Материал: Объекты ланд архитек

q=J!ht_e t '

где J! - коэффициент водоотдачи обрабатываемого слоя; h1 - мощность обра­

батываемого слоя, м; t - нормативное время отвода гравитационной воды из обрабатываемого слоя, сут; е- интенсивность испарения из обрабатываемого слоя, мjсут.

Нормативное время отвода гравитационной воды из обрабатываемого слоя t, сут, определяют по формуле

1 = 11Baгctgx

-=-з.j'r.k:==t(=е=+=Q2=:-) '

где В - расстояние между закрытыми собирателями, м; х - угол наклона

поверхности земли, рад; k 1 - коэффициент филырации обрабатываемого слоя, мjсут; q2 - интенсивность поступления воды в закрытый собиратель из под­ пахотного слоя, мjсут.

Угол наклона поверхности земли х, рад, определяют по формуле

2htfk:

х = -----====

В~е + q2 '

где h1 -мощность обрабатываемого слоя, м.

Интенсивность поступления воды в закрытый собиратель из подпахотного слоя qъ мjсут, определяют по формуле

4k2h2 ,

q2 = ----вг-

где k2 - коэффициент филырации подпахотного слоя, мjсут; h2 - мощность

подпахотного слоя, м.

В этих формулах отсутствует оценка влияния водопроницаемости засыпки. Для такой оценки бьvю предложено условие

k 3b ;::: l ,48 k 1h 1,

где k3 - коэффициент филырации засыпки, мjсут; Ь - ширина траншеи, м.

Приведем пример, когда ширина траншеи составляет 0,5 м, а мощность

обрабатываемого слоя составляет 0,25 м. Коэффициент филырации засып­ ки должен составлять k3 ;::: 0,74k1, а при уменьшении ширины траншеи до 0,1 м k3 ;::: 1,85k1• Отсюда наглядно видна роль ширины дренажных траншей и водо­

проницаемость засыпки.

3.7. Осушение земель при грунтовом водном питании

Осушение земель при грунтовом водном питании производится в основ­

ном путем понижения уровня грунтовых вод. По сплошности и равномерности

потока грунтовые воды можно разделить на сплошные потоки и жильные,

характеризующиеся неравномерным распределением грунтового потока. Пос­ ледние чаще встречаются на торфяных и слоистых минеральных почвах.

50

Скорость движения грунтовых вод v, мjсут, описывается уравнением (за­ коном) Дарси:

v = k/,

где k - коэффициент фильтрации, м/сут; 1- пьезометрический уклон.

Пьезометрический уклон определяют по отношению

1 = !!.h/1,

где tlh - разница напора в двух точках, м; / - расстояние между этими точка­

ми, м.

Если естественного дренирования почв на территории объекта недостаточ­

но, то применяют искусственное понижение уровня грунтовых вод с помо­

щью дренажа. Согласно современным теоретическим Представлениям грунто­

вая вода поступает в дрену по всему смоченному периметру, образуя линии

тока, перпендикулярные поверхности равного напора (рис. 3.13).

Основной причиной движения воды в сторону дрены является разность

напоров грунтовых вод в дрене и прилегающей грунтовой области фильтра­

ции. Разность напоров грунтовых вод создается в результате различного сопро­ тивления движению воды в дрене (малое сопротивление) и грунте (во много раз больше). Возникающий при этом градиент напора (гидравлический ук­ лон) и является энергетической причиной движения грунтового потока к дрене.

Всоответствии с этим проектируется дрена горизонтального дренажа (рис. 3.14). Коэффициент фильтрации минеральных почв зависит от гранулометриче­

ского состава, особенностей сложения почв. В торфах эта зависимость опреде­

ляется изменением плотности торфа в процессе осадки после осушения. По

данным исследований на низинных болотах после осушения коэффициент фильтрации уменьшается в 2- 3 и более раз.

~3,00

2

Рис. 3.13. Гидродинамическая схема притока воды к несовершенной (лежашей выше водоупора) дрене:

1 - линии тока; 2 - линии равного напора

51

1

Рис. 3.14. Поnеречный разрез типичной постоянной дрены горизонтального дренажа:

1- растительная земля; 2 - засыnка из круnного или среднеrо песка; З- фильтр-сеnаратор из геоткани; 4 - объемный фильтр из щебня твердых nород; 5 - гофрированная перфорированная дрена из П НД, П ВХ; 6 - прсфильтр дрены из геоткани; 7 - слой щебня донного фильтра; 8 - слой nеска донного фильтра

Водоотдачу почв и грунтов оценивают коэффициентом водоотдачи о, ко­

торый равен отношению объема вытекшей воды Vo к объему осушенной тол­ щи почвы VT:

о= Vo/V,..

При повышении уровня грунтовых вод значение коэффициента водоотда­

чи характеризует недостаток насыщения почвы, расположенной выше по­

верхности грунтовых вод. Процесс водоотдачи очень сложный и длительный. Коэффициент водоотдачи различен в различных грунтах:

При использовании систематического дренажа и равномерном расположе­

нии дрен осушающее действие дренажа зависит при прочих равных условиях

от типа водного питания, глубины заложения дрен и расстояний между ними (рис. 3.15). При этом минимальная глубина заложения дрен должна быть боль­ ше нормы осушения, зависящей от типа почв и вида растений.

Рекомендуемую минимальную глубину заложения дрен Ьшiп определяют по

уравнению

52

середины кривой депрессии над уровнем воды в дренах, м; h0 - расстояние

от дна дрен до поверхности воды в дренах, м.

Минимальную глубину заложения дрен в минеральных почвах лринимают, как правило, равной 1... 1,2 м, а в торфах (ввиду их осадки со временем) -

1,2 ... 1,4 м.

Приток грунтовых вод к дрене может происходить в различных условиях по-разному. Существует три схемы притока грунтовых вод к дрене:

• при близком залегании водоупора;

опри глубоком залегании водоупора;

опри промежуточном залегании водоупора.

При близком залегании водоупора траншея для укладки дрены прорезает весь

водоносный горизонт до водоупора. В этом случае поверхности равных напо­

ров можно принять плоскими, а площадь сечения - равной произведению текущей ординаты на единицу длины дрены.

Рис. 3.15. Схема осушительной сети при грунтово-напорном типе питания:

а - перехват и понижение напорных вод лов•1им каналом (дреной) и глубокими дренами; б -

перехват и понижение напорных вод ловчим каналом (дреной) и глубокими дренами, а также

ускорение отвода поверхностных вод закрытыми собирателями; 1 - водоупор; 2 - водоносный nласт; 3 - магистральный канал (река); 4 - слабопрониuаемый грунт; 5 - пьезометрический уровень до осушения; б - пьезометрический уровень после осушения; 7 - глубокая дрена; 8 - ловчий канал; 9 - закрытые собиратели

53

При глубоком залегании водоупора приток воды в дрену подразделяется на

две составляющие:

•приток из области, находящейся ниже уровня заложения дрены;

•приток из области, находящейся выше уровня заложения дрена.

Приток из области, находящейся ниже уровня заложения дрены, можно

определить, принимая линии равного напора близкими к окружности.

При промежуточном залегании водоупора и возрастании мощности водо­

носного пласта степень совершенства дрены (в результате ее последователь­

ного возвышения над водоупором) убывает. Для этого случая преможено учи­

тывать несовершенство дрены по степени вскрытия водоносного пласта вве­

дением специальной поправки:

Вп = ~BJ + (НвN)2 - H8 N,

где Влрасстояние между дренами, м; В0 _предварительное расстояние меж­

ду дренами, м; Нврасстояние от уровня воды в дрене до водоупора, м; N- поправка нанесовершенство дрен по вскрытию пласта, равная 2,941g2HJтr.d

(d - диаметр дрены, м).

Предварительное расстояние между дренами В0, м, определяют по фор­

муле

где qл - модуль дренажного стока или интенсивность инфильтрационного пи­

тания, м3/с, га; Hn- глубина от водаупора до поверхности грунтовых вод, м.

Исходя из этих теоретических представлений предложено много расчетных

формул, но рекомендуется пользоваться формулами, приведеиными в дей­

ствующих нормативах. Для расчета по этим формулам необходимо руковод­

ствоваться расчетной схемой, на которой показаны основные параметры по­

чвенно-грунтового профиля, заложение дрен и норма осушения (рис. 3.16).

Рассмотрим различные случаи проведения фильтрационных расчетов.

1. Фильтрационные расчеты горизонтального дренажа в однородных грун­

тах при атмосферном и грунтовом водном питании следует проводить по сле­ дующим формулам:

мя случая hd ~ ad/4-

(3.1)

(3.2)

где hd- расстояние от оси дрены до водоупора, м; ad - расстояние между дренами, м; L1 - общие фильтрационные сопротивления по степени и харак­

теру вскрытия пласта, м; Н - расчетный напор, м; Тп - проводимость плас­

та, м2/сут; qиинтенсивность инфильтрационного питания (средний за рас­

четный период приток к закрытым дренам, каналам), мjсут; k1 - коэффици-

54