Мелиорация земель. Поверхностный способо полива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчет элементов  техники полива по бороздам.

Наибольшее распространение  из всех типов борозд имеют проточные  длинные  борозды.

Расчет ведется из условия  равномерного движения воды по борозде.

Глубина воды в борозде  определяется из зависимости:

h = 2( ) ^1.2 = 0.25 м                                                       (8)

Расход воды в борозду, м³/с, рассчитывается так:

при ширине борозды по дну  b=0 и заложении откоса m=1,5

ω = m*h² = 1.5*h² = 0,001 м²/с

Продолжительность добегания  воды по борозде t,ч, при условии впитывания расчетной поливной нормы определится:

t =              (9)

Где а-расстояние между осями  борозд,м. Принимается равной 0,6-0,7 м  для легкопроницаемых  почв и 0,8-0,9 м для тяжелых почв;

      Β- площадь  впитывания на участке борозды  длиной 1 м, м²;

= B + λ*h при b = 0; m = 1.5

= λ*h = 1.8 λ*h = 0,11 м²

где h-глубина воды в борозде, м;

         - коэффициент, учитывающий капиллярные  свойства почвы. 

Принимается в следующих  пределах: для тяжелых почв-2,5; для  средних-2,0; для легких-1,5.

Длина борозды определяется из основного уравнения поверхностного полива.

L =     (10)

где  q- расход в борозду,м³/с;

t-продолжительность добегания воды, выраженная в секундах;

m-поливная норма,м³/га;

                а-межбороздноерасстояние,м.

 

 

3. Проектирование внутрихозяйственной сети. Организация орошаемой территории.

 

3. Проектирование полей севооборота и временной оросительной сети.

На планшете размещают  два одинаковых севооборотных участка. Если севообороты имеют овощное  или овоще-кормовое направление, масштаб  планшета 1:10000. Определяют площадь проектируемого орошаемого участка в границах планшета: это валовая площадь Fвал. Из этой площади включают участки, которые не могут быть использованы под орошение (бугры, овраги) и получают орошаемую площадь брутто Fбрутто. Это будет суммарная площадь брутто двух севооборотных участков. Поделив ее пополам, получим площадь одного севооборотного участка Fcев.уч. Площадь брутто одного поля севооборота,га:

 

Поле севооборота –  это и есть поливной участок, т.е  часть орошаемой площади, которая  ограничена постоянными линейными  сооружениями и в пределах которой  совершается полный цикл всех агротехнических  мероприятий, начиная от посева и  кончая уборкой.

Площадь поливного участка, или поля севооборота, зависит от вида севооборота и примерно соответствует:

в зерновом севообороте 80-1000 га;

в кормовом севообороте 40-60 га;

в овощном севообороте 25-35 га.

При этом необходимо, чтобы  минимальный размер стороны поля был не менее 400м в зависимости  от условий механизации сельскохозяйственных работ. Подача воды в полосы или борозды, нарезанные на поле, осуществляется или  только из временных оросителей, или  из временных оросителей и выводных борозд. Длина временных оросителей при поперечной схеме принимается  в пределах 400 -800м, а при продольной 400-1200 м. Пропускная способность временных  оросителей округляется до ближайшего стандарта: 60,80,100,120 л/с. Расстояние между  временными оросителями при поперечной схеме равно длине поливных борозд или полос.  Длина поля принимается кратной длине поливных борозд или полос, а ширина поля равна площади поля брутто, поделенной на принятую длину. При этом ширина поля должна быть  более 800-1000м. При продольной схеме расстояние между временными оросителями равно длине выводной борозды. Выводные борозды в зависимости от конкретных рельефных условий имеют борозду 70-120 м.

4. Проектирование внутрихозяйственной оросительной и сбросной сети, дорог, лесополос и сооружений.

Каждый севооборотный  участок имеет самостоятельный  хозяйственный распределительный  канал. Он трассируется обычно на наиболее повышенным или водораздельным участкам севооборота; при небольшом уклоне он может идти по уклону местности, при уклонах более 0,004 его лучше трассировать под некоторым углом к горизонталям. В зависимости от размеров и площади севооборотного участка длина хозяйственного распределителя может быть от 1,0 до 2,0-2,5 км, при этом необходимо стремиться к максимально возможному сокращению. Из хозяйственного канала вода подается в участковые распределители. Нужно чтобы участковый распределитель обслуживал одно поле. Временные оросители забирают воду  из участковых распределителей. Каждый севооборотный участок должен иметь свой внутрихозяйственный сбросной канал. Он трассируется в нижней части участка, объединяя концевые сбросные сооружения участковых распределителей. Если проектируется два севооборотных участка. То такой массив имеет два хозяйственных сбросных канала, которые по возможности за пределами участка объединяются в один, отводящий сбросные воды или в коллектор, или в естественный водоприемник, которым может быть река, балка, овраг. На орошаемом массиве проектируется также дороги и лесополосы, а каналы оборудуются ГТС. Дороги на массиве бывают трех типов: внутрихозяйственные, полевые и эксплуатационные. Ширина дорог принимается: полевой и внутрихозяйственной – 6,0 м, эксплуатационной-6,5м. Дороги проектируются вдоль постоянных каналов, вдоль полей. Ширина лесополос, проектируемых вдоль каналов составляет 5 м. Лесополосы, проектируемые по границам севооборотных участков и оросительного массива, имеют ширину 6-8 м.

3.3  Определение  коэффициента земельного использования  (КЗИ)

Определение КЗИ производится после того, как запроектирована  оросительная, сбросная, дорожная сеть, лесополосы и установлены размеры  поперечного сечения каналов  всех порядков. Коэфициент земельного использования определяется по зависимости

Под отчуждением понимается отвод части земли под каналы, дороги, лесополосы. Для определения  площади отчуждений необходимо знать длину и ширину постоянных и временных каналов, дорог и лесополос. Предварительно можно принять следующие величины ширины полосы отчуждения по элементам оросительной сети: временный ороситель-1,5-2,0 м; сбросной канал-2,5-3,5 м; хозяйственные и участковые распределители-3,0-3,5м. КЗИ определяется и для каждого поля, и для севооборотного участка в целом. КЗИ должен быть для оросительной системы с открытой сетью каналов не менее 0,80-0,85.

где F_нетто - площадь участка нетто, га;

F_брутто - площадь участка брутто, га.

Она складывается из F и площади отчуждений.

 

 

 

 

3. Гидравлический расчет оросительной сети.

Целью гидравлического расчета  является определение пропускной способности  каналов, их гидравлический и строительных параметров и высотная привязка каналов.

 

 

4.1. Определение  расходов воды в каналах.

Достаточно установить расходы  в каналах расчетной трассы, за которую принимают последовательную цепочку каналов, соединяющих место  водозабора с наиболее удаленным  поливным участком орошаемого массива. Определение расходов начинают с  установления расхода на севооборотный  участок. Расход нетто на севооборотный  участок,л/с, определяется следующим  образом:

 

Q^нетто_сев.уч. = q_max.ук.*F^брутто_сев.уч.*КЗИ = 0,36*500*0,94 = 169,2 л/с    (12)

 

  где  qмах.ук– максимальная ордината укомплектованного графика гидромодуля, л/(с∙га)

Fсев.уч– площадь севооборотного участка брутто, га.

 

Расход подаваемый на севооборотный  участок, в зависимости от его  величины пропускают по одному или  по двум участковым распределителям. Если расход Qсев.уч меньше 300л/с, его обычно не дробят на несколько участковых распределителей, а пропускают по каждому участковому по очереди. Расход воды во временном оросителе л/c:

Q^брутто_в.о. = Q^нетто_сев.уч./n*n_в.о. = 169,2/0,95*2 = 89,05 л/с      (13)

 

Если одновременно работает только один участковый распределитель:

 

Q^брутто_в.о. = Q^нетто_сев.уч./2n*n_в.о. = 169,2/0,95*2 = 44,53 л/с     (14)

 

 Нормальный расход  воды в участковом распределителе, л/c, определяют:

 

Q^нетто_у.р = 89,05*2 = 178,1 л/с         (15)

Нормальный расход воды брутто в участковом распределителе:

Q^брутто_у.р = Q^нетто_у.р + S_у.р. = 178,1 + 0,036 = 178,136 л/с     (17)

 

S_у.р = (δ*l_х.р.* Q^нетто_у.р)/100 = (0,026*0,78*178,1)/100 = 0,036

 

где δ - относительные потери воды в канале, выраженные в процентах от расхода нетто на длине канала в 1 км;

l_у.р  - длина участкового распределителя, км;

Q^нетто_у.р - расход нетто участкового распределителя, л/c.

Величина δ, % на 1 км, определяется по формуле А.Н. Костякова

δ = A/(Q^нетто_у.р.*m) = 1.9/(178.1*0.4) = 0.026       (18)

 

где  Q  - расход нетто участкового распределителя м³/c.

Нормальный расход нетто  хозяйственного распределителя, л/с, определяется так:

Q^нетто_х.р. = n* Q^брутто_у.р = 1*178.136 = 178.136 м³/с     (19)

 

 

где  Qур– фактический расход брутто участкового распределителя;

n- количество одновременно работающих участковых распределителей. Нормальный расход брутто хозяйственного распределителя определяется аналогично тому, как это делалось для участкового распределителя:

Q^брутто_х.р = Q^нетто_х.р. + S_х.р.= 178,136 +0,143 = 178,279 м³/с     (20)

где S_х.р. – потери расхода воды на фильтрацию по длине хозяйственного распределителя, л/c.

В проекте необходимо определить кроме нормальных и минимальные  расходы. Минимальные расходы устанавливаются для участкового и хозяйственного распределителей. В общем виде минимальный расход любого канала внутрихозяйственной сети по такой методике определяется так:

Q^min = Q^норм*(q_min^у.к./ q_max^у.к) =  178.207*(0.12/0.36) = 58.81

Q^норм = 178.207

 где  Q^min – расчетный минимальный расход канала л/c;

Q^норм – расчетный нормальный расход этого же канала, л/c;

q_min^ук. – минимальная ордината укомплектованного графика гидромодуля, л/(с∙га);

q_max^ук.– максимальная ордината укомплектованного графика гидромодуля, л/(с∙га).

 

4.2 Гидравлический  расчет каналов.

Гидравлический расчет каналов  проектируемой оросительной системы  производится для случая равномерного движения жидкости в открытом русле. Как правило, форма поперечного  сечения каналов указывается  с технологией их строительства  и является трапецеидальной  формы. Расчет каналов дается параллельно  с построением их продольного  профиля. В проекте необходимо произвести гидравлический расчет каналов, входящих в расчетную трассу, т.е. хозяйственного и участкового распределителей  и временного оросителя. Основным расчетным расходом является нормальный стандартный расход. Исходными данными для гидравлического расчета канала оросительной сети являются: 1) расход воды Qнорм.стандарт. л/c;     2) уклон местности по трассе канала. Коэффициент шероховатости для каналов в земляном русле принимается в следующих пределах: временные оросители – 0,030; участковые и внутрихозяйственные распределители – 0,0275; сборные железобетонные лотки- 0,012-0,015.  Расчет по нормальному расходу производится с целью определения гидравлических элементов канала, соответствующих нормальным условиям его работы. Зная заложение откоса m, ширину b, для каждого значения глубины h вычисляют площадь живого сечения     , м², смоченный периметр   ,м, и гидравлический радиус R, м, используя формулы

Расходную характеристику K, м³/с, для разной глубины наполнения канала вычисляется по формуле :

По вычисленным значениям  К и принятым значениям глубины  воды h строят график зависимости расходной характеристики от глубины воды в канале. Определяем фактическую расходную характеристику для Qи Q   по формуле:

 Определяют фактическую  скорость движения воды в канале, м/c по формуле:

Эту скорость сравниваем с  критическими скоростями на размыв и  заиление. Критическая скорость на размыв, м/с, может определяться по формуле  К.А.Гиршкана

К зависит от механического  состава грунта и для суглинков  принимается 0,57-0,68. Для грунтов среднего и тяжёлого механического состава  она изменяется при глубине потока до 0,5 м в пределах 0,44-0,71 м/с

Если V_факт > V_разм, значит с таким уклоном канал проектировать нельзя во избежание размыва его сечения. В этом случае производят пересчёт канала на меньший, критический уклон. Чтобы определить новый уклон, принимаем критическую скорость на размыв за фактическую.  В то же время из уравнения расхода   V = Q/m  Отсюда   _м². Находим величину h.

         (21)

Определяют смоченный  периметр, гидравлический радиус и  скоростной коэффициент С. Найдём новый  уклон

            (22)

Так как уклон канала меньше уклона местности, канал будет иметь  сопрягающие  сооружения в виде перепадов  или быстротоков. Фактическая скорость воды в канале, соответствующая минимальному расходу воды в нём, сравнивается с допустимой скоростью на заиление. Должно выполняться условие V_факт ≥ V_заил

Критическая заиляющая скорость определяется по формуле С.Х.Абольянца

где R - гидравлический радиус

или по формуле С.А. Гиршкана 

где А – коэффициент, зависящий от гидравлической крупности наносов, для

каналов, оросительных систем при гидравлической крупности менее 1.5 мм/с

он равен 0,33. Минимальная скорость не должна быть менее 0,3 м/с.

 

 

 

b, м	h, м	w, м2	Z, м	R		C	K, м3/с	Kф
Временный ороситель
0.4	0.3	0.21	1.25	0.17	0.41	1.57	0.14	1.3
	0.4	0.32	1.53	0.21	0.46	1.66	0.24
	0.5	0.45	1.81	0.25	0.49	1.73	0.38	0.67
Участковый распределитель
0.8	0.3	0.33	1.65	0.20	0.45	1.64	0.24	1.1
	0.4	0.48	1.93	0.25	0.50	1.73	0.42
	0.5	0.65	2.21	0.29	0.54	1.80	0.63	0.58
Хозяйственный распределитель
1	0.3	0.39	1.85	0.21	0.46	1.66	0.3	1.1
	0.4	0.56	2.13	0.26	0.51	1.75	0.5
	0.5	0.75	2.41	0.31	0.56	1.83	0.77	0.58