Материал: Formuly мелиорация

Расчет режима осушения

Глубина заложения дрен

в=a+h+d+βв_min; м

а - Норма осушения=0,6 м

h- прогиб кривой дисперсии, зависящий от механического состава грунта

h=0,25 м

d – внешний диаметр дрены=0,1 м

βв_min- осадки грунта в результате осушения;

β- коэффициент уплотнения грунта

в_min- мощность слоя данного грунта ( по заданию = 0,5м)

βв_min=β_л.с* в_л.с+ β_с.с *в_с.с=0,5*0,4+0,5*0,1=0,2+0,05=0,25

в=a+h+d+βв_min

в=0,6+0,2+0,1+0,25=1,15 м

Рисунок 2. Схема глубины заложения дрены.

Расчет расстояния между дренами

Примерное расстояние между дренами принимают : для песка 30-35 м, супеси 20-25 м, легкого суглинка 15-20 м, торфа 15-30 м.

Для расчёта расстояния между дренами формулу выбирают в зависимости от глубины заложения водоупора.

Так как Т=6 м, почвы торфяные, подстилающиепороды средний суглинок, значение В в диапазоне 20-35 м, используется формула Аверьянова:

В=2Н*

Кф- коэффициент фильтрации = 0,07 м/сут (по заданию)

q- модуль дренажного стока = 0,0044 (см. п. 3.1)

Т- расстояние от дрен до водоупора = 6 м

α- коэффициент висячести (0,1)

В=2*1,09=2,18=2,18*4,37= =9,5 м;

Н=в-0,6а=1,15-0,6*0,1=1,09 м

Рисунок 3. Схема для определения расстояния между дренами.

Гидравлический расчет элементов осушительной сети

Вертикальное сопряжение элементов осушительной сети

Глубина заложения дрен: если i ≥ 0,002 – дрена копирует поверхность, не заглубляем b_др^ист = b_др^уст = b_др^ср; если i ˂ 0,002 – дрену заглубляют с уклоном: b_др^ист = b_др^ср – Δb, Δb = iL/2, b_др^уст = b_др^ср + Δb.

Глубина заложения коллектора в истоке: b_к^ист = b_др^уст + d_внутр^кол + τ2, м, τ – толщина стенки трубы коллектора, м.

Глубина заложения коллектора в устье: b_к^уст = b_к^ист +l_к i_к, l_к – длина коллектора, м, i_к – уклон коллектора.

Глубина заложения МК: b_мк = b_к^уст + h_мк + Z, h_мк – глубина воды в МК, м (например, 0,5), Z – превышение устья коллектора над уровнем воды в МК (0,2 м).

Рис1. Сопряжение дрен с коллектором

Рис2. Глубина заложения дрены

Рис3. Глубина заложения коллектора

Рис 4.Сопряжение коллектора с магистральным каналом

Рис 5. Сопряжение канала с водоприемником

Расчет динамики влажности почвы и режима орошения

Величину нижнего предела оптимальной влажности устанавливают исходя из хозяйственных условий и отзывчивости растений на поливы.

Нижний оптимальный предел ( НОП) для минеральных почв, содержащих до 7-12% органических веществ, принимают в пределах 0,5 от суммы НВ ( наименьшей влагоемкости) и ВЗ ( влажности влагоемкости) и ВЗ ( влажности завядания).

Для почв, содержащих значительное количество органических веществ, его рассчитывают по зависимости:НОП = ( НВ + ВЗ) / 2

НВ- наименьшая влагоемкость, что является синонимом предельно полевой влагоемкости ППВ;

ВЗ- влажность завядания

Динамику влажности почвы определяют на основе подсчета баланса влаги в корнеобитаемом слое. Расчет водного баланса в верхнем метровом слое, т.е. до глубинызаложения дренажа, следует вести по формуле :

W_k = W_н + W + P + E_г + E

Wk и Wн – запасы воды в расчетном слое почвы на конец и начало расчетного периода, м³/га;

W – запас влаги в слое прироста корневой системы растений, м ³/га

P – используемые атмосферные осадки, м³/га

Eг – подпитывание корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами, м³/га;

E – водопотребление ( расход воды на транспирацию растениями и испарение с поверхности почвы), м³/га;

Запас влаги в слое прироста корневой системы за расчетный период определяется по формуле С.Ф. Аверьянова, измененной П.А. Волковским с учетом глубины проникновения корневой системы растений в почву глубины залегания грунтовых вод :

W = ПВ 1- Y/Hk( 1– (ВЗ_с/Пс)²)

ПВ – приращение полной влагоемкости в слое прироста корневой системы, м³/га;

П_с, ВЗ_с – средняя пористость и средняя влажность завядания, % к объему почвы в слое;У – расстояние о уровня грунтовых вод до середины слоя прироста корневой системы ( м) за расчетный период,которое можно определить по следующей формуле, вытекающей из:Y = hгрn – ( hгрn- 1 +  hkc/ 2)

Используемые атмосферные осадки вычисляются по зависимости:

Р = К * О_с

К – коэффициент использования осадков (0,7); Ос – осадки, мм.

Подпитывание грунтовыми водами вычисляется по формуле:

Е_г = Е₀ (1-h/Н_к)², где h – средняя глубина грунтовых вод за расчетный период, м; Е₀ – испаряемость; Н_к=1.

h = h_г-h_кс/2, где hкс – глубина распространения основной массы растений, м; hг – глубина грунтовых вод, м.

Испаряемость рассчитывается по формуле:

Е₀ = 2,5 * ∑t * 10

Водопотребление рассчитывается по формуле:

Е = 2,2 * ∑t * 10

Запасы влаги на начало первой декады вегетации обычно принимают равными ППВ. Для определения запаса влаги на начало следующей декады необходимо установить наличие избытка или недостатка влаги в коне предыдущей декады. Для этого влажность на конец предыдущей декады сопоставляем с верхним и нижним оптимальными пределами (ППВ и А) за тот же расчетный период.

1) Если W_к>ППВ, то необходимо рассчитать избыток:

И = W_к – ППВ( НВ)

Влажность на начало следующей расчетной декады принимают равной ППВ:

W_н^с = ППВ ( НВ)

2) Если ППВ>W_к>А, то запас влаги находятся в оптимальных пределах и влажность почвы на начала следующего расчётного периода определяется по формуле:

W_н^с=W_к^пред

3) Если W_к< А( НОП)- нижний оптимальный предел, то необходимо рассчитать недостаток:

Н = А – W_к

Максимальная норма увлажнения определяется по формуле:

W_max = ППВ - W_к

При поливе дождеванием рекомендуется следующие нормы увлажнения : на супесчаных почвах- 100-300 м³/га, суглинистых и глинистых – 150 – 400 м³/га, торфо –перегнойных –150 – 400 м³/га. Влажность на анчало следующей расчетной декады :W_н^с = W_к^пред + m, м.

Сроки, нормы полива и сброса избыточных вод

Проектирование оросительной части системы

Источником может служить река Лихоборка.

Оросительная способность реки (га) определяется по формуле:

W_ор= , где

Q_р– сток реки в меженный период (1300 л/с); К– коэффициент использования стока реки (0,3–0,5);q – гидромодуль, подача воды при круглосуточном орошении л/сек на га (0,5–1).

W_ор =

Площадь участка 120га

Вывод: так как площадь участка (120 га) меньше возможной площади орошения (1083 га) река Лихоборка пригодна как источник орошения.

Расчет режима орошения с/х культур

Изменение запасов воды ( м³/га) в активном слое почвы рассчитывают по уравнению водного баланса:

Е_п + Тр + h_ст + Ф = О + ∆W + Е г +W_к + М

Е_п – испарение поверхности почвы;

Тр – испарение растениями ( транспирация);

h_ст – сток воды по поверхности почвы;

Ф – фильтрация воды вертикально, ниже расчетного слоя почвы;

О – осадки

∆W – доступный запас воды в слое прироста корневой системы растений;

Ег- подпитывание активного слоя почвы грунтовыми водами;

W_к – конденсация водяных паров в порах почвы;

М – оросительная норма.

Сокращеное уравнение

Доступный запас влаги ( м³/га) в слое прироста корневой системы рассчитывают по зависимости:

∆W=100h_уαβ_нв K_н K_и

h_у – прирост корневой системы за декаду, м;

α – объемная масса почвы, г/см³;

β_нв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости в % от массы сухой почвы;

K_н – коэффициент насыщения почвы водой перед посевом;

K_и – коэффициент суммарного водопотребления

Верхний оптимальный предел( ВОП) характеризует потенциальную водоудерживающую способность активного слоя и при глубоком залегании грунтовых вод близок к наименьшей влагоемкости ( НВ), которая в зависимоти от механического сотава и структуры почвы равна 80 -90% полной влагоемкости.

Верхний оптимальный предел запаса воды в активном слое почвы ( м³/га) :

W_воп=100hαβ_нв

h – активный слой почвы, м

α – объемная масса;

β_нв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, % массы сухой почвы.

Верхний оптимальный предел запаса воды в активном слое почвы W зависит от биологических особенностей, фаз вегетации и глубины распространения корневой системы растений. Нижний оптимальный предел W_ноп соответствует объему воды в активном слое, ниже которого влажность не должна опускаться, так как произойдет снижение урожая орошаемой культуры. Его определяют по формуле:

W_ноп = 100hαβ_min

β_min – минимальная допустимая влажность почвы. Для повых культур 65%; для овощных – 70% НВ.

Максимальную поливную норму ( м³/га) определяют:

m = W_воп - W_ноп

Расчет полива по бороздам

Максимальный расход воды в м³/с определяют по формуле:

q_max = ω*υ_доп, где ω – площадь живого сечения, м²; υ_доп – максимально допустимая неразмывающая скорость воды в борозде, которая зависит от механического состава почв, что определяет степень сопротивляемости почвы размыву.

ω = φh, φ – коэффициент заложения откоса, h – глубина воды в борозде, м.

v = С; С- скоростной коэффициент; - гидравлический радиус, м; уклон орошаемого участка по направлению полива.

υ_доп =1/0,04 (h/ 2)^5/6 i^1/2;

h = 2( 0,04* υ_доп/ i^1/2) ^5/6

Длину борозды l определяют исходя из того, что борозда обслуживает площадь w = а * l, а – расстояние между бороздами.

При поливной норме м на эту площадь необходимо подать объем воды:

V = m*w = m*a*l/10 000

расходом q за время t , то есть, с другой стороны, объем воды можно выразить V = 3,6 q * t ( Коэффициент 10 000 появляется в результате перевода м² в га, так как а и l выражены в метрах, а поливная норма m – м³/га ( 1 га = 10 000 м²); коэффициент 3,6 получается при переводе времени t, выраженного в часах в секунды ( 1 час = 3600 с) и делению на 1000 ( для перевода м³ в л, так как 1м³ = 1000л)

тогда из равенства объемов m*a*l/10 000 = 3,6 q * t следует:

l = 36 000 q / (m * а), 36 000 – переводной коэффициент.

Для нахождения длины борозды по предыдущей формуле необходимо знать время полива t, которое зависит от проницаемости почвы. При поливе без сброса объем воды, подаваемой в борозду, должен соответствовать количеству воды, которое может впитаться почвой за время t со средней скоростью впитывания k_m по смоченному периметру х_о. Учитывая закономерности впитывания воды в почву по А.Н. Костякову:

V=mal/10 000= k_mx_ot = k_vx_ot^(1-α), м³

t=(mal/k_vx_o)^{( 1/ ( 1- α))}

Где k_v – начальная скорость впитывания, см/ч;

Α – показатель степени, изменяющийся от 0,30 до 0,80 в зависимости от свойств почвы и ее начальной влажности.

x_о =μh(1+φ²)^1/2

μ – коэффициент, учитывающий боковое поглощение воды в откосы борозды капиллярным путем.

Φ – коэффициент заложения откоса

Расход воды в полосу:

Qп=q*b= л/с

q – удельный расход воды на 1м ширины полосы (4-12л/с на 1м), b – ширина полосы (м).

3600*q*tп=mп*lп. tп – продолжит подачи воды на полосу при расчетной поливной норме слоем m, mп- слой воды в полосе, м.

Определение диаметра труб напорной оросительной сети

Подбор насоса и двигателя оросительной насосной станции

Оценка пригодности реки как источника

Расчет промывной нормы при засолении

Расчет лиманного орошения

Расчет полива сточными водами

Определение мертвого объема