Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА»

Курсовая работа

По дисциплине: Инженерная мелиорация

На тему: Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы

РУКОВОДИТЕЛЬ:

старший преподаватель Бобыльская В.А.

СТУДЕНТ:

заочная, Г — 14 — 002

Колтыгина Е.В.

Новосибирск 2015 г.

Часть I. Расчет элементов оросительной системы

1. Выполнить расчет режима орошения с учетом состава всех культур севооборота и построить укомплектованный график гидромодуля оросительной системы орошение севооборот придамбовый дренаж Предварительный расчеты для построения укомплектованного графика гидромодуля выполняется в табличной форме:

2. На листе формате А4 в масштабе 1:50 000 начертить план оросительной системы с самотечной или с механической подачей воды, соотношение сторон орошаемого массива 2:1. (рисунок 1)

В состав оросительной системы включить источник водоснабжения (река или водохранилище), постоянный магистральный канал, временные распределители и оросители.

Расстояние между распределителями принять 1000, 1100 или 1200 м, а расстояние между оросителями — 400, 500 или 600 м, количество распределителей и оросителей принять в зависимости от плановых размеров и конфигурации орошаемого массива.

Каналы оросительной системы принять трапецеидального сечения, без облицовок, в полувыемке-полунасыпи:

Грунт по заданию — суглинок.

Уклон канала — 0,0018.

Заложение откосов: m1 = 1,50; m2 = 1,25.

Коэффициент шероховатости n= 0,019

Ширина магистрального канала по дну b1= 1 м Оросительная ширина распределителя в = 1 м Длина магистрального канала L= 10 800 м Длина оросителя L= 1200 м Длина распределителя L= 5400 м

3. Выполнить гидравлический расчет каналов оросительной системы Определим поленый расход магистрального канала из условий пропуска максимального расхода:

где максимальный гидромодуль оросительной системы, л/(сга)

— общая площадь орошаемого массива, га Определить величину фильтрационных потерь канала на его рабочую длину:

Lдлина магистрального канала в км,

? — процент потерь расхода на 1 км длины канала:

А= 0,7; m= 0,3

Определить расчетный расход магистрального канала с учетом компенсации потерь воды на фильтрацию:

Определить расход распределителя считая, что одновременно работает 0,5 из запроектированных, а расход из магистрального канала распределяется равномерно между всеми выходящими из него распределителями:

Определить расход оросителя считая, что одновременно работают 0,5 из запроектированных на один распределитель, а расход распределителя распределяется равномерно между всеми оросителями:

Методом линейной интерпретации определить глубину воды в магистральном канале.

Способ линейной интерпретации — вычисляют и при произвольных значениях h1 и h2. Если <<, то при заданной ширине канала:

h=h2+(h2 — h1)

h= 0,9+(0,9 — 0,7)·

Расчет выполняют в табличной форме:

Определить размеры распределителя по заданной относительной ширине канала в. При у=0,2 для трапецеидального канала:

Откуда находим h=, м

hрп==0,75,м ширина канала определяется: b1=в· h

b1=1· 0,75=0,75, м Определить размеры оросителя, считая его поперечное сечение гидравлически наивыгоднейшим.

Гидравлически наивыгоднейшим сечение называется такое, у которого при заданной площади поперечного сечения щ и уклоне i расход Q оказывается наибольшим.

Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения отношение вгн=b1/h, определяется по формуле

вгн=

вгн=

Если принять коэффициент С по Маннингу С=

то формула Шези примет вид где коэффициент А=

Далее находим

hор=,

hор=

ширина оросительного канала b1=в· h,

b1=0,61· 0,44=0,27 м Определить строительные размеры каналов и высоту насыпи из условий обеспечения баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпи).

Ширину насыпи по гребню b2 принять b2=b1 для каждого канала соответственно Ширина насыпи b2 = 0,5м — магистрального канал и b2 = 0,3м — распределительного и оросительного канала.

Строительные размеры определяются по формулам:

НСТ = h0 + Дt, м ВСТ = b1 + 2· НСТ·m1, м Превышение гребня дамб каналов над максимальным уровнем воды принимают по таблице.

Магистральный канал: НСТ = h0 + Дt = 1,02 + 0,30 = 1,32(м) и ВСТ = b1 + 2· НСТ·m1 = 1 + 1,32· 1,5·2 = 4,96(м).

Распределительный канал: НСТ = h0 + Дt = 0,75 + 0,20 = 0,95(м) и ВСТ = b1 + 2· НСТ·m1 = 0,75 + 2· 1,5·0,95 = 3,6(м).

Оросительный канал: НСТ = h0 + Дt = 0,44 + 0,20 = 0,64(м) и ВСТ = b1 + 2· НСТ·m1 = 0,27 + 2· 1,5·0,64 = 2,19(м).

При обеспечении баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпей) высота насыпи/определяется по зависимости:

м

где М = (2b2 + b1 +2m1H).

Магистральный канал:

Ммаг.к. = (2b2 + b1 +2m1Hмаг.к.) = 2· 1 +1 + 2· 1,5·1,32 = 6,96.

Распределительный канал:

Мрасп.к. = (2b2 + b1 +2m1Hрасп.к.) = 2· 0,75 + 0,75 + 2· 1,5·0,95 = 5,1

Оросительный канал:

Мо.к. = (2b2 + b1 +2m1Hо.к.) = 2· 0,27 + 0,27 + 2· 1,5·0,64 = 2,73.

Построить поперечные профили магистрального канала, распределителя и оросителя. (рисунок 2)

Выполнить проверку устойчивости каналов на возможность размыва потоком — вычислить скорость течения в канале и сравнить с допустимой. Если V0

где щ0 = b1· h0 + m1· h02.

Магистральный канал:

щ0 = b1· h0 + m1· h02 = 1· 1,02 +1,5· (1,02)2 = 2,58 м².

V0<, следовательно магистральный канал Распределительный канал:

щ0 = b1· h0 + m1· h02 = 0,75· 0,75 + 1,5· (0,75)2 = 1,41 м².

V0<, из чего следует распределительный канал Оросительный канал:

щ0 = b1· h0 + m1· h02 = 0,27· 0,44 + 1,5· (0,44)2 = 0,41 м².

V0<, из чего следует оросительный канал

4. Выполнить расчет длины камеры отстойника в составе водозаборных сооружений оросительной системы по методу В. С. Лапшенкова Отстойники оросительных систем предназначены для для задержания мелкопесчаных и илистых наносов. Они представляют собой расширенные участки канала трапецеидального сечения с коэффициентом заложения откосов от 1,5 до 3,0

Отстойник проектируется в составе узла водозаборных сооружений с расходом

м3/с

м3/с Транспортирующая способность потока в защищенном канале (сu)0кан, кг/(с· м2) и мутность потока в реке сi0, кг/м3, данные о механическом составе наносов принять по заданию.

Гидравлическая крупность наносов при температуре 15 °C представлены в таблице:

По данным таблицы строим графики характеристик наносов при их осаждении в отстойнике (рисунок 2а и 2б).

Назначаем скорость в отстойнике (по заданию) и глубину потока в нем H, м. Тогда площадь живого сечения Принимаем поперечное сечение отстойника трапецеидальным с коэффициентом заложения m1, тогда ширина отстойника по дну

bотст

bотст

umax канн — гидравлическая крупность наиболее крупных частиц, допускаемых в канал, определяем по графикам зависимости с = и с = (рисунок 2а и 2б).

umax канн= 0,061.

Расчет ведется в табличной форме:

Часть II. Расчет элементов осушительной системы Выполнить расчет элементов горизонтального придамбового дренажа не совершенного типа — определить суммарный приток фильтрационных вод в дрену и необходимый диаметр трубы для его пропуска.

Порядок расчета:

Расход воды в дрену определяется уравнением q= qд + q1 + q2 + q3 + q4, м3/сут Расход воды через однородную дамбу приближенно можно опредедить по формуле

qд = Кд

где л=- коэффициент учитывающий крутизну откоса., д = (hд — d)· m1 + + hд· m2, м д = (22 — 24)· 4 + 13 + 24· 3,5 = 105, м л=

qд =

Расход воды со стороны берега

qб =q1+q2= Косн, где n1 — коэффициент среднего значения длин линий тока

n1=

м Т = H — h1= 11,6 — 4,8= 6,8, м

= => n1= 1

qд= 19,251,9

Расход воды со стороны подтопления площадки

qплщ =q3+q4= Косн

n2= ,

R = h2/tgб = 2,9/0,043 = 67,44

h2= h1 — hно= 4,8 — 1,9 = 2,9, м

=> n2 = 1,17

qплщ = 19,2

q = 30,75 + 4,79+51,9=87,44

Расход воды на 200 п. м дрены

Q200 =

Q200=

Определение диаметра дренажных труб Обозначаем расход воды в трубе при полном ее заполнении Qп, а при неполном Qнп. Скорости соответственно будут Vп и Vнп.

Расход Qнп равен расчетному притоку воды в дрене. Расход Qп при заданном диаметре трубы можно определить по формуле Шези

Qп == 0,314·, для труб обычно n = 0,013

Qп= 0,314· ·= 0,340

При диаметре d= 500 мм, i = 0,003

A= =0,6 => h/d = 0,55

В =, берем из графика В=1,05

Vп=

Vнп = В· Vп=1,05·1,06=1,11

Дрены-коллекторы разбиваем на участки и определяем полный расход фильтрационной воды на эти участки Водозахватной способностью дрены называется количество воды (м3/сут), которое может профильтровать из грунта в 1 погонный метр дрены без разрушения структуры породы.

Для нормальной работы дренажа его водозахватная способность qЗХВ должна несколько расчетный расход qРСЧ. qЗХВ > qРСЧ.

При односторонним движении потока qЗХВ можно определить из уравнения.

где h — глубина заполнения трубы, b — ширина дренажной обсыпки в основании b = dтрубы + 2· Дb, примем Дb = 0,1 м.

vД = 19,5· vK, м/сутки.

vД = 19,5· v7,1 = 51,96 (м/сутки).

Водозахватная способность на всех участках головного дренажа соблюдаются без разрушения структуры породы.