Проектирование осушительно -оросительной системы

d – коэффициент водоотдачи. Из бланка задания d = 0,08;

α - норма осушения (0,6м);

О – сумма выпавших осадков за расчетный период;

Е – испарение за расчетный  период.

О≈Е

m_с = 0,02 + 0,08 * 0,6/2 = 0,044 м.

 

q = м/сут

Расчет расстояния между дренами

 

   

                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 Н – средний напор воды над дреной за расчетный период,

      Н = b – 0.6a,  м

Н = 1.05 – (0,6 · 0,6) = 0,69м;

Т – расстояние от дрен до водоупора. Т = 6м;

d – внешний диаметр дрены;

В- расстояние между дренами. Зависит от миграционных свойств грунтов и гидрогеологии.

Расстояние между дренами может определяться по различным формулам, в зависимости от соотношения В/Т:

1. В/Т >3 – формула С.Ф. Аверьянова

 
В = 2 Н * ,

Кф – коэффициент фильтрации; 
a - коэффициент висячести, учитывающий положение дрены по отношению к водоупору. a = 0,9

 

2)   В/Т <3 – А.Н. Костякова.

 
В = π · К_Ф · Н / 2,3q(lgВ/d – 1); м

 

  > 3;  =3,3-5,0

      Расчет будем вести  по формуле С.Ф. Аверьяннова:

     

     

 

Гидравлический расчет дрен и коллекторов

 

Целью гидравлического  расчета является установление диаметра и пропускной способности труб.

Расчет ведут  по формуле Шези:

 

Q = ω C √ Ri = ω · V; л/с (м³/с), где

 

ω – площадь поперечного сечения

C – cкоростной коэффициент, зависящий от материала, из которого изготовлены трубы

R – гидравлический радиус

i – уклон трубы

V – скорость течения воды, определяется по формуле: V = с √ R.

ω =

      По гидравлической  таблице для стандартной керамической  дрены с диаметром 5 см и  уклоном 0,002 м расход устьевой части дрены будет равен Q_теор = 0,39 л/сек (теоретический), тогда фактический расход воды в дрене можно определить по формуле:

 

Q_факт = q _m * ω _др , л/с

 

где q _m – максимальный модуль дренажного стока.

 q _m = 116* 0,0044 = 0,5 л/сек

ω _др - площадь, обслуживаемая одной дреной,

ω _др = ,

       l _др – длина дрены (200 м);

 

 ω _др =                  = 0,48

 

 

      Q_факт = 0,5 * 0,48 = 0,24 л/сек

 

Вывод:

 Q_факт  ‹ Q_теор

Следовательно, можно считать, что  принятый диаметр дрен и расстояние между дренами обеспечивает достаточный отток грунтовых вод с осушаемой территории. Т.е. все параметры дренажа запроектированы верно.

 

 

Коллекторы проектируют телескопического поперечного сечения, т.е. с увеличивающимся диаметром от истока к устью по мере увеличения числа дрен, впадающих в коллектор.     

Коллекторы выпускает следующих диаметров: 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25см….1м.

 

 

 

                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Участок длины коллектора  заданного диметра известного уклона определяем по формуле:

где Qk – пропускная способность коллектора заданного диаметра и известного уклона определяемая по гидравлической таблице;

В – расстояние между дренами, В=24;

Q_ф – расход воды в л/с (фатк.0,24).

 

Расчет коллектора ведем в табличной  форме.

 

 

Lк = 890м

 

 

Таблица №3

Сводная таблица расчета коллекторов 

 

Диаметр коллектора (dk),см	Пропускная способность коллектора (Qk), л/сек	Длина коллектора, м		Кол-во коллекторов	Общая длина труб
		Расчетная (ln)	Принимаемая (an)
10,0	3,54	354	354	14	4956
12,5	6,59	659	305	14	4270
15,0	10,47	1047	231	9	2079
Сумма	-	-	890	-	-

 

 

Глубина и вертикальное сопряжение элементов осушительной сети

 

      При  вертикальном сопряжении каналов,  коллекторов и дрен следует  соблюдать условия бесподпорной  работы каждого элемента сети  в расчетные периоды. 

Первый   этап: Определение глубины залегания дрены от ее истока до устья.

При определении глубины заложения дрен в истоке и устье может быть 2 случая:

1) i_м ≥0,002

 

 

 

 

 

 

 

b_ист = b_уст = b_{ср дрен}, т.е. дрена параллельна поверхности земли.

2) i_м < 0,002

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае дрены закладываются  с искусственным уклоном:

b ист = b др – r, м

b ист = b др + r, м,

где I – искусственный уклон дрены;

      L – длина дрены.

 

Т.к. уклон местности  равен 0,002, дрены параллельны поверхности, поэтому диаметр в истоке будет  равен диаметру в устье = 1,05.

 

Второй этап: определение глубины коллектора

 

 

 

 

 

 

 

b_к = b + d _k, м

d_k – внешний диаметр коллектора, d_k  = d + 2τ, где

 где  t - толщина стенок коллектора;

  d – внутренний  диаметр коллектора.

 

Определим диаметр коллектора в источнике:

^b_k^{= b + d}_{k min,} ^м

d_{k min}= 0,1 + 2 · 0,01 = 0,12м

^b_k^{= 1,05 + 0,12 = 1,17м}

 

Определим диаметр коллектора в устье:

^b_k  ^{= b + d}_{k min} ^;м

d_{k min}  = 0,15 + 2 · 0,02 = 0,19м

^b_k ^{= 1,05 + 0,19 = 1,24м}

 

Третий этап: определение глубины магистрального канала

 

 

 

 

 

 

 

 

При сопряжении коллектора с магистральным каналом необходимо, чтобы дно коллектора было на 10-20 см (Z) выше уровня воды в канале.

B _м.к= b _k.уст + Z + h; м

Z = 10-20 см = 0,1-0,2 м

B _м.к. = 1,24 + 0,15 + 0,5 = 1,44 м.

 

Четвертый этап: сопряжение магистрального канала с водоприемником

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При сопряжении магистрального канала с водоприемником необходимо, чтобы дно канала было не ниже уровня воды в водоприемнике.

По задания, уровень воды в водоприемнике  на 2 м ниже поверхности земли.

 

   ПЗ=72,5 следовательно    УВ-В_м.к=70,5м

 

   МК=72,5 – 1,44 = 71,06

Из выше приведенных вычислений можно сделать вывод, что отметка магистрального канала на 0,56м выше уровня воды в водоприемнике. Следовательно, будет обеспечена бесподпорная работа всех элементов осушительной сети.

 

 

5 Проектирование оросительной части системы

Выбор типа дождевальной машины

 

      При  выборе дождевальной машины для  орошения с.-х. культур руководствуются  следующими правилами:

1. Интенсивность дождя дождевальной машины должна соответствовать скорости впитывания воды в почву;
2. Габариты машины должны соответствовать размеру и конфигурации орошаемого участка;
3. Необходимо проанализировать технико-экономические показатель машины, качество обслуживаемого персонала,  возможность работы от закрытой оросительной сети, влияния ветра на равномерность распределения дождя по площади, маневренность и проходимость машины по полю.

     Вышеперечисленным требованиям отвечает дождевальная машина марки ДКГ-80 «Ока», которая предназначена для механизации полива дождеванием низкостебельных сельскохозяйственных культур и имеет следующие технические характеристики:

• ширина захвата дождем 800м;
• радиус разбрызгивания 36м;
• орошаемая площадь 2,88га;
• расход воды 100л/с.

Расчет полива дождеванием

 

 При расчете полива дождеванием определяется интенсивность дождя, время стоянки машин на одной позиции, суточная и сезонная производительность машины, а также количество машин, необходимых для полива заданной площади.

 

1. Интенсивность дождя 

; мм/мин,

 

 

      Q_м – расход воды машиной в л/с, (100 л/сек)

К – коэффициент учитывающий условия работы машины. К = 0,95

W_ст - площадь полива с одной позиции. W_ст = 2,88 га = 28800 м²

 

 

2. Время стоянки  на одной позиции

      Тст  =          ; мин

 

 

m_бр – расчетная поливная норма (из задания = 300 м³/га).

 

 или 2ч 16 мин

 

3. Суточная производительность дождевальной машины

 

     

 

3,6 – коэффициент перевода из часов в сутки;   

t – продолжительность рабочего дня (16 часов);

η_сут – использование рабочего времени за смену, η_сут = 0,8;

 

 

4. Сезонная производительность машины

 

;га

 

η_сез-коэффициент использования рабочего времени в течение сезона, η_сез=0,8;

Т– межполивной период (из бланка задания 10 суток).

га

 

5. Число машин необходимых для полива всего участка

     

 

 

Кз – коэффициент  запаса, Кз=1,2;

Sор – орошаемая площадь

 

Sор = Sсев · КЗИ

 

Sсев – площадь севооборота;

КЗИ – коэффициент земельного использования, КЗИ = 0,8.

 

Sор = 288 · 0,8 = 230,4 га

 

т.е. для полива севооборота будет использовано 2 машины.

Гидравлический расчет оросительной сети

 

1 Расчет полевого  трубопровода

1.1 Расход воды, подаваемой в полевой трубопровод

    , м³/с

 

Q_м – расход воды машиной;

η_сети – КПД оросительной сети, η_{сети =} 0,98;

1000 – коэффициент перевода  из литров в м³.

 

 м³/с

 

1.2 Диаметр полевого  трубопровода

d_пт = 1,13 ,м

V – объем воды в трубопроводе (0,75-1,5 м/с), V=1м/с

 

d_пт = 1,13 = 0,361м = 0,361мм

 

По ГОСТУ 539-48 определяем подходящую для получившихся значений марку трубопровода: Марка ВНД-8 асбест с диаметром 368мм.

 

1.3 Скорость воды в полевом  трубопроводе

, м/с

 

2 Расчет распределительного трубопровода

 

2.1 Расход воды, подаваемой  в распределительный трубопровод

 

Расход поливой воды от конца  по направлению к главному трубопроводу увеличивается по мере увеличения числа подсоединяемых дождевальных машин:

 

 

n – число машин на полевом трубопроводе, n = 2.

 

 

  2.2 Диаметр распределительного трубопровода

 

 

Принимаем по ГОСТ трубу диаметром 0,482м.

2.3 Скорость воды в распределительном трубопроводе: 

Полученная скорость находится  в допустимых пределах.

 

3 Расчет магистрального трубопровода

 

Расход поливной воды этого трубопровода равен полному расходу насосной станции,

т.к. по расчету число машин необходимых для полива всего севооборота равно числу машин работающих на распределительном трубопроводе (n = 2), то диаметр магистрального трубопровода равен диаметру распределительного трубопровода:

 

Q_мт = 0,208 м³/с

d_мт = 0,515м, ГОСТ 0,482м

V_мт = 1,47 м/с

Подбор насосно-силового оборудования напорной оросительной сети

 

К насосно-силовому оборудованию относится насос и двигатель. Двигатель подбирается по мощности насоса. Для подбора марки насоса   необходимо знать расчетный расход и полный напор в оросительной сети.

Q_{расчетное} = Q_МТ = Q_РТ = 0,208 м³/с = 208 л/с

 

Расчет полного  напора насоса

 

Н_полн = Н_в.л. + Н_н.л.

 

Н_в.л  - напор всасывающей линии;

Н_н.л. – напор нагнетательной линии

 

 

.