при температуре
воды -8С
/примерно соответствует максимальной молекулярной
вла-
гоемкости/; (
- (
i - объемная льдистость i = i0 + i( (i = 0,917 , где
( - объёмная пористость, ( - коэффициент водоотдачи;
/0,458 l0 + 0.175(0 + 1,013 W(/t ,
i( = 73,2
где t - абсолютная величина средней отрицательной температуры
мерзлого слоя грунта;
(0 - объемная масса грунта в сухом состоянии, г/см3;
W( - содержание в массе в мерзлом грунте незамерзшей воды
при 00 С, в долях.
По кривой гранулометрического состава крупнозернистого песка
определяем: d10 = 0,035 см; d17 = 0,041 см; d60 = 0,058 см; ( = ------ =
1,66. Пористость 0,39; i0 = 1,65 т/м3; коэффициент водоотдачи - 0,01;
минимальная температура мёрзлой засыпки в момент инфильтрации талых вод -
8оС /t = 8/;
0,39 - 0,01
iо = 0,917 = 0,414
i( = 5 х 10-3 8 = 0,4 К(
По графику при i = 0,913, n = 0,39 и ( 1,66 находим (17 = 4,8 х 10-
3. Таким образом Км = 0,7 м/сут.
2. Расчет времени оттаивания грунта до верха хорошо фильтрующей
засыпки по формуле:
4(T 2E E
+ 0,5Cг Br ,
h = Cг t Cг ( E
где: (T - коэффициент теплопроводности грунта в талом состоянии,
кДж/м сут град;
Сг - теплоемкость талого грунта, отнесенная к единице объема;
кДж/м3 град;
t - время, сут;
( - тангенс угла наклона осредняющей прямой
хода среднесуточных температур поверхности грунта,
град/сут
/для Тюменского р-на ( = 0,21/
Исходные данные: грунт - суглинок. Объемная масса 1450 кг/м3, объемная
льдистость грунта - i = 0,4; пористость - n = 0,45; общая влажность грунта
- W = 29%; ( = 334 кДж/кг; (л = 917 кг/м3.
Теплоемкость суглинка в сухом состоянии:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|