Мелиорация участка переувлажненных земель

Курсовой проект

на тему: «Мелиорация участка переувлажненных земель»

СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Введение.

1. Характеристика природно-хозяйственных условий……………….

1.1. Местоположение и агроэкономическая характеристика……………

1.2. Рельеф и почвенно-геологические условия………………………….

1.3. Климатические и гидрологические условия…………………………

2. Обоснование необходимости и видов гидромелиорации………….

2.1.Требования сельскохозяйственных культур к водному режиму……

2.2. Расчет водного баланса корнеобитаемого слоя почвы……………..

2.3. Выбор методов и способов гидромелиорации участка……………..

3. Проектирование мелиоративной сети………………………………..

3.1. Общая схема и конструкция мелиоративной системы……………...

3.2. Обоснование параметров регулирующей осушительной сети……..

3.3. Расчет расстояния между дренами…………………………………...

3.4. Расположение мелиоративной сети на плане………………………..

3.5. Проектирование сети в вертикальной плоскости…………………...

3.6. Защита закрытой осушительной сети от заиления………………….

4. Расчеты проводящей и оградительной сети………………………...

4.1. Гидрологические расчеты…………………………………………….

4.2. Гидравлические расчеты……………………………………………...

4.3. Проектирование увлажнения осушаемых земель…………………..

4.4. Организация поверхностного стока………………………………….

4.5. Гидротехнические сооружения и дорожная сеть……………………

5. Освоение земель, охрана природы и объемы работ………………..

5.1. Освоение мелиорируемых земель…………………………………....

5.2. Мероприятия по охране природной среды………………………….

5.4. Объемы основных мелиоративных работ…………………………..

6. Паспорт проекта………………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Cельскохозяйственные осушительные (гидротехнические) мелиорации предназначены для улучшения в соответствии с требованиями сельскохозяйственных культур водного режима и связанных с ним теплового и питательных режимов в корнеобитаемом слое на заболоченных и переувлажненных землях. Осушение призвано обеспечить благоприяные условия для культурных растений и реализуется путем сброса избыточных вод с осушаемой территории. Осушительные мелиорации могут применяться также для упорядочения водного режима земель на других объектах народного хозяйства несельскохозяйственного назначения.

Проведение осушительных мелиораций в комплексе с мероприятиями по окультуриванию земель в корне изменяют социально-экономическое условия проживания населения в зонах избыточного увлажнения. После осушения переувлажненных территорий кроме получения под сельскохозяйственные угодья дополнительных площадей появляется возможность развития транспортных путей, улучшения соцкультбыта и перспективного обустройства населенных пунктов. За счет осушения земель возрастают площади полей севооборотов повышается эффективность использования сельскохозяйственной техники.

Для многих районов Беларуси мелиорации земель является необходимым условием стабильного экономического и социального развития. Ряд хозяйств на протяжении многих лет не только постоянно отличается высокими урожаями зерна, трав, картофеля и других сельскохозяйственных культур на мелиорированных землях, но и комплексным обустройством территории. Наряду с объектами мелиоративного и водохозяйственного строительства возведены сельскохозяйственные производственные помещения, жилые дома, культурно-бытовые здания, проложены дороги и другие коммуникации.

Выбор объекта для осушения должен производиться с учетом проблем биосферной совместимости осушенных территорий с окружающей средой. При проектировании осушения земель необходимо стремиться исключить неблагоприятные изменения в функционировании природных экосистем на прилегающих территориях. В естественном виде должны сохраняться памятники истории, архитектуры, ценные объекты природы, включая и прилегающие болотные экосистемы с уникальной флорой и фауной. [ 5 ]

Уже который год мелиораторы живут по закону «О мелиорации». Он пришёл на смену разрозненным руководящим документам по отдельным вопросам. «Закон определил, что мелиорированные земли – это собственность государства, определил конкретные источники финансирования на их содержание. Вы сами понимаете, что это самый главный шаг. Наконец, мы определились, что именно государство берёт на себя эту функцию».

Кроме того, в законе чётко прописаны полномочия мелиораторов. Они должны работать в плотном контакте с аграриями. Учёные разрабатывают автоматизированную систему для контроля и управления всем мелиоративным комплексом страны.

Во исполнение поручений Главы государства и Совета Министров Республики Беларусь Минсельхозпродом разработан проект государственной программы «Сохранение и использование мелиорированных земель на 2011-2015 гг.. Цель этой программы – повышение продуктивности мелиорированных земель за счет проведения мелиоративных мероприятий и осушения высокоплодородных земель. Для достижения этих целей Программой определена следующая задача: обеспечить к 2015 году оптимальный водный режим для с\х растений на площади около 2,8 млн. га.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ УСЛОВИЙ
   1. Местоположение и агроэкономическая характеристика

городской посёлок, административный центр Шарковщинского района Витебской области Беларуси. Расположен на реке Дисна, в 197 км от Витебска. Железнодорожная станция на линии Крулевщизна—Друя, автомобильными дорогами связан с Глубоким, Браславом, Миорами и др. Через поселок проходят республиканские автодороги Р3 (Логойск — Глубокое — граница Латвии) и Р18 (граница РФ — Верхнедвинск — Козяны).

1. Рельеф и почвенно-геологические условия

Рельеф на объекте мелиорации преимущественно равнинный с большим количеством замкнутых понижений, почва суглинистая. Преобладают высоты от 146м до 149м над уровнем моря. Почвы пахотного слоя имеют коэффициент фильтрации 1,44 м/сут, подстилающего слоя 0,58 м/сут. Глубина залегания водоупора составляет 14,3м.

1.3. Климатические и гидрологические условия

Объект мелиорации расположен в северной умеренной теплой влажной агроэкономической области. Климатические условия области самые суровые в республике, зимние температуры самые низкие. Средняя температура января от —6,4 °С на западе до —7,2 в центре и —8,4 °С на северо-востоке. Продолжительность периода с температурой выше 5 °С — 180—190 суток, выше 10 °С — 135—150 суток. Продолжительность безморозного периода — 130—150 суток. Средняя температура июля 17,2—18 С. Суммы температур воздуха выше 5 °С увеличиваются с северо-востока на юго-запад от 2325 до 2570, выше 10 °С — соответственно от 2015 до 2250. Осадков за год 550—700 мм, из них 400—475 мм выпадает в тёплый период. Коэффициент увлажнения по Иванову за тёплый период, 0,9—1,2 (малая вероятность недостатка влаги для растений). [1]

1.4. Характеристика водоприемника

Водоприемником является р.Дисна (белор. Дзісна, лит. Dysna) — левый приток Западной Двины. Вытекает из озера Диснай в Литве, основная часть течения — на территории Витебской области Белоруссии. Долина трапециевидная, шириной 400-600 м, местами до 1,5 км. Пойма в верховье чередуется по берегам (ширина 200-400 м), на остальном протяжении – двухсторонняя. Ширина ее в среднем течении 80-100 м, в нижнем течении – до 500 м. Русло извилистое, на протяжении 7,7 км (1 км на восток от д. Германовщина, 2 км на юг от д. Морозовка Браславского р-на) канализовано; ширина русла – 20-30 м, в среднем течении – до 60 м, в низовьях до 100 м. Берега в верховьях низкие, частично заболоченные, на остальном протяжении – крутые, высотой 2 м, в местах выхода грунтовых вод – заболоченные. Максимальный расход воды 710 м3/с, минимальный – 5 м3/с (д. Пазики Миорского р-на, за 15 км от устья; соответственно 1963 и 1960 г.г.). Река замерзает во второй декаде декабря, ледоход в первой декаде марта.

Площадь водосбора составляет 14 км2, уклон 0,48‰ и длина водотока 20 км., густота речной сети 0,72 км-1.

2. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ И ВИДОВ ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ

2.1.Требования сельскохозяйственных культур к водному режиму

Нормальное развитие растений возможно только при благоприятном сочетании факторов, обеспечивающих их жизнедеятельность, в числе которых основными являются освещенность, температура, содержание в почве влаги, воздуха и элементов питания. Причем все основные факторы жизнедеятельности растений незаменимы и равноценны. [2]

В практике сельскохозяйственного производства создание благоприятных для развития растений условий осуществляется либо естественным образом (природой), либо путем искусственного регулирования светового, теплового, водного, воздушного и питательного режимов и юнг их обитания. Перечисленные режимы связаны между собой взаимовлияют одни на других, в том числе и посредством растений. Так, содержание воды в почве существенным образом влияет на ее содержание в растении, на температуру почвы и надземных растительных органов, на интенсивность поступления элементов минерального питания в растение. Таким образом, от водного фактора напрямую зависят интенсивности транспирации, фотосинтеза, дыхания и всего продукционного процесса.

Водный и тепловой режимы почвы во многом обусловливают интенсивность микробиологических процессов, ответственных за разложение органического вещества, а следовательно, и формирование питательного режима. От таких факторов зависит также появление и развитие болезней растений. В свою очередь содержание питательных веществ в почве влияет на интенсивность нарастания листовой поверхности, на транспирацию, а через нее – на водный и температурный режимы растительного покрова и почвы. [3]

Очевидно, что установление режима гидромелиорации должно базироваться на всестороннем анализе комплекса факторов, формирующих условия жизнедеятельности растений.

Согласно ТКП 45-3.04-8-2005 [4] осушительная система должна обеспечивать:

• проходимость сельскохозяйственной техники при выполнении полевых работ;
• влажность корнеобитаемого слоя почвы в вегетационный период (в процентах от полной влегоемкости) 55-75 % для зерновых кулььтур;
• безопасный диапазон колебания уровней грунтовых вод, необходимый для нормального развития растений в предпосевно-посевной период и в периоды летне-осенних затяжных дождей.

Сроки, в течение которых уровень грунтовых вод в весенний период должен опуститься до нормы осушения, следует принимать 10 сут.

Нормативные сроки отвода избыточных вод в летне-осенний с поверхности почвы – 0,5 сут.; из пахотного слоя (до 0,25м) – 1,0 сут.; из корнеобитаемого слоя (до 0,5 м) – 4,0 сут.

2.2. Расчет водного баланса корнеобитаемого слоя почвы

Водный режим почв характеризуется изменением во времени влажности в корнеобитаемом слое, которая определяется атмосферными осадками, поверхностным стоком, испаряющей способностью приземного слоя атмосферы, зависит от водно-физических характеристик, сложения почвы и подпочвенных слоев, уровня грунтовых вод и внутрипочвенного влагообмена. Непосредственными показателями водного режима почв являются почвенная влажность (влагозапасы), поверхностный сток, уровень грунтовых вод, влагообмен корнеобитаемого слоя с нижележащими почвенными слоями и грунтовыми водами.

Изучение динамики водного режима почвы во времени позволяет определить потребность ее как в осушении, так и в дополнительном увлажнении. Количественным выражением динамики водного режима почвы является уравнение водного баланса корнеобитаемого слоя. Чтобы установить элементы водного баланса почвы, входящие в уравнение водного баланса корнеобитаемого слоя, используют данные наблюдений за метеорологическими, морфометрическими и почвенно-гидрологическими характеристиками. [3]

Все элементы водного баланса определяются за расчетный период, продолжительность которого зависит от решаемой задачи и может изменяться от суток до декады, месяца, периода вегетации, года.

Результирующая расчета водного баланса показывает не только изменение содержания влаги в корнеобитаемом слое за определенный период. При сравнении начальных (Wн,) и конечных (Wк) влагозапасов с допустимыми для растений пределами определяется избыток или недостаток влаги в корнеобитаемом слое почвы в начале и конце расчетного периода, что в конечном итоге задает необходимый режим гидромелиорации почв (режим осушения или дополнительного увлажнения).

Расчет водного баланса почвы представляет количественную характеристику ее водного режима и поэтому выполняется на начальном этапе проектирования гидромелиоративной системы. В результате он позволяет объективно оценить потребность и направленность мелиоративных мероприятий, обосновать проектные параметры осушительно-увлажнительного режима мелиорируемых почв.

Основу декадных расчетов составляет системный водный баланс мелиорируемой почвы и требуемой сезонной динамики уровня грунтовых вод (УГВ) в виде двух уравнений:

(2.1)

где Wiк, Wiн – влагозапасы почвы на конец и начало i-й декады, мм;

Рi – атмосферные осадки, выпавшие в течение i-й декады, мм;

Еi – декадное водопотребление культуры, мм;

Viг – подпитывание расчетного слоя почвы от УГВ, мм;

Нкi, Ннi – расчетный УГВ соответственно на конец и начало i-й декады, м;

DНiс(v) – изменение уровня грунтовых вод, вызванное почвенным

стоком (Сп) или подпитыванием расчетного слоя (Vг), м;

q – естественный приток или отток (–q) грунтовых вод, м/сут.

nд – число суток в декаде.

Расчеты выполняю в табличной форме, а их результаты представляю в виде графиков, показанных на рис. 2.1.

Порядок расчетов следующий.

1. Согласно исходным данным задания принимаю вариант расчета (метеостанция, почва, культура, соответствующие метеоданные и коэффициенты).

2. Водопотребление культуры (Еi, мм) рассчитываю по формуле

Е = 1,35nКвКбd0.5 (2.2)

Е=1,35*10*0,9*0,2*0,50,5=9мм

где n – число суток в декаде;

Кв – коэффициент влагообмена (Кв = 0,90);

Кб – биоклиматический коэффициент культуры (приложение 6);

di – среднесуточный дефицит влажности воздуха расчетной декады, мб. (di = di / n).

Декадные значения Рi и di для расчетного (реального года) принимаю по данным задания.

3. Определяю верхняя и нижняя границы регулирования влагозапасов расчетного слоя почвы (Wнв, мм; Wнп, мм) и безопасного диапазона уровня грунтовых вод (Hmin, м; Hmax, м).

Верхняя граница регулирования влагозапасов соответствует наименьшей влагоемкости почвы и рассчитываю по формуле

Wнв =0,1A h bАнв , (2.3)

Wнв=0,1*50*0,4*50=100 мм

где А – пористость почвы, % объема;

h – глубина расчетного слоя почвы, м;

bАнв – влажность почвы при наименьшей влагоемкости, % от А.

Величины A, h , bАнв, а также нижняя граница Wнп, выраженная в процентах от Wнв, беру из в исходных данных.

Верхняя граница безопасного диапазона УГВ (Hmin, м) принимается по расчетным декадам согласно приложению .. Нижняя граница (Hmax, м) принимается глубже верхней на величину допустимого диапазона регулирования УГВ Н, приведенного в задании на проектирование.

4. На начало первой расчетной декады принимаю условие:

W1н = Wнв; Нн1 = Hmin.

Значения Wнi+1 и Hнi+1 на начало последующих декад определяю по изложенному ниже алгоритму.

5. Величину Vгi определяю с учетом максимального подпитывания (Vimax, мм) и аккумулирующей емкости расчетного слоя (WiАК, мм), вычисляемых по формулам

; (2.4)

2=5,1мм

Wiак = Wнв – Wнi – Рi + Еi, (2.5)

W1ак =100-100-27+9=-18мм

где Н0 – уровень грунтовых вод, при котором подпитка расчетного слоя h прекращается, м (исходные данные).

Значение Vгi принимаю следующим образом:

(2.6)

В данном расчетном случае

6. После расчета Wкi согласно (2.1) осуществляю их сравнение с верхней (Wнв) и нижней (Wнп) границами регулирования и переход к влагозапасам на начало следующей декады Wнi+1 с учетом следующих трех случаев.

Случай «а»: Wкi > Wнв, тогда Wнi+1 = Wнв, а возникающий почвенный сток (Сi, мм) рассчитываю по формуле

Сi = Wкi – Wнв. (2.7)

Случай «б»: Wнп Wкi Wнв, тогда Wнi+1 = Wкi.

Почвенный сток и необходимость увлажнения отсутствуют.

Случай «в»: Wкi < Wнп, тогда Wнi+1 = Wкi + mi = Wнп. То есть в этом случае необходимо увлажнение расчетного слоя почвы нормой

mнтi = Wнп – Wкi. (2.8)

В данном расчетном случае Wкi =139> Wнв=121, тогда Wнi+1 = Wнв=121, а возникающий почвенный сток

Сi = 118-100=18мм

Необходимый контроль и регулирование УГВ согласно (1) выполняю следующим образом.

За счет почвенного стока (случай «а») УГВ в минеральных на следующие значения:

DНiс = 0,049 Сi0.750Кф–0,375; (2.9)

DНiс = 0,049*180.750 *0,6–0,375=0,5м;

где Кф – средневзвешенный коэффициент фильтрации расчетного слоя почвогрунта, вычисляемый по формуле (3.5), м/сут.

Остальные обозначения прежние.

За счет подпитывания расчетного слоя (случаи «б» и «в») происходит понижение (сработка) УГВ. В этих случаях значение DНiv рассчитываю также по формуле (2.9), но с обратным знаком. Поэтому во втором уравнении (2.1) DНiс вычитаю, а DНiv прибавляю. При аномально большом количестве осадков величина DНiс может привести к отрицательному значению Hкi в формуле (2.1), что указывает на наличие слоя поверхностного стока. Значение q, зависящее от типа водного питания участка, беру из исходных данных.

В результате совместного воздействия величин DНiс(v) и nдq значение Hкi согласно (2.1) может выходить за пределы минимальной (Hmin) и максимальной (Hmax) границ безопасного диапазона УГВ. Поэтому выполняю необходимое регулирование УГВ на начало следующей декады (Hнi+1) исходя из следующих условий:

(2.11)

В первом условии выражения (2.11) необходимо понижение УГВ на величину Hдi = Hmini+1 – Hкi за счет дренажного стока, а в третьем условии – необходимо повышение УГВ Hm = Hкi – Hmaxi+1 за счет водоподачи в зону аэрации.

В случае «в» для подпочвенного увлажнения в расчетной декаде необходимо поддержание более высокого уровня грунтовых вод Н2i (за счет его искусственного подъема), который обусловит большую подпитку расчетного слоя V2i, обеспечивающую равенство Wкi = Wнп. Величину необходимой подпитки при этом определяю по уравнению

V2i = Wнп – Wнi – Рi + Еi . (2.12)

Для расчета требуемого при увлажнении УГВ Н2i используется полученная на основе зависимости (2.4) формула:

(2.13)

Таким образом, необходимое повышение УГВ в i-й декаде за счет увлажнительного шлюзования (DНm) составит разницу Ннi – Н2i, а норма увлажнения расчетного слоя mнтi будет обеспечена за счет увеличения подпитки на величину DVр = V2i – Vгi. Уровень грунтовых вод на начало следующей декады определяю по условию (2.11) с использованием вместо Нкi величины Н2i.[1]

Таблица 2.1: Расчет водного баланса почвы по метеостанции Шарковщина Wmax=100мм Wmin=65мм
№ п/п	Показатели	Размерность	Месяцы и декады
			IV	V	VI	VII	VIII	IX
			1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2
1	Р	мм	27	14	1	0	4	23	40	28	13	38	3	6	0	3	74	19	7	300
2	d	мб	2	3	7	9	6	4	4	8	8	5	1	8	10	1	3	3	5
3	Кб		0,5	0,5	0,5	0,5	0,59	0,72	0,8	0,97	1,16	1,22	1,24	1,16	0,91	0,72	0,53	0,5	0,5
4	Е	мм	9	11	16	18	18	19	19	33	40	33	15	44	35	9	12	11	13	354
5	Wн	мм	100	100	100	91	75	65	70	91	86	65	70	65	65	65	65	100	100
6	Нн	м	0,45	0,55	0,65	0,9	1,0	1,1	1,1	1,2	1,2	1,2	1,2	1,20	1,20	1,20	1,20	0,80	0,80
7	Wак	мм	-18	-3	15	28	38	31	10	15	41	30	42	73	70	41	-27	-8	6
8	Vmax	мм	5,1	4,9	5,6	2,8	1,4	0,8	0,5	0,6	0,4	0,3	0,1	0,4	0,3	0,1	0,1	2,2	2,7
9	Vг	мм	0	0	5,6	2,8	1,4	0,8	0,5	0,6	0,4	0,3	0,1	0,4	0,3	0,1	0,0	0,0	2,7	16
10	Wк	мм	118	103	91	75	63	70	91	86	59	70	58	28	30	59	127	108	97
11	С	мм	18	3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	27	8	0	57
12	m	мм	0	0	0	0	2	0	0	0	6	0	7	37	35	6	0	0	0	93
13	±Н	м	0,5	0,2	-0,2	-0,1	-0,1	-0,1	-0,04	-0,04	-0,03	-0,02	-0,01	-0,03	-0,02	-0,01	0,70	0,28	-0,12
14	Hk	м	-0,08	0,40	0,87	0,99	1,07	1,12	1,16	1,20	1,22	1,22	1,21	1,23	1,22	1,21	0,50	0,52	0,92
15	Hmin	м	0,45	0,55	0,65	0,75	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
16	Hmax	м	0,85	0,95	1,05	1,15	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
17	V2	мм					3				6		7	38	35	6
18	H2	м					0,8				0,9		0,6	0,3	0,2	0,4

Для контроля правильности вычислений произвожу расчет суммарного водного баланса:

W(16)к = Wн(1) + Рi – Еi + Vгi – Сi + mi. (2.14)

97=100+300-354+16-57+93.

На основании выполненных расчетов водного баланса я могу сделать вывод, что во второй декаде мая, первой декаде июля и со второй декады июля по вторую декаду августа требуется дополнительное увлажнение расчетного слоя почвы.

2.3. Выбор методов и способов гидромелиорации участка

Так как тип водного питания на проектируемом объекте мелиорации грунтовый и склоновый принимаемый метод осушения – защита мелиорируемых земель от притока поверхностных, грунтовых вод с прилегающих водосборов, исходя из метода осушения принимаю способ осушения в виде ложбин стока, закрытого дренажа.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЛИОРАТИВНОЙ СЕТИ

3.1. Общая схема и конструкция мелиоративной системы

Проектируемая осушительная система включает в себя следующие элементы: водоприемник, проводящую, регулирующую и оградительную сети, гидротехнические сооружения на сети, дорогу, и полезащитную лесополосу.

Регулирующая сеть предназначена для регулирования водно-воздушного режима осушаемых почв путем сбора поверхностных и грунтовых вод и передачи их в проводящую сеть. Она представлена закрытой дренажной сетью.

Проводящая сеть необходима для приема воды из регулирующей сети и транспортирования ее в водоприемник. Проводящая сеть представлена магистральным каналом, коллекторами.

Водоприемник необходим для приема воды со всей осушаемой площади и из оградительной сети.

Для функционирования осушительной системы в установленном режиме запроектированы гидротехнические сооружения в виде трубы-переезда.

На мелиорируемом объекте имеется полевая дорога, которая необходима для обеспечения связи мелиорируемой территорий с хозяйствами, полями севооборотов, проезда сельскохозяйственной техники.

Осушительная система запроектирована самотечным отводом избыточной воды с осушаемой территории. В ней излишки воды удаляются самотеком, начиная от регулирующей сети и заканчивая сбросом ее из проводящей сети в водоприемник. [2]

В соответствии с требованиями ТКП 45–3.04–8–2005 [4] закрытую регулирующую сеть проектирую из керамических труб, выдерживающих расчетное давление грунта и временную динамическую нагрузку от сельскохозяйственных машин.

3.2. Обоснование параметров регулирующей осушительной сети

Регулирующая сеть служит для сбора и удаления с орошаемой территории избыточных поверхностных и грунтовых вод. С помощью регулирующей части системы непосредственно регулируется водно-воздушный режим почвы в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур.

Расчет расстояния между дренами является одним из главных этапов проектирования. От точности его определения зависит эффективность работы будущей мелиоративной системы. Задачей дренажа является отведение избыточной воды с поверхности почвы, а также грунтовых вод при понижении их до нормы осушения, под которой понимается глубина стояния от поверхности земли уровня грунтовых вод, при которой в корнеобитаемом слое создаются нормальные условия для роста растений. Нормы осушения зависят от вида выращиваемых культур, механического состава почв, глубины дрен, величины испарения влаги, расчетного времени понижения уровня почвенно-грунтовых вод, количества выпадающих атмосферных осадков, наличия водоупора и т.д.

Основным методом осушения почв в проекте является ускорение поверхностного и внутреннего почвенного стока и перехват склоновых вод. А поскольку сеть применяется для ускорения поверхностного и внутреннего стока, она называется собирательной.

Закрытый керамический дренаж устраивается траншейным способом (ширина траншеи 50 см). Для его устройства применяются трубы длиной 333 мм. с внутренним диаметром 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 мм.

К основным параметрам закрытой регулирующей сети относятся: глубина заложения дрен (t, м), уклон дрен ( i ), длина дрен (д , м ) и расстояние между дренами (В, м).

Глубину заложения дрены принимаю 1,2 м, минимальная глубина заложения дрены составляет 1 м.. Длину закрытых дрен (д) принимаю в пределах 50 – 300 м (при уклоне i 0,005 – до 200 м).

Безуклонный (i =0) и малоуклонный дренаж (0,0001 < i < 0,002) следует проектировать при осушении и подпочвенном увлажнении равнинных и малоуклонных заболоченных и переувлажненных земель с легкими минеральными почвами и торфяниками с коэффициентом фильтрации Кф > 0,1 м/сут, подстилаемых хорошо водопроницаемыми грунтами. Для безуклонного и малоуклонного дренажа применяю керамические трубы.

Дрены и собиратели соединяют с закрытой проводящей сетью под углом 60-900.

3.3. Расчет расстояния между дренами

Междренное расстояние (В, м) является наиболее важным параметром дренажа, определяющим эффективность работы осушительной сети. Величина В зависит от многих факторов, таких как водопроницаемость почвогрунтов, положение водоупора, интенсивность водного питания, конструкция дренажных труб и др.

Основными расчетными периодами при определении расстояния между дренами являются предпосевной (весенний) и период летне-осенних дождей. В обоих случаях расчеты веду на удаление избытка влаги 10 %-ной обеспеченности. Окончательно из двух полученных значений В принимаю меньшее. [2]

Общая расчетная схема представлена на рис. 3.2.

В условиях глубокого залегания водоупора (при В / Т < 3) величину В определяю по формуле А.Н.Костякова

Рис. 3.1. Схема к расчету расстояния между дренами.

, (3.2)

Где: В – расстояние между дренами, м;

Т – расстояние от дрены до водоупора, м;

Н – среднее превышение уровня грунтовых вод над уровнем воды в дрене за расчетный период, м;

К – коэффициент фильтрации почвогрунтов, м/сут;

q – средний за расчетный период приток воды к дренам, м/сут;

d – наружный диаметр дрены, м;

=43,19м

=19,44м

В расчетах по приведенным зависимостям использую приведенное значение коэффициента фильтрации с учетом различной водопроницаемости пахотного и подстилающего слоев:

, (3.3)

где K1, K2 – коэффициенты фильтрации соответственно пахотного и подстилающего слоев, м/сут;

m1, m2 – расчетная мощность (толщина) данных слоев, м.

Среднее значение Н рассчитывается по формуле

Н = t – 0,6 (a – u) – u , (3.4)

Н=1,2-0,6(0,3-0)-0=1,02м

Н=1,2-0,6(0,9-0,06)-0,06=0,6м

где а – норма осушения, м;

u – первоначальная глубина УГВ, м.

Средняя за расчётный период интенсивность притока воды к дрене определяю из соотношения

(3.5)

q=0.059/10=0.0059 мм/сут

q=0.08/10=0.008 мм/сут

где W – подлежащий отводу избыточный слой воды, мм;

– нормативное время понижения уровня грунтовых вод, сут.

Время понижения до нормы осушения в весенний и летне-осенний периоды принимаю 10 сут.

Слой воды, который необходимо отвести дренами, рассчитываю по выражению

W = hв + (а – u) + Р – Е , (3.8)

W=0.022+0.029(0.3-0)+0,028=0,059м

W=0+0.04(0,9-0,06)+0.046=0.068м

где hв – слой воды, имеющийся на поверхности почвы, м.

– коэффициент водоотдачи;

Р, Е – осадки и испарение за расчетный период, м.

Величину hв ориентировочно принимаю для предпосевного периода в пределах 0,022 м, для летне-осеннего периода 0 м. Значения осадков 10%-ной обеспеченности за вычетом испарения (Р – Е) для расчетных периодов принимаю из таблиц.

Коэффициент водоотдачи определяю по формуле:

для минеральных земель

(3.9)

=0,056*=0,029

=0,056*=0,04

После выполнения определения расстояния между дренами для предпосевного и летне-осеннего периодов, в качестве расчетного принимаю меньшее из двух полученных значений, т.е. значение в летне-осенний период, которое составляет 19,44 м – это значение удовлетворяет рекомендуемым (20-30м), но путем производства комплекса агромелиоративных мероприятий я принимаю расстояние – 30 м.

3.4. Расположение мелиоративной сети на плане

До начала проектирования регулирующей сети необходимо:

а) установить площади, не требующие осушения (суходолы, временно избыточно увлажненные земли с учетом их механического состава намечаемого сельскохозяйственного использования);

б) наметить участки кустарника и мелколесья, которые целесообразно составить в качестве полезащитных лесополос и природоохранных мероприятий;

в) установить водоразделы и определяю, откуда и с какой площади поступает поверхностный сток на мелиорируемый участок;

г) наметить трассы проводящих каналов.

Для удобства разбивки дренажной сети при строительстве и обнаружения ее при промывке или восстановления следует по возможности избегать ломаных трасс коллекторов и границ дренажных систем, без крайней необходимости не менять направления и длины дрен.

При уклонах поверхности мелиорируемых земель больше 0,005 предпочтение следует отдавать поперечному дренажу, при уклонах меньше 0,005 допускается проектировать продольный.

Закрытые собиратели во всех случаях проектируются перпендикулярно потоку (под острым углом к горизонталям или гидроизогипсам).

Дрены следует прокладывать по каждому выраженному понижению рельефа, изменяя при необходимости принятое расстояние между ними (в сторону уменьшения) и отступая от принципа их параллельности.

Не допускается пересечение регулирующей сетью подземных инженерных коммуникаций, категорированных дорог, староречий.

Осушительное действие коллектора не учитывается при назначении расстояний между элементами дренажных систем в случае омоноличивания труб коллектора или соединения их с помощью глухих муфт.

Расположение проводящей сети в плане и вертикальной плоскости увязывают и согласовывают с инженерными коммуникациями. [2,3]

3.5. Проектирование сети в вертикальной плоскости

Проектирование элементов осушительной сети и их увязка в вертикальной плоскости проводится от водотоков низшего порядка к высшему (от дрен к магистральному каналу) путем построения их продольных профилей.

Построение продольных профилей дренажных линий:

1. Продольные профили дренажных коллекторов (по оси) строю с целью вертикальной увязки дренажной сети, обеспечивая допустимые уклоны, определению глубины заложения и объемов земляных работ. Продольный профиль дренажного коллектора вычерчиваю на миллиметровой бумаге в масштабе: горизонтальный 1:2000, вертикальный 1:100.
2. Построение продольных профилей коллекторов начинаю с определения глубин дрен в истоке и устье (глубины выписываю на плане). Затем на профиле коллектора наношу отметки устьев впадающих дрен и проектирую дно коллектора. После проведения на профиле линии дна коллектора вычисляю отметки, уклоны дна и записываю их в соответствующие графы.

Глубину и уклоны дрен принимаю согласно п. 3.2.

Дрены и собиратели из керамических труб сопрягаются с коллекторами внахлестку. Сопряжение впритык допускается только при использовании соединительных деталей. В первом случае глубина коллекторов должна быть больше глубины впадающих дрен на 0,1 м.

Минимальный уклон закрытого коллектора составляет 0,002, а минимальный внутренний диаметр равен 75 мм для керамических и труб.

Коллектор сопрягается с каналом с помощью устья. Дно коллектора должно быть выше бытового (меженного) уровня воды в канале не менее чем на 0,2 м.

Построение профиля канала начинаю с увязки с впадающими в него коллекторами. Дно канала должно быть глубже коллектора не менее чем на 0,3 м. Минимальный уклон дна магистрального канала составляет 0,0002 – 0,0003.

Сопряжение гидравлически рассчитываемых каналов с водоприемником осуществляется «горизонт в горизонт».

С учетом минимального воздействия на окружающую среду и условия пропуска расчетных расходов глубину канала принимаю 2 м. При этом поперечное сечение канала имеет трапецеидальную форму с заложением откосов 1,5. Ширина канала по дну принимаю равной 1 м.

Продольные профили приведены вычерчены на миллиметровой бумаге.

3.6. Защита закрытой осушительной сети от заиления

Под заилением закрытой трубчатой сети понимают частичную или полную закупорку полостей труб (минеральными частицами грунта, органическими соединениями, отложениями железистых соединений и минеральных солей, корнями растений), кольматаж стыковых зазоров и водоприемных отверстий в трубах, защитных фильтров и придренной области грунта. В связи с этим различают механическое, химическое и биологическое заиления закрытой сети. На практике наиболее часто встречается механическое заиление. Основной причиной, вызывающей такое заиление, являются высокие градиенты фильтрационного потока вблизи труб, способствующие вносу мелких частиц грунта в их полость.

Для увеличения срока службы закрытого дренажа и улучшения его функционирования применяют систему мер по защите трубопроводов от заиления. В нее входят комплексы специальных инженерных, агромелиоративных и эксплуатационных мероприятий по предотвращению или уменьшению опасности заиления закрытой сети и обеспечению нормального ее функционирования в течение расчетного срока службы.

В настоящее время широко применяются рулонные защитно-фильтрующие материалы (ЗФМ), применение которых предусмотрено в данном проекте.

Защитно-фильтрующий материал выполняет две функции – защищает дрены от заиления легкими частицами грунта и повышает ее водоприемную способность. Он как бы увеличивает наружный диаметр дрен, облегчает движение воды вдоль труб к отверстиям в них, снижает потери напора на поступление воды в дрену.

ЗФМ должен задерживать частицы грунта, способные заилить дренажные трубы; не кольматироваться мелкими частицами грунта; не создавать дополнительных сопротивлений движению воды в трубе; обладать необходимой прочностью; удовлетворять санитарным условиям безопасной работы.

В проекте применяется схема защиты дренажа от заиления (з) (см. рисунок 4.1): на разосланную по дну траншеи сплошную полосу стеклохолста шириной не менее 15 см укладывают трубы и накрывают сверху сплошной полосой стеклохолста, ширина которой не менее 30Д, нижняя полоса называется подстилочной, верхняя – покровной.

Трубы и фильтры нельзя укладывать при наличии в траншеях воды, ибо это приводит к быстрому кольматированию фильтров и снижению поступления воды в трубы.

В данном курсовом проекте я использовала для защиты дренажной сети от заиления стеклохолст марки ВВ-АМ. [3]

22

Рисунок 4.1 Схема «З» защиты труб от заиления

1 - трубы; 2 - рулонный защитно-фильтрующий материал.

4. РАСЧЕТЫ ПРОВОДЯЩЕЙ И ОГРАДИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

4.1. Гидрологические расчеты

Основной целью гидрологических расчетов проводящей осушительной сети является определение модулей поверхностного и дренажного стока для установления расчетных расходов и уровенного режима водотоков в разные сезоны года.

Основной целью гидрологических расчетов проводящей осушительной сети является определение модулей поверхностного и дренажного стока для установления расчетных расходов и уровенного режима водотоков в разные сезоны года.

Так как площадь водосбора менее 20 км2 должны обеспечиваться следующие условия пропуска расходов приведенные в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Условия пропуска расходов

С/х использование осушаемых земель	Расчетный расход	Условия пропуска расчетного расхода	Обеспеченность расчетного расхода, %
Выращивание зерновых	Весенний паводок	В бровках	10
	Предпосевной	На 0,5 м ниже бровок	10
	Летне-осенний паводок	На 0,2 м ниже бровок	10

Модули поверхностного стока зависят от гидрографических характеристик водосбора в заданном сечении канала, расчетных периодов и заданной обеспеченности.

В курсовом проекте выполняю расчеты модулей поверхностного стока весеннего половодья (q вп10 %), предпосевного (q пп10 %), летне-осеннего паводка (q лоп10 %) и бытового (q б50 %) периодов.

Средний за многолетний период максимальный мгновенный модуль стока весеннего половодья определяю по формуле

(4.1)

ВП= =319.15

Коэффициент вариации максимального стока весеннего половодья нахожу по выражению

. (4.2)

, К=1.954 при Cs=2Cv

Для предпосевно-посевной периода величину модуля стока 10 % обеспеченности определяю по формуле

. (4.3)

В качестве расчетного летне-осеннего паводка принимается наивысший расход в промежутке от конца спада весеннего половодья до начала ледостава осенью. Средний за многолетний период максимальный модуль стока летне-осенних паводков определяю по формуле

. (4.4)

Коэффициент вариации максимумов летне-осенних дождевых паводков нахожу по выражению

. (4.5)

, К=2.138 при Cs=2Cv

Расчетным расходом бытового (меженного) периода считается наиболее часто повторяющийся среднесуточный расход воды низкой межени. В практике гидрологических расчетов этот расход можно заменить близким к нему минимальным расходом 30-суточной продолжительности. Средний за многолетний период модуль бытового стока определяю по зависимости

(4.6)

Коэффициент вариации бытового стока нахожу по выражению

(4.7)

, К=1.43 при Cs=3Cv

В приведенных формулах приняты следующие обозначения:

q – модуль поверхностного стока, л/(с·км2);

А – параметр, отражающий совокупность климатических, почвенно-геологических и других условий формирования стока, имеющий тенденцию плавного изменения по территории;

а – географический параметр, отражающий изменение коэффициента изменчивости стока по территории;

F – площадь водосбора, км2;

I – средний уклон основного водотока в промилле;

взв – средневзвешенная озерность водосбора, %;

(4.8)

– озерность в процентах от общей площади водосбора;

Fзар – площадь водосбора, зарегулированная озерами, км2;

– травяные и закустаренные болота в процентах от общей площади водосбора;

– леса на болотных землях в процентах от общей площади водосбора;

– леса на минеральных землях в процентах от общей площади водосбора;

– густота речной сети (отношение суммарной длины всех водотоков свыше 2 км к общей площади водосбора), км –1;

– коэффициент формы водосбора (отношение площади водосбора к квадрату длины основного водотока);

В – средняя ширина водосбора (отношение площади водосбора к длине основного водотока), км.

Модули максимумов весеннего половодья, летне-осенних паводков и бытового стока расчетной обеспеченности (см. табл. 4.1) определяю по формуле

(4.9)

Кр – модульный коэффициент, определяемый по таблицам трехпа раметрического гамма-распределения С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля и по таблицам биномиальных асимметричных кривых обеспеченности.

Коэффициенты асимметрии назначаются следующим образом:

Коэффициент асимметрии для максимума весеннего половодья принимается равным удвоенному значению коэффициента вариации.

Коэффициент асимметрии для максимума летне-осенних паводков принимается равным:

для бассейнов р.Западная Двина Сs=2Сv.

Коэффициент асимметрии для бытового стока принимается равным утроенному значению коэффициента вариации.

Расход (Qп, л/с) открытого проводящего канала, формирующийся в его рассматриваемом сечении (створе) за счет поверхностного стока, определяю по формуле

Qп = qр Fв, (4.10)

где qр – модуль поверхностного стока расчетной обеспеченности для соответствующего гидрологического периода, л/(с·км2);

Fв – площадь водосбора относительно расчетного створа, км2.

При впадении в открытый канал выше расчетного створа закрытой проводящей сети общий его расход Q определяю как сумму расходов Qп и дренажного стока Qд.

Q = Qп + Qд . (4.11)

В этом случае рассчитываю модуль дренажного стока:

qд = 115,7 q , (4.12)

где qд – модуль дренажного стока, л/(сга);

q – средний за расчетный период приток воды к дренам, м/сут.

Дренажный сток (Qд, л/с) определяю умножением qд на водосборную площадь дренажной системы (Fд, га).

=4,98м3/с

=0,31м3/с

=1,19м3/с

=0,15м3/с

4.2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.2.1. Открытая проводящая и оградительная сеть.

Задачами гидравлического расчета открытой проводящей и оградительной сети являются: а) проверка и уточнение предварительных (минимальных) параметров поперечного сечения канала, полученных при построении его продольного профиля; б) определение минимальной и максимальной скоростей движения воды в канале для проверки на заиление, размыв и определения типов креплений его русла.

Исходными данными для гидравлических расчетов являются:

– расчетные расходы канала для периодов, приведенных в табл. 4.1;

– предварительно принятые параметры канала (гидравлический уклон i, равный проектному уклону его дна; ширина канала по дну b, м; заложение откосов канала m, коэффициент шероховатости n).

Расчеты выполняю общеизвестными в гидравлике методами.

Для определения зависимости глубины канала от его расхода нахожу значения расходов Q для различных глубин воды в канале hф и принятых его параметрах i, b, m, n.

В расчетах используются следующие формулы

; (4.13)

=0.01м3/с

; (4.14)

w=(1+1.5*0.1)*0.1=0.12м2

; (4.15)

=21.43

; (4.16)

R=0.12/1.36=0.08м

; (4.17)

=1.36м

, (4.18)

=0,25

Расчеты выполняю в табличной форме (пример в табл. 4.2.)

Т а б л и ц а 4.1. Гидравлический расчет открытого канала

h, м	, м2	, м	R, м	У	C	V, м/с	Q, м3/с
0,1	0,12	1,36	0,08	0,25	21,43	0,12	0,01
0,2	0,26	1,72	0,15	0,25	25,02	0,19	0,05
0,3	0,44	2,08	0,21	0,25	27,24	0,25	0,11
0,4	0,64	2,44	0,26	0,24	28,89	0,30	0,19
0,5	0,88	2,80	0,31	0,24	30,22	0,34	0,30
0,6	1,14	3,16	0,36	0,24	31,34	0,38	0,43
0,7	1,44	3,52	0,41	0,24	32,32	0,41	0,59
0,8	1,76	3,88	0,45	0,24	33,18	0,45	0,79
0,9	2,12	4,24	0,50	0,23	33,97	0,48	1,01
1	2,50	4,61	0,54	0,23	34,69	0,51	1,28
1,1	2,92	4,97	0,59	0,23	35,35	0,54	1,58
1,2	3,36	5,33	0,63	0,23	35,97	0,57	1,92
1,3	3,84	5,69	0,67	0,23	36,54	0,60	2,30
1,4	4,34	6,05	0,72	0,23	37,08	0,63	2,73
1,5	4,88	6,41	0,76	0,23	37,59	0,66	3,20
1,6	5,44	6,77	0,80	0,23	38,07	0,68	3,71
1,7	6,04	7,13	0,85	0,23	38,53	0,71	4,28
1,8	6,66	7,49	0,89	0,22	38,96	0,73	4,89
1,9	7,32	7,85	0,93	0,22	39,37	0,76	5,56
2	8,00	8,21	0,97	0,22	39,77	0,79	6,28
2,1	8,72	8,57	1,02	0,22	40,15	0,81	7,06
2,2	9,46	8,93	1,06	0,22	40,51	0,83	7,89

В расчетах приняты следующие исходные данные:

– ширина канала по дну b = 1 м;

– заложение откосов канала m = 1,5;

– коэффициент шероховатости n = 0,025;

– гидравлический уклон i = 0,0004.

В результате расчетов по данным колонок 1 и 8 таблицы 4.2 строю график зависимости h = f(Q), приведенный на рис. 4.1.

В результате расчетов по данным колонок 1 и 8 таблицы 4.2 строю график зависимости h = f(Q), приведенный на рис. 4.1. и определяю расчетные глубины воды в канале по полученным в результате расчета Q для расчетных периодов.

Затем анализируя данные колонок 7 и 8 в табл. 4.1 определяю расчетные скорости для расчетных расходов. Vmin=0.27м/с, Vmax=0,72м/с.

Вывод: минимальная скорость Vmin=0.27м/с превышает допустимую незиляющую скорость, максимальная скорость Vmax=0,72 м/с превышает пределы допустимой неразмывающей скорости (0,4…0,7), следовательно следует предусмотреть специальное крепление русла канала в виде одерновки.

4.2.2. Закрытые коллекторы.

Гидравлический расчет закрытого коллектора выполняется в целях определения изменения его диаметра в зависимости от нарастания водосборной площади и оценки скорости движения в нем воды. Расчеты проводятся в предположении, что коллектор работает полным сечением в безнапорном режиме. В этом случае порядок расчета коллектора из керамических труб состоит в следующем.

Минимальный диаметр начальной части керамического коллектора принимается равным 75 мм (0,075 м).

Расход воды, который обеспечит коллектор диаметра 75 мм (Q75, м3/с), вычисляется по формуле

, (4.19)

где – площадь живого сечения коллектора, м2;

С – скоростной коэффициент;

R – гидравлический радиус, м;

i – уклон коллектора.

Водосборная площадь коллектора с данным расходом будет равна

(4.20)

где f75 – площадь дренажа, обслуживаемая коллектором с диаметром 75 мм, га;

qд – модуль дренажного стока, л/(сга).

Имея значения f75 и зная схему расположения дрен на плане, легко определить длину участка коллектора диаметром 75 мм и точку перехода на следующий диаметр 100 мм. Аналогичным образом определяются длины участков коллектора с диаметрами 100, 125 мм и т. д.

Q	c	w	R	i	p	d	v	n	q	B	f	L
2,11	78,20	0,00	0,02	0,002	3,14	0,075	0,48	0,012	0,93	30	2,27	757,9
4,36	78,56	0,01	0,03	0,002	3,14	0,1	0,56	0,012	0,93	30	4,69	1562,9
7,64	78,84	0,01	0,03	0,002	3,14	0,125	0,62	0,012	0,93	30	8,22	2740,1
12,09	79,07	0,02	0,04	0,002	3,14	0,15	0,68	0,012	0,93	30	13,00	4334,9
17,82	79,26	0,02	0,04	0,002	3,14	0,175	0,74	0,012	0,93	30	19,17	6388,8
24,94	79,43	0,03	0,05	0,002	3,14	0,2	0,79	0,012	0,93	30	26,82	8939,8
43,73	79,72	0,05	0,06	0,002	3,14	0,25	0,89	0,012	0,93	30	47,02	15673,0
250,12	80,61	0,20	0,13	0,002	3,14	0,5	1,27	0,012	0,93	30	268,95	89648,9
2,59	78,20	0,00	0,02	0,003	3,14	0,075	0,59	0,012	0,93	30	2,78	928,2
5,34	78,56	0,01	0,03	0,003	3,14	0,1	0,68	0,012	0,93	30	5,74	1914,2
9,36	78,84	0,01	0,03	0,003	3,14	0,125	0,76	0,012	0,93	30	10,07	3355,9
14,81	79,07	0,02	0,04	0,003	3,14	0,15	0,84	0,012	0,93	30	15,93	5309,2
21,83	79,26	0,02	0,04	0,003	3,14	0,175	0,91	0,012	0,93	30	23,47	7824,7
30,55	79,43	0,03	0,05	0,003	3,14	0,2	0,97	0,012	0,93	30	32,85	10949,0
53,56	79,72	0,05	0,06	0,003	3,14	0,25	1,09	0,012	0,93	30	57,59	19195,5
1,50	78,20	0,00	0,02	0,001	3,14	0,075	0,34	0,012	0,93	30	1,61	535,9
3,08	78,56	0,01	0,03	0,001	3,14	0,1	0,39	0,012	0,93	30	3,32	1105,2
5,41	78,84	0,01	0,03	0,001	3,14	0,125	0,44	0,012	0,93	30	5,81	1937,5
8,55	79,07	0,02	0,04	0,001	3,14	0,15	0,48	0,012	0,93	30	9,20	3065,3
12,60	79,26	0,02	0,04	0,001	3,14	0,175	0,52	0,012	0,93	30	13,55	4517,6
17,64	79,43	0,03	0,05	0,001	3,14	0,2	0,56	0,012	0,93	30	18,96	6321,4
30,92	79,72	0,05	0,06	0,001	3,14	0,25	0,63	0,012	0,93	30	33,25	11082,5
176,86	80,61	0,20	0,13	0,001	3,14	0,5	0,90	0,012	0,93	30	190,17	63391,3

4.3. Проектирование увлажнения осушаемых земель

В курсовом проектировании использую предупредительное шлюзование, при котором сток воды в водотоке задерживается на фазе спада весеннего паводка, стабилизируя уровень воды на отметках, позволяющих вести весенне-полевые работы. С помощью данного приема создается объем воды, который постепенно используется на увлажнение не только в начале весны, но и насколько возможно в период вегетации растений. Для предупредительного шлюзования используют воды, стекающие с собственного водосбора мелиоративного объекта (так называемый местный сток) [3].

(4.21)

где l – расстояние между водоподпорными устройствами, м;

h – наиболее безопасный диапазон УГВ;

i – уклон поверхности земли.

l=0,5/0.0004=1250м

4.4. Организация поверхностного стока и агромелиоративные

мероприятия

4.4.1. Организация поверхностного стока

Организация поверхностного стока на объекте мелиорации представлена колодцами поглотителями, открытыми воронками, искусственными ложбинами стока, агротехническим приемом таким как глубокая вспашка, глубокое рыхление.

Ложбина стока применена для отвода поверхностных вод из естественного тальвега (тальвеговая). Вода из ложбины сбрасывается в колодец-поглотитель. [3].

Колодец-поглотитель устроен на системе и служит для отвода поверхностных вод, накапливающихся в плоском понижении.

Колонки-поглотители служат для отвода поверхностных вод в закрытую дренажную сеть из небольших по площади и глубине замкнутых понижений на мелиорированных землях.

4.4.2. Агромелиоративные мероприятия

Для повышения эффективности гидромелиорации земель и снижения ее стоимости осушение рекомендуется дополнять проведением комплекса агромелиоративных мероприятий.

Агромелиоративные мероприятия состоят из специальных агротехнических приемов, воздействующих на водный режим почв и способствующих своевременному отводу избыточных вод с осушаемой территории при ее переувлажнении, а также обеспечивающих накопление влаги в подпахотных слоях для использования ее сельскохозяйственными культурами в засушливее периоды.

В условиях Республики Беларусь проведение комплекса агромелиоративных мероприятий на почвах связного гранулометрического состава повышает урожайность пропашных культур на 20-30%.

На объекте применяется глубокое рыхление подпахотного слоя и глубокая вспашка. С помощью глубокого рыхления и вспашки, улучшаются водно-физические характеристики почв и их водный режим. [3]

4.5. Гидротехнические сооружения и дорожная сеть

Для обеспечения эффективного функционирования мелиоративная система оснащается необходимыми гидротехническими и другими сооружениями.

На данной системе запроектированы следующие сооружения:

– переездные (трубы-переезды);

– водорегулирующие (шлюз-регулятор);

– сопрягающие (дренажные устья);

– сооружения по организации и ускорению поверхностного стока (колодцы-поглотители, ложбины и воронки стока).

Переезды трубчатые ПТ.

Для переезда через канал в месте ого пересечения с дорогой предусмотрено строительство переезда трубчатого ПТ на канале.

Открытые воронки стока (рис. 4.1) запроектированы вдоль открытого канала для обеспечения сброса воды в канал из местных понижений, примыкающих к каналу.

Воронки стока.

Рисунок 4.1 - Открытая воронка.

Колодец-поглотитель

В настоящее время для отвода поверхностных вод из ложбин и замкнутых понижений рельефа в водоотводный дренажный коллектор рекомендуют облегченные колодцы-поглотители (организация разработчик РУП «Институт мелиорации РБ»). Колодцы-поглотители изготавливаются из полиэтиленовых труб диаметром 75-225 мм. Колодец-поглотитель работает следующим образом: во время снеготаяния или во время обильных дождей вода поверхностным стоком поступает к колодцу-поглотителю, скапливается в верхнем отстойнике и через перфорированную трубу, выполненную в виде решетки, и пористую муфту гаситель попадает внутрь и затем в водоотводный дренажный коллектор. Кроме того, почвенно-грунтовые воды поступают в объемный фильтр, устроенный вокруг перфорированной трубы, а затем внутрь колодца-поглотителя. Муфта-гаситель периодически промывается или заменяется. На данной системе установлен колодец марки КПП-4. В конструкциях имеется соединительный элемент, обеспечивающий защиту водоотводного дренажного коллектора от повреждения при аварийных ситуациях. Предлагаемые конструкции колодцев-поглотителей в полтора-два раза дешевле применяющихся в настоящее время железобетонных колодцев-поглотителей, а производительность труда при их установке возрастает в четыре-пять раз (рис.4.2 )

Рисунок 4.2 - Облегченные колодцы-поглотители.

Устье дренажное

Устье дренажное полиэтиленовое сборное. Облегченное сборное устье (рис. 4.3) предназначено для сопряжения водосбросного коллектора с откосом канала при осушении и реконструкции мелиоративных систем. (РУП «Институт мелиорации РБ»).

Область применения: новое строительство, реконструкция и ремонты мелиоративных систем. Дренажное устье предназначено для сопряжения водоотводного коллектора с откосом мелиоративного канала.

Описание: Дренажные устья выполнены из элементов полиэтиленовых труб диаметром 75-225 мм. Подключаются к водоотводному дренажному коллектору через муфты.

Устье состоит из устьевой трубы, водосбросного лотка-гасителя с анкером и соединительной муфты. УПС-1.0 имеет водосбросной лоток-гаситель длиной1 м.

Прогнозируемые результаты от реализации: данные конструкции имеют (на 10-15%), более низкую стоимость по сравнению с применяемыми в настоящее время. Производительность труда при их устройстве возрастает в 1,7 раза.

Рисунок 4.3 - Полиэтиленовое сборное дренажное устье.

Для подвоза семян, удобрений, горючего, вывоза собранного урожая, а также для эксплуатации мелиоративных систем и обеспечения транспортной связи на мелиоративной системе запроектирована полевая дорога.

Для полевых и эксплуатационных дорог без покрытия возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли или уровнем высокого стояния воды не нормируется; для возведения насыпи допускаются все местные грунты. Хозяйственные межхозяйственные дороги проектируют в зависимости от природных условий и интенсивности движения транспорта.

Предусматривают устройство съездов с дороги на осушенную территорию.

Усовершенствованные колонки-поглотители мелиоративных систем (РУП «Институт мелиорации РБ»).

Область применения. Новое строительство, реконструкция и ремонты мелиоративных систем. Колонки-поглотители служат для отвода поверхностных вод в закрытую дренажную сеть из небольших по площади и глубине замкнутых понижений на мелиорированных землях. Устраиваются на новой дрене при сгущении дренажа или на существующей – при дополнении дренажа водопоглотителями.

Колонки-поглотители состоят из трех элементов: верхнего – водоприемного, среднего – водопроводящего, нижнего – водоотводящего. В КПФ-1 верхний водоприемный элемент выполнен в виде ниши заполненной песчано-гравийной смесью (ПГС). Средний водопроводящий элемент совмещен с нижним водоотводящим элементом и имеет объемный фильтр из ПГС вокруг фильтрующей вставки, подключенной к дрене соединительными муфтами.

Данная конструкция имеет (на 9-33%), более низкую стоимость по сравнению с применяемыми в настоящее время. Благодаря повышенной пропускной способности одна новая конструкция заменяет от 4,4 до 15,6 шт. существующих колонок-поглотителей.

5. ОСВОЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ, ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ОБЪЕМЫ РАБОТ

5.1. Освоение мелиорируемых земель

Культуртехнические мелиорации – агромелиоративные и агротехнические приемы, направленные на улучшение агрофизических и технологических свойств почвы и ее поверхности с целью повышения эффективного почвенного плодородия и создания условий для высокопроизводительной работы сельскохозяйственной техники.

После расчистки площади от камней (20%), планировки поверхности, а также на чистых землях провожу первичную обработку почвы: отвальная вспашка, разделка пласта и прикатывание. Первичная обработка увеличивает доступ воздуха в почву, улучшает водный, питательный тепловой и микробиологический режимы почвы.

Затем производим окультуривание почвы. Одной из основных задач окультуривания почвы является создание глубокого (до 30 см) гумусированного пахотного слоя, обеспечивающего оптимальный питательный режим почвы, а также способствующего быстрому удалению избыточной влаги и созданию ее внутрипочвенного запаса как резерва. Такой слой можно создать путем углубления пахотного горизонта. При углублении в пахотный слой вовлекается почвенная масса нижних горизонтов с повышенной кислотностью, низкой биологической активностью, бедных элементами питания. По этой причине углубление в обязательном порядке должно сопровождаться внесением извести. [3]

5.2. Мероприятия по охране природной среды

5.2.1. Охрана почв

Предусмотренные мероприятия по осушению и освоению земель направлены на улучшение водно-воздушного режима почвы.

Производство земляных и культуртехнических работ в период строительства приведет к временному снижению в отдельных местах естественного плодородия почв. Древесно-кустарниковой растительности и обработка пласта создают благоприятные условия для развития эрозионных процессов.

Для наиболее рационального использования мелиорируемых земель предусмотрено:

1. минимально необходимое количество открытой сети;
2. расположение проектируемых каналов, дорог по возможности вдоль существующих дорог, коммуникаций;
3. полосы отвода земель под каналы и дороги приняты минимально необходимыми в соответствии с «Нормами отвода земель для строительства линейных сооружений».
4. сохранение растительного грунта при строительстве каналов и дорог с использованием его для подстилки на откосы каналов и дорог при креплении их посевом трав;
5. восстановление естественного плодородия почв, нарушенного в процессе строительства путем внесения повышенных доз минеральных и органических удобрений;
6. первичное окультуривание почв;
7. глубокое рыхление почв тяжелого мехсостава;

9 планировка площадей и организация поверхностного стока.

5.2.2. Охрана вод

Предусматриваемое использование органических и минеральных удобрений в с/х производстве в целях восстановления почвенного плодородия, нарушаемого мелиоративным строительством, первичного окультуривания земель. Ежегодного получения планируемых урожаев, а также возможное применение пестицидов в качестве химических средств защиты растений от вредителей, болезней и сорняков вызовет увеличение выноса в водоприемник биогенных веществ с дренажным и поверхностным стоком.

С целью охраны природных вод в проекте предусматривают:

- устройство прибрежной полосы, водоохраной зоны на расстоянии 50 м от реки;

- использование водных растений (роголистник, ряска, аир болотный)

по открытым каналам с обеих сторон сохраняются нераспаханные прибрежные полосы шириной 1 м.

нужно уделять особое внимание удобрениям:

1. подкормку весной проводить после сброса избытка влаги из верхнего 10-15 см слоя почвы;
2. максимально сокращать время от внесения удобрений до посева культур;
3. вносить удобрения на глубину не более 10-15 см.

для сохранения положительного баланса кальция и магния в почве необходимо систематически (1 раз в 4-5 лет) проводить известкование.

для предотвращения негативного последствия применения пестицидов необходимо:

1. строго соблюдать технологическую дисциплину на полях (дозы и сроки применения);
2. осуществлять обработку наземными технологическими средствами;
3. сочетать применение пестицидов с безопасными в экологическом плане агротехническими и биологическими мерами защиты растений от вредителей и болезней;
4. чередовать применение пестицидов с неодинаковым механизмом действия;
5. использовать данные службы погоды с тем, чтобы не проводить обработку посевов накануне выпадения осадков;
6. уменьшать почвенную кислотность. Что способствует сорбции ряда фосфорорганических пестицидов и тем самым предохраняет их вымывание.

5.3. Объемы основных мелиоративных работ

Таблица 5.1. Объемы основных работ по мелиоративной системе

Наименование работ и объектов	Единица измерения	Количество единиц
1. Строительство открытой сети
1.1. Протяженность открытой сети	км
1.1. Объем выемки грунта	м3
2. Строительство закрытого дренажа
2.1. Площадь закрытой сети	га	82.6
2.2. Суммарная длина дрен	м	32060
2.3. Длины коллекторов: d = 75 мм d = 100 мм d = 125 мм d = 150 мм d = 175 мм d = 200 мм	м м м м м м
3. Строительство сооружений и дорог
3.1. Сооружения на открытой сети: шлюзы-регуляторы переезды трубчатые воронки открытые	шт шт шт
3.2. Сооружения на закрытой сети: дренажные устья колодцы-поглотители колодцы-ругуляторы	шт шт шт
3.3. Искусственные ложбины стока	км
3.4. Дорожная сеть	км
3.5. Лесополосы	км

На основании полученных объемов работ и результатов проектирования составляется паспорт проекта.

Т а б л и ц а 5.3.2. Паспорт проекта

№ п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Количество единиц
	Площадь мелиорации: брутто нетто	га га
	Коэффициент земельного использования	КЗИ
	Способы осушения: закрытый дренаж: брутто нетто организация поверхностного стока: брутто нетто бульдозерная планировка	га га га га га
	Площадь увлажнения (нетто)	га
	Водоприемник	р.Дисна
	Открытая осушительная сеть	км
	Закрытая осушительная сеть в том числе: проводящая регулирующая	км км км
	Гидротехнические сооружения на открытой сети: смотровые колодцы переезды трубчатые воронки открытые	шт. шт. шт.
	Сооружения на закрытой сети: дренажные устья колодцы-поглотители	шт. шт.
	Искусственные ложбины стока	км
	Культуртехнические работы: вспашка и разделка пласта сводка кустарника глубокое рыхление	га га га
	Использование мелиорируемых земель: выращивание овощей	га

ЛИТЕРАТУРА

1. Природа Беларуси. Энциклопедия. Том II «Климат и вода» – Белорусская энциклопедия им.П.Бровки, Минск, 2010 г.
2. Сельскохозяйственная мелиорация методические указания по выполнению курсового проекта раздела «осушительные мелиорации» для студентов очной и заочной форм обучения специальности 1-74 05 01 – мелиорация и водное хозяйство. В.И.Вихров – УО «БГСХА», Горки, 2009 г.
3. Сельскохозяйственные мелиорации. А.П.Лихацевич, М.Г.Голченко, Г.И.Михайлов – «ИВЦ Минфина», 2010 г.
4. ТКП 45-3.04-8-2005.
5. Мелиорация и водное хозяйство. Введение в специальность: Учебное пособие / Н.Г.Голченко, Т.Д.Лагун, В.Н.Основин. Мн.Бестпринт, 2004.

Мелиорация участка переувлажненных земель