Осушительно-увлажнительная система
2,5 - 3 м для сведения к минимуму
отрицательного воздействия осушения на прилегающие территории. При устройстве
водоприемника в торфяных грунтах его строительная глубина рассчитывается с
учетом осадки поверхности при осушении торфяной залежи и ее сработки в
результате сельскохозяйственного использования.
Форма поперечного сечения водоприемника
выбирается с учетом свойств грунтов и гидрогеологических условий трассы, в
зависимости от этих условий и расходов рекомендуется проектировать следующие
формы поперечных сечений: трапециальное, параболическое и комбинированное. В
курсовой работе рекомендуется принимать трапецеидальную форму с заложением
откосов согласно приложению 4.
Оградительная сеть предназначается для
защиты осушаемых земель от затопления и подтопления их поверхностными и
грунтовыми водами, поступающими на них с прилегающих водосбросов.
К оградительной сети относятся; нагорные
каналы, ловчие каналы, нагорно-ловчие каналы, береговой дренаж.
Нагорные каналы перехватывают
поверхностные воды стекающие с водосбора во время снеготаяния и дождей. Ловчие
и нагорно-ловчие каналы перехватывают грунтовые и грунтово-напорные воды. В
плане нагорные каналы проектируют по границе осушаемой площади. Ловчие каналы
прокладываются по местам выклинивания или наиболее высокого стояния грунтовых
вод (вблизи подошвы склона).
Глубина оградительных каналов назначается
в пределах 1,0м-3,0м в зависимости от геологических, топографических и других
условий, с учетом осадки и сработки торфа.
Минимальный уклон оградительных каналов -
0,0003.
Поперечное сечение оградительных каналов
принимают в форме неравнобокой трапеции. Заложение внутренних откосов
принимается по приложению 4, внешних на 0,5 большим. Площадь поперечного сечения
определяется на основании гидравлических расчетов при площади водосбора > 5
км.кв.).
Для гидравлически нерассчитываемых каналов
ширина по дну принимается в зависимости от оборудования экскаватора,
устраивающего канал:
а) обратная лопата - 0,4 м;
б) драглайн - 0,6 м.
Откосы и дно оградительных каналов при
необходимости крепятся. Грунт, вынутый при устройстве оградительных каналов,
укладывается только на низовую сторону. Разравнивание кавальеров производится
слоем 10 см.
Проводящая сеть (магистральные каналы,
коллекторы) связывают регулирующую и оградительную сети с водоприемником.
При осушении болот проводящие каналы, как
правило, трассируют по самым глубоким местам залегания торфа - понижениям минерального
дна. При осушении минеральных земель - трассы проектируют по наиболее низким
элементам рельефа. По возможности трассы каналов совмещают с границами
землепользователей и севооборотов, учитывают расположение существующих и
запроектированных инженерных коммуникаций (дорог, трубопроводов, мостов и др.),
пересечения с которыми должны осуществляться под прямым углом или близким к
нему. В поймах рек трассы магистральных каналов должны примерно совпадать с
направлением движения весеннего паводка.
При осушении равнинных массивов следует,
по возможности, обеспечивать двухсторонний впуск коллекторов и соблюдать
прямолинейность и параллельность трасс каналов и коллекторов, сохраняя принимающие
и впадающие каналы под прямым или близким к нему углом с закруглением.
Уклоны дна проводящих каналов проектируют
с таким расчетом, чтобы скорость течения не уменьшалась от истока к устью.
Уклон дна каналов должен, по возможности,
соответствовать уклону поверхности земли и быть не менее 0.0003. Минимально
допустимый уклон для без уклонных территорий - 0.0002.
Верхним пределом уклона для
незакрепленного канала является максимально допустимый на размыв
(11), где
vдоп - допустимая неразмывающая
скорость, м/с (принимается в соответствии с приложением 4);
R - гидравлический радиус поперечного
сечения при пропуске максимального расхода, м;
C - коэффициент Шези.
Вертикальное сопряжение проводящей сети
осуществляется таким образом, чтобы обеспечить бесподпорное движение воды во
всех ее элементах, не допуская паводкового затопления на сроки превышающие
расчетные.
Между собой и водоприемниками проводящие
каналы сопрягаются в соответствии со следующими требованиями:
- расчетные бытовые уровни воды в
гидравлически рассчитываемых каналах должны совпадать - уровень в уровень;
- при впадении гидравлически
нерассчитываемого канала в рассчитываемый дно впадающего на 0.1 м ниже
расчетного среднемеженного уровня в принимающем;
- для гидравлически нерассчитываемых - дно
в дно.
Закрытые коллекторы сопрягают с проводящим
каналом, таким образом, чтобы запас между нижней поверхностью коллекторной
трубы и бытовым уровнем воды в канале составлял не менее 0.2 - 0.4 м; если
канал не рассчитывается и уровень воды в нем не известен, то запас от дна
должен быть не менее 0.4 м.
5.3. Гидравлический расчет открытых
каналов.
В результате гидравлических расчетов
должны быть обеспечены условия пропуска расчетных расходов в канале в
соответствии с табл. 1.
Предварительные параметры каналов:
глубины, уклоны, ширины по низу могут быть получены в результате проектирования
каналов и их взаимной увязки в вертикальной плоскости.
Гидравлический расчет открытых водотоков
производят в следующих створах:
а) в устье водотока;
б) выше и ниже каждого впадающего канала,
расход которого составляет 10% и более от расхода рассчитываемого водотока в
данном створе;
в) выше и ниже мест перелома уклонов;
г) на бесприточных участках при увеличении
водосбросной площади на 10% по отношению к выше расположенному расчетному
створу.
Проектирование и гидравлический расчет
открытых проводящих каналов ведется в следующей последовательности:
1) на плане намечается трасса канала в
соответствии с выше приведенными рекомендациями;
2) на намеченной на плане трассе на
миллиметровой бумаге строится профиль поверхности трассы, на нем показываются
все впадающие в канал открытые каналы и закрытые коллектора и отметки их устьев
(дна);
3) в соответствии с требованиями
сопряжения открытых каналов с открытыми и закрытыми собирателями и исходя из
условий пропуска расчетных расходов, устанавливается глубина канала Н (2.0 -
2.5 м); эта глубина канала Н откладывается на построенном профиле;
4) придерживаясь принятых глубин канала,
проектируется дно канала, желательно чтобы уклон канала соответствовал уклону
поверхности трассы канала.
Гидравлический расчет заключается в
определении основных параметров: J - уклон дна; глубины Н; ширины по дну b.
Расчет ведется методом последовательных
приближений.
1) в соответствии с принятым уклоном J,
назначив ширину по дну (0.4 - 0.6 м) в соответствии с параметрами ковша
экскаватора, приняв трапецеидальную форму поперечного сечения и соответствующее
для заданных грунтов заложение откосов, для 3 - 4 глубин канала (0.5 м; 1.0 м;
1.5 м; 2.0 м) определяем расходы воды для этих глубин и строим кривую связи Q;
2) проверяем насколько принятые параметры
отвечают условиям
пропуска расчетных расходов
H = h + a,
где h - глубина воды в канале при пропуске
расчетных расходов, м;
a - запас от бровки канала до расчетного
уровня, м; в со ответствии с табл. 1;
3) в случае, если принятые параметры
удовлетворяют условиям пропуска расчетных расходов, их оставляют без изменений,
если параметры не обеспечивают требуемого запаса_1 _0 , то приходится изменять
ширину канала по дну, глубину или уклон до получения удовлетворительного результата;
4) для принятых параметров канала
определяются максимальные и минимальные скорости воды и сравниваются с
допустимыми на размыв и заиление, при скоростях, превышающие допустимые на
размыв, подбирается подходящий тип крепления.
Полученные в результате гидравлического
расчета уровни воды в канале при пропуске расчетных расходов наносятся на
продольные профили и типовые поперечные сечения (Приложе- ние 5).
Гидравлический расчет каналов выполняется
по формулам равномерного движения
Q = w×v = wC
, (12)
где Q - расчетный расход в створе,
м.куб./с;
w - площадь живого сечения, м. кв./с;
C - скоростной коэффициент;
R - гидравлический радиус, м;
j- уклон дна канала.
Для трапецеидального русла
w =(b +
mh) × h (13)
R = w/X
(14)
X = b +
2h × 
(15)
Скоростной коэффициент определяется по
формуле Н.Н.Павловского
(19)
а) при 0,1 м < R < 1.0 м у = 1,5
б) при 1.0 м < R < 3.0 м у = 1,3
Коэффициент шероховатости принимается в
соответствии с приложением 6.
6. Проектирование закрытой регулирующей
сети.
6.1. Порядок проектирования.
Перед непосредственным проектированием
закрытой регулирующей сети в плане необходимо выполнить следующее:
1) установить площади не требующие
осушения;
2) определить площади, где необходимо
проектировать специальные виды дренажа либо открытую сеть;
3) наметить участки кустарника и
мелколесья, которые следует оставить в качестве полезащитных лесополос и
природных мероприятий;
4) установить водоразделы и определить,
откуда и с какой площади поступает поверхностный сток на осушаемый участок;
5) наметить трассы водоприемника,
проводящих и ограждающих каналов, а для польдерных систем - трассы ограждающих
дамб;
6) наметить места водохранилищ, прудов,
противопожарных водоемов, насосных станций и других сооружений;
7) определить трассы проектируемых и
внутрихозяйственных и эксплуатационных дорог;
8) наметить трассы подземных трубопроводов
при проектировании осушительно-оросительных систем.
6.2. Проектирование дренажа в плане.
Закрытая регулирующая сеть может быть
выборочной и систематической. Выборочная сеть проектируется в тех случаях,
когда необходимо осушить отдельные понижения с помощью несколько дрен или закрытых
собирателей.
Систематической сетью осушается отдельный
массив, по которому дрены или закрытые собиратели располагаются на расчетном
расстоянии параллельно друг другу.
При уклонах поверхности 0.005 и более
систематическую регулирующую сеть следует проектировать перпендикулярно
основному потоку поверхностных вод (поперечная схема), располагая под острым
углом к горизонталям местности для придания дренам большего уклона, что
позволяет избежать большего заглубления устьевой части дрен.
При безуклонной и малоуклонной поверхности
осушаемого участка регулирующая сеть может быть расположена как по продольной,
так и по поперечной схеме. При реконструкции мелиоративных систем (замене
открытой сети на закрытый дренаж), дрены и коллектора должны быть
запроектированы таким образом, чтобы было минимальное количество пересечений с
ликвидируемыми каналами.
При проектировании дренажной сети
необходимо стремиться к двухстороннему впуску дрен в коллектор.
Максимальная длина дрен при уклонах J <
0.005 - 200 м, J > 0.005 - 300 м.
Наименьшая длина - 50 м.
Расстояния между элементами дренажной
системы и открытыми каналами, а так же другими сооружениями должны назначаться
в соответствии с размерами, указанными в приложении 7.
Длину коллекторов следует принимать не
более 500 м.
6.3. Проектирование дренажа в вертикальной
плоскости.
Глубина заложения дрен и собирателей
устанавливается в зависимости от почвенных, топографических и гидрогеологических
условий с учетом намечаемого сельскохозяйственного использования мелиорируемых
земель.
Для обеспечения равномерности осушения
дрены и собиратели по возможности проектируются одинаковой глубины.
Рекомендуется следующая оптимальная
глубина дрен:
а) глины и суглинки, торф ( после осадки и
сработки торфа - 1.2 - 1.3 м;
б) пески и супеси 1.1 - 1.2 м.
Минимальные глубины:
а) глины, суглинки, торф - 1.1 м;
б) песок, супесь - 1.0 м.
Наибольшая глубина дрен и собирателей с
целью сведения к минимуму отрицательного воздействия осушения на водный режим
прилегающей территории не должна превышать 1.4 м.
Уклон дрен и собирателей по возможности
проектируется единым по всей длине дрены, близким к естественному уклону
поверхности. Оптимальные уклоны дрен - 0.008 - 0.015. Минимальные - 0.003, на
безуклонных площадях - 0.002.
Диаметры гидравлически не рассчитываемых
дрен принимается конструктивно с таблицей.
Таблица 3.
| Условия |
Виды дренажа |
| применения дренажа |
Гончарный,
диаметр внутренний
|
Пластмассовый,
диаметр наружный
|
| 1 |
2 |
3 |
| 1. Обычные условия |
50 |
50 |
| 2. Мелкозернистые пылеватые пески, содержание закисного железа в
грунтовых водах более 5 мг/л, замкнутые понижения, частки грунтово-напор ного
питания, староречья и каналы засыпаемые, первая дрена у дороги без кювета |
75 |
65 |
| 3. Разреженный дренаж |
75 |
65 |
Во избежание закупорки полостей дренажных
труб корнями древесно-кустарниковой растительностью, дрены необходимо
располагать от лиственных пород не ближе 20 м, а для хвойных - 15 м. При
осушении садов дрены прокладываются посередине рядов деревьев.
Сопряжение дрен и собирателей с
коллекторами рекомендуется осуществлять под углом 60 - 90, по возможности
обеспечивая двусторонний впуск.
6.4. Защита дренажа от заиления.
При движении грунтовых вод к дренажным
трубам и водоприемным отверстиям дрен происходит сужение фильтрационного
потока, увеличение скоростей фильтрации и градиентов фильтрационного напора, в
результате чего могут происходить фильтрационные деформации несвязных грунтов в
виде выпора через отверстия дрен размером от 2 до 4 мм в полости труб. Частицы
грунта при практически встречающихся уклонах дрен откладываются в трубах,
уменьшая площадь поперечного сечения, вплоть до полной закупорки труб. В
результате заиления полостей дренажных труб, кольматажа водоприемных отверстий
дренаж перестает функционировать и дренированные площади становятся
непригодными для сельскохозяйственного использования.
Для предупреждения заиления дренажа при
его проектировании и строительстве необходимо предусматривать специальные мероприятия,
которые заключаются в защите водоприемных отверстий дрен подходящим фильтрующим
материалом для конкретных грунтовых и гидрогеологических условий осушаемого
участка. Способы защиты и защитные материалы приведены в таблице 3.
Таблица 3.
|
Характеристики
грунтов
|
Рекомендуемые защитно-фильтрующие
материалы и способы их укладки
|
| 1 |
2 |
| Глины, тяжелые суглинки и тяжелые супеси. |
Стеклохолст типа ВВ-АМ или другой подходящий рулонный материал
сплошной полосой поверх труб, ширина полосы 15-17 см. Солома сверху, толщиной
10-20 см в неуплотненном состоянии.
Поверх фильтра присыпка растительным грунтом слоем 20 - 30 см.
|
| Супеси и суг- линки, кроме пылеватых. |
Стеклохолст или другой подходящий рулонный материал сплошным
слоем по всему периметру труб. Поверх филь тра присыпка растительным грунтом
слоем 20-30 см. |
| Пылеватые суг- линки, мелкозер нистые пески, плывуны. |
Стеклохолст или полиэтиленхолст сплошным слоем по- всему периметру
труб. Наружные фильтрующие муфты конструкции БелНИИМиВХ (желательно в
плывунах). По верх фильтра присыпка растительным грунтом слоем 20-30 см.
Немедленная засыпка траншей на полную глубину траншеи. |
| Средне- и круп- нозернистые пес ки. |
Стеклохолст или другой подходящий фильтрующий мате- риал
сплошным слоем по всему периметру труб. В суффозионных грунтах с проверкой
условий некольматируемости фильтра суффозионными частицами. |
| 1 |
2 |
| Торф низинный плотный ( >0.09 г/см куб.; степень разложения
менее 35%). |
Стеклохолст или другой фильтрующий материал сплош ной полосой
поверх труб, ширина полосы 15-17 см. Присыпка сухим торфом из верхних слоев.
|