Ремонт оросительной системы
Страница 16
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 - s) + (a - a1)m + (р - е)t; /1/
s = 0,8 .0,9, m = 0,056 ÖК3 Öв-НР, t = 20 сут;
W
q = t ; /2/
Нр = в - а1 - 0,6а ; /3/
Мв = Нр - Мн + Мg ; /4/
Т = 0,5К1вМв + КнМн ; /5/
S(К1М1 + К2М2 + К3М3)
Кв = b3 ; /6/
q mв
Нр = Нр - Cos b К¢в ;
Т 2Mg Mв
L нд = pКН pD 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/
tT _
В = 4 (ÖL2нg + 4m 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:
m Barctn x
t = 3 Ök1(e - q2) /12/
2h1 Ök1
x = B Öe+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 + S 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 = (m 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:
pКn(Н2 - h2)
Q = ln 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 /:
pKП 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/; h - m
i - объемная льдистость i = i0 + i¢ (i = 0,917 , где h - объёмная пористость, m - коэффициент водоотдачи;
/0,458 l0 + 0.175¡0 + 1,013 Wm/t ,
i¢ = 73,2
где t - абсолютная величина средней отрицательной температуры
мерзлого слоя грунта;
¡0 - объемная масса грунта в сухом состоянии, г/см3;
Wm - 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; h = ------ = 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 Кm
По графику при i = 0,913, n = 0,39 и h 1,66 находим a17 = 4,8 х 10-3. Таким образом Км = 0,7 м/сут.
2. Расчет времени оттаивания грунта до верха хорошо фильтрующей засыпки по формуле:
4lT 2E E + 0,5Cг Br ,
h = Cг t Cг b E
где: lT - коэффициент теплопроводности грунта в талом состоянии,
кДж/м сут град;
Сг - теплоемкость талого грунта, отнесенная к единице объема;
кДж/м3 град;
t - время, сут;
b - тангенс угла наклона осредняющей прямой
хода среднесуточных температур поверхности грунта, град/сут