Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем

Содержание

Введение 3

1. Проект двойного регулирования водного режима 7

1.1. Общие сведения 7

1.2. Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем 10

1.2.1. Задание на разработку проекта и исходные данные 10

1.2.2.  Порядок  выполнения задания 11

1.3. Проект орошения овоще-кормового севооборота с подачей воды из реки. 23

1.3.1. Задание на разработку проекта, его обоснование и исходные данные 23

1.3.2. Проектирование оросительной системы и орошаемого севооборота 23

1.3.3. Программирование урожаев по водному и питательному режимам 24

1.3.4. Расчет режима работы и потребного количества дождевальных машин и насосных станций для выполнения полива на участке 29

1.3.5. Расчет экономической эффективности 34

Выводы и  рекомендации об эффективности  и  целесообразности создания мелиоративных  систем 39

Список литературы 40

ПРИЛОЖЕНИЯ 41

 

 

Введение

 

Наша профессия инженера-проектировщика по специальности «Садово-парковое и ландшафтное строительство» включает в себя благоустройство населенных мест и прилегающих к ним территорий, которые в большинстве случаев находятся в неудовлетворительном состоянии (имеются либо избыточное, либо недостаточное увлажнение; неровности рельефа; низкое естественное плодородие; засоренности ландшафтов).

Прежде, чем создавать  сады и парки на этих территориях  их необходимо окультурить с помощью  средств мелиорации. Поэтому  тема курсового проекта называется «Двойное регулирование водного режима почв».

Условия, необходимые для  роста и развития растений, определяется факторами жизни растений, их оптимальными значениями и соотношениями, действующими в соответствии с законами земледелия.  К этим незаменимым факторам относятся: свет, тепло, воздух, вода, питательные  вещества и реакция почвенной  среды.

Первые два фактора (свет и тепло) определяются природными условиями, и очень мало регулируется человеком. Зато остальные – значительно зависят и могут существенно им регулироваться.

Абсолютные значения и  процентные соотношения воды и воздуха  в почве определяются пористостью  и очень редко соответствуют  оптимальным значениям. Оптимальные  же значения пористости почвы в процентах  от объема почвы составляют:

- общей пористости    50-65

- капиллярной             35-40

- межагрегатной         15-25

От этих видов пористости зависит наличие воды и воздуха  в почве: в капиллярных порах  содержится капиллярная вода, которая  удерживается в них длительное время, а в межагрегатных порах содержится гравитационная вода, которая под силой собственной тяжести через 2-4 суток стекает в более глубокие слои почвы, а ее место занимает воздух.

 В зависимости от  наличия воды в почве устанавливаются  полная и наименьшая влагоемкости  почвы. 

Полная влагоемкость –  максимальное количество воды, которую  может вместить почва при условии заполнения водой всех пор.

Наименьшая влагоемкость – максимальное количество воды, которую  может удержать почва после свободного стекания гравитационной воды.

Оптимальными считаются значения:

- воды 60-80% ПВ

- воздуха 40-20% ПВ

Оптимальное наличие питательных  веществ, в мг на 100г почвы:

- азота             8-12

- фосфора       17-25

- калия            17-25

Оптимальная реакция почвенной  среды:

- по рН             6-8

- по Нг             1-2 мг-экв/100г

Природная обеспеченность почв факторами жизни растений далеко не соответствует оптимальным значениям  и для их регуляции требуется  вмешательство человека. При этом необходимо учитывать, что для различных культур требуются различные количественные значения и процентные соотношения факторов жизни растений, которые подчиняются законам земледелия.

Закон незаменимости факторов гласит, что урожайность культур  возрастает с увеличением факторов до тех пор, пока не пройдено состояние  оптимума.

Закон минимума – урожайность  культур ограничивается фактором, находящимся  в минимуме.

Закон взаимодействия факторов – при совместном применении факторов эффективность их повышается, и прибавка урожая бывает выше, чем сумма прибавок от этих же факторов, применяемых раздельно.

Закон возврата – факторы, выносимые с урожаем, должны восполнятся.

В Федеральном законе о  мелиорации земель дано такое определение: «Мелиорация земель – коренное улучшение  земель путем проведения гидротехнических, культуртехнических, химических, противоэрозионных, агролесомелиоративных, агротехнических и других мелиоративных мероприятий».

Водно-воздушный режим  почвы регулируется гидротехнической мелиорацией, питательный режим  и реакция почвенной среды  – химической мелиорацией, очистка  территории и окультуривание пахотного  слоя – культуртехничской мелиорацией.

Цель проекта – создать  на отведенных территориях оптимальные  условия для закладки и эксплуатации садов и парков.

Задачи проекта:

1. Регулирование водного, воздушного и питательного режимов почв с помощью гидротехнических и культуртехнических мелиораций.
2. Посев и уборка на участке предварительных культур с получением плановой урожайности.
3. Определение экономической эффективности и целесообразности проведения мелиоративных мероприятий.
4. Изучение возможных причин избыточного увлажнения, типов водного питания переувлажненных земель, методов и способов осушения.
5. Запроектировать на плане в масштабе 1:5000 все элементы дренажной осушительной системы с учетом будущего использования участка:

А) проводящую часть;

- главный магистральный  канал,

- закрытые транспортирующие  собиратели (коллекторы),

- коллекторы;

Б) регулирующую часть –  дрены;

В) оградительную часть  – нагорные каналы;

Г) дополнительные сооружения (дороги, мосты, трубы-переезды);

Д) поля и схему севооборота, обозначить границы полей, поставить  номера и площади.

6. Построение профиля  дна дрен, магистрального канала, коллекторов и транспортирующих  собирателей. 

 

1. Проект двойного регулирования водного режима
1. Общие сведения

Осушительные системы, применяемые  отдельно, бывают, малоэффективны, так  как служат короткий период (только до начала весенних полевых работ), т.е.  в начале вегетационного периода  растений. Во второй половине вегетации  растения чаще нуждаются в орошении, а не в осушении.

Поэтому на практике обычно применяют комплексные осушительно-оросительные системы двойного регулирования  водного режима, которые бывают наиболее выгодными.

Однако при проектировании таких систем необходимо учитывать  технические характеристики дождевальных машин, которые будут применяться  при орошении. Они чаще всего бывают определяющими при проектировании осушительной системы.

Определяющими факторами  дождевальных машин бывает ширина захвата  при поливе и технологии полива. От ширины захвата одного крыла дождевальной машины будут зависеть длина дрен, количество коллекторов и площади полей севооборота.

От способа осушения гончарным  дренажем зависит выбор оросительной системы. Она полностью напорная, подача воды и полив проводится под  напором от насосных станций, дождевальные машины забирают воду только из гидрантов.

Поэтому при проектировании осушительно-оросительной системы  двойного регулирования водного  режима необходимо сразу учитывать  особенности и осушительной и  оросительной систем.

В данном случае осушительная система закрытая, выполнена гончарным дренажем. Поэтому на участке, осушенным таким способом, во избежание разрушения дрен полив целесообразнее выполнять широкозахватными дождевальными машинами, например, ДКШ-64, ДФ-120.

Кроме основных правил расположения магистрального канала (по самым низким и по прямой линии), нужно учитывать ширину захвата дождевальных машин, которые будут орошать участок. Это могут быть ДКШ-64 с общей шириной захвата 800 м и ДФ-120 с шириной захвата 920м.

При проектировании системы  на плане по обе стороны от магистрального канала нужно оставить места по 0,5 см для расположения дорог и коллекторов, затем отмерить ширину захвата крыла  каждой машины (для ДКШ-64 – 8см, для  ДФ-120 – 9,2см), для прокладки напорных водопроводов и дорог оставить пространство по 0,5см, затем разместить второе дождевальное крыло каждой машины. Общая ширина захвата составит:

– магистрального канала с  дорогами    1см

– ДКШ-64 (8+0,5+8)                                16,5см

– ДФ-120 (9,2+0,5+9,2)                            18,9см

                         ИТОГО:                            36,4см

При орошении участка дождевальные машины должны ходить параллельно магистральному каналу от реки до нагорного канала, пересекая транспортирующие собиратели, что невозможно.

Поэтому транспортирующие собиратели, находящиеся в центре участка, должны быть не в виде открытых каналов, а  в виде закрытых коллекторов, диаметр  которых должен определяться дополнительным расчетом.

Дороги на участке должны располагаться с нижней стороны (по уклону) коллектора, не пересекать ни дрен, ни коллекторов. А при пересечении транспортирующих собирателей под дорогами должны располагаться железобетонные трубы – переезды.

Напорные трубопроводы на участке должны располагаться около  дорог и не должны пересекать ни дрен, ни коллекторов.

Длина дрен должна равняться половине ширины захвата одного крыла дождевальной машины. Под ДКШ-64 длина дрен должна быть 200м, под ДФ-120 – 230м.

Таким образом, осушительная система почти полностью зависит  от оросительной системы.

 

2. Проект осушения избыточно-увлажненного участка гончарным дренажем
1. Задание на разработку проекта и исходные данные

А. Составить проект осушения избыточно увлажненного участка  гончарным дренажем.

Б. Исходные данные.

1. Участок, изображенный  на плане, переувлажняется за  счет притока поверхностных вод со склонов прилегающего водосбора, замедленного стока атмосферных осадков и высокого стояния грунтовых вод, т.е. в избыточном увлажнении принимают участие атмосферный, делювиальный намывной и грунтовый тип водного питания.

2. водосборная площадь составляет 1000 га

3. почва участка – тяжелый  суглинок

4. расчетная интенсивность  атмосферных осадков (А) – 14мм/сут

5. коэффициент фильтрации (К) – 0.5 м/сут

6. коэффициент поглощения  воды почвой (µ) – 0,7 долей от  объема

7. коэффициент дренажного  стока (γ) –0,5 долей от объема

8. коэффициент водоотдачи (С) – 6 %

9. глубина заложения дрен (Н) – 1,1м

10. норма осушения (Z) –  0,5 м

11. продолжительность понижения  уровня грунтовых вод (Т) –  8 суток

12.гидролитическая кислотность  (Нr) – 4.6 мг-экв/ 100г почвы

13. содержание элементов  почве: азот (N) –2,2 мг/100г; фосфора (P₂O₅) –6мг/100г; калий (К₂О) – 7мг/100г.

14. глубина залегания грунтовых  вод после осушения равна глубине  заложения дрен – 1,1м.

1.2.2.  Порядок  выполнения задания

Необходимость устройства на участке осушительной системы объясняется высоким уровнем стояния   грунтовых вод при довольно значительном количестве ежегодного выпадающих осадков (причина избыточного увлажнения) и малым расстоянием между каналами, затрудняющими обработку почвы в двух направлениях.

Так как в избыточном увлажнении данного участка принимают участие  атмосферные, делювиальные и грунтовые  типы водного питания, то основными  методами осушения этого участка  являются:

• Ускорение поверхностного стока;
• Понижение уровня грунтовых вод;
• Перехват поступающего на осушаемый массив склонового стока.

Следовательно, основными  способами осушения данного участка  являются устройство открытых каналов, собирателей, дренажных систем, коллекторов, дрен и нагорных каналов.

Выбор такого вида дренажа, как гончарный объясняется доступностью материала дренажных трубок – глины, продолжительным сроком службы, низкими затратами на обслуживание, а также подходящими техническими характеристиками.

Гончарный дренаж представляет собой короткие глиняные или длинные пластмассовые секции труб, которые укладываются впритык, обычно по схеме «елочка», и засыпают в траншеях, предназначенных для сбора и отвода дренируемой воды. Пластмассовые трубы перфорированы и эластичны, поэтому при необходимости могут быть изогнуты. В ряде случаев используют недорогие бетонные дренажные трубы. Траншеи выкапывают глубиной 0,5 – 1м и шириной 0,3м, по возможности укладывая верхний и подпочвенный слои земли отдельно. Для обеспечения эффективного оттока воды уклон делают из расчета 1:40.

Расположение боковых  дренажных труб (идущих к центральной  трубе) зависит от характера почвы. В нашем случае это тяжелый суглинок, следовательно, их укладывают ближе на расстоянии 4,5м, диаметр труб, составляющий центральную ветвь системы, – 10см, боковых – 7,5см. Дно траншеи выстилают 5ти сантиметровым слоем крупного гравия или щебня, затем уложенные трубы засыпают бутовым камнем или гравием, по верху которого укладывается верхний слой земли (подпочвенный выбрасывают). Трубы укладывают впритык, что позволяет избыточной воде просачиваться в просвет между ними. Боковые трубы присоединяют к центральной под углом 60 градусов, для предотвращения засорения места стыка прикрывают керамическими плитками.