Постороение водохранилища на местном стоке

                                              Введение

Оросительная система  — это земельная территория, оборудованная комплексом гидротехнических и вспомогательных сооружений и устройств для орошения. Оросительная система должна обеспечивать своевременную и в необходимых количествах подачу воды для поливов сельскохозяйственных культур, наиболее полное и высокопроизводительное использование сельскохозяйственной техники и земельной территории, высокую производительность труда на поливе и наименьшие потери оросительной воды. В состав оросительной системы входят следующие элементы 

Водохрани́лище — искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Местный сток — поверхностный сток воды, образующийся за счет атмосферных осадков (дождя и снега), выпадающих на данной водосборной площади. М. с. обычно искусственно задерживают весной при таянии снега. Для этого в естественных понижениях местности (балках или лощинах) устраивают плотины.                                              

На долю южной части  России, где проживает ³/₄ всего населения и производится более ²/₃ промышленной и сельскохозяйственной продукции, приходится всего лишь 14% речного стока (в среднем за многолетний период). Недостаток речного стока здесь можно в какой-то мере покрыть за счет более полного использования местного стока, образующегося в данном районе, в данной местности.

Местный сток можно использовать путем снегозадержания и других агротехнических приемов (зяблевая вспашка поперек склона с прерывистым бороздованием,  почвоуглубление,  щелевание, мульчирование поверхности почвы и ее оструктуривание, рядовые, или полосные, посевы и т. п.) или мелиоративных мероприятий (террасирование склонов), а также строительства лиманов. Местный сток, который не удалось задержать непосредственно на полях, можно аккумулировать в прудах, устраиваемых на балках, оврагах (действующие овраги при этом закрепляют) и в других понижениях рельефа.

    Местный сток  — это преимущественно поверхностный  сток, формирующийся в пределах однородного физико-географического района. Вода местного стока, наряду с водами крупных рек, имеет большое значение для успешного развития орошаемого земледелия.

Норма местного стока по Оренбургской области изменяется в  пределах 20—30 тыс. м³/км² в восточных районах и до 60—90 тыс. м³/км² в северных, центральных и западных районах.

В 1990 г. площадь орошаемых  земель в Оренбургской области достигала 90 тыс. га, на современном этапе она  составляет всего около 10 тыс. га и  продолжает уменьшаться. Этот факт красноречиво говорит о том, что водные и  земельные ресурсы Оренбургской области неэффективно используются для получения прироста орошаемых  земель за счет использования местных  водных источников.

В зависимости от рельефных  условий, расположения источника орошения, типа водозабора и способов подачи воды, энергетических и технических возможностей орошаемых хозяйств оросительные системы на местном стоке по своей конструкции так же, как государственные системы, делятся на три основных типа: открытые, закрытые и комбинированные. Наиболее часто строят закрытые или комбинированные.

К открытым оросительным системам относятся самотечные, когда источник орошения находится выше орошаемого участка и вода на орошение поступает самотеком по открытому каналу или лотковой сети. Этот тип оросительной системы самый простой и дешевый, так как не требует энергетических затрат на подачу воды. Недостатком его являются относительно большие потери воды на фильтрацию в каналах, проходящих в земляном русле. При данной схеме орошения поливной участок располагают как можно ближе к источнику орошения. Из открытой подводящей оросительной сети вода поступает обычно во временные оросительные каналы для поверхностного полива дождеванием.

При закрытой оросительной системе воду от водоисточника до орошаемых культур подают по закрытым трубопроводам. Такая система также может быть одно-, двух- и трехъярусной. Она чаще бывает двустороннего командования. Эти системы наиболее совершенны, имеют высокий КПД, на них могут быть полностью механизированы и автоматизированы процессы полива, что значительно повышает производительность труда, а также позволяет более экономично распределять воду по хозяйственным подразделениям, севооборотам и каналам.

Комбинированная схема орошения наиболее распространена, особенно когда орошаемый участок расположен выше источника орошения и вода к нему подается механическим водоподъемником, передвижными или стационарными насосными станциями. В этом случае воду по напорному трубопроводу транспортируют на самую высокую отметку местности в приемный бассейн или прямо в головное русло распределительного канала, откуда она самотеком поступает во временную оросительную сеть. Такая система имеет ряд преимуществ перед открытой: КПД выше, возможны автоматизация и механизация процессов распределения воды по каналам. Комбинированная система по стоимости строительства 1 га в два — три раза дороже открытой, но в эксплуатации более эффективна.

Комбинированная система  состоит из водозабора, транспортирующего водовода из асбестоцементных или металлических труб, приемно-распределительного бассейна, расположенного на самой высокой точке орошаемого участка, магистрального или распределительного канала и закрытых поливных трубопроводов с гидрантами. Эти системы могут быть одно-, двух- и трехъярусными.

 

 

 

1.Водохозяйственные  расчеты

1.1.  Выбор места  под плотину и чашу водохранилища

При проектировании оросительной системы с водохранилищем для  регулирования местного стока главным  технологическим элементом является земляная плотина, возводимая из местного грунта, которая обеспечивает создание подпора воды в водохранилище. В этом случае следует ложе водохранилища расположить в таком месте, в которое не должны притекать сточные воды населенных пунктов, кладбищ, скотомогильников и других загрязненных мест. Лучше всего водохранилище располагать выше населенного пункта.

Берега чаши водохранилища  должны быть не крутыми, не обрывистыми, но и не пологими. Крутые берега быстро размываются, что приводит к заилению пруда.

Берега и ложе водохранилища должны состоять из водонепроницаемых грунтов - глин или суглинков.

Плотину лучше  располагать в суженной части  балки, причем желательно, чтобы выше плотины балка была широкой и глубокой. Это позволит накапливать большой объем воды в водохранилище при выполнении небольшого объема земляных работ.

В основании плотины  должны залегать водонепроницаемые  грунты, которые должны находиться либо на поверхности земли, либо на глубине не более 1,5—2,0 м от поверхности земли. Нельзя выбирать место под строительство плотины там, где имеются выходы грунтовых (родниковых) вод.

В гидротехническом строительстве применяемые плотины  разделяются по типу материалов, из которых они возводятся: на земляные, каменные, бетонные и железобетонные; по условиям пропуска воды - водосливные и глухие, а также по высоте подъема уровня воды в верхнем бьефе — на низконапорные (до 10 м), средненапорные (от 10 до 25 м) и высоконапорные (свыше 25 м). Работы по рациональному использованию местного стока начинаются с составления побассейновых схем размещения водохранилищ, прудов, лиманов, участков регулярного орошения и накопления влаги в почве для всей территории колхозов и совхозов, расположенных на водосборной площади. Сначала намечают эти мероприятия по отдельным водосборам балок и оврагов, а затем и для всего бассейна реки.

1.2. Определение  возможного притока воды в  водохранилище

В настоящее время гидрологический  расчет прудов, предназначенных для орошения, проводят на сток 75%-ной или 50%-ной обеспеченности в зависимости от потребности данного хозяйства в воде. Сток 50%-ной обеспеченности — среднемноголетний сток. Это означает, что на данном водосборе в течение 5 из 10 или 50 из 100 лет сток будет равен этому значению или больше, и в 50% лет сток будет меньше. Для курсового проекта за расчетный год принимаем год 50%-ной обеспеченности, при условии наполнения водохранилища стоком воды 50 раз из 100 лет (условно). Возможный годовой объем притока воды в водохранилище S_50% (м³) на год 50%-ной обеспеченности стоком определяется по формуле:

S_50%=N_50% * F * К,

где N- норма стока, м³ с км²;

F - площадь водосбора, км²;

K- модульный коэффициент 50%-ной расчетной обеспеченности.

Норма стока (N_50%) принимается по картам зонального районирования гидрологических расчетов. По Оренбургской области норма стока изменяется в пределах от 20000—35000 м³ с км² в восточных районах и до 60000—90000 м³ с км² в северных, центральных и западных районах.

Модульный коэффициент для  года 50%-ной расчетной обеспеченности принимается равным от 0,75 до 0,95.

S_50%=37000 * 48 * 0,9= 1598400 м³

 

 

 

1.3. Определение емкости чаши водохранилища

Основной характеристикой  водоема служит зависимость площади  и объема воды от его глубины Н.

Построение графической  зависимости кривых производится в  следующем порядке: определяется площадь зеркала водохранилища или пруда путем планиметрирования горизонталей, характеризующих на картах рельеф местности; на оси ординат откладываются отметки уровней, а на оси абсцисс — соответствующие площади зеркал воды. Путем соединения точек пресечения координат определяется искомая

кривая.

Объем воды, который может  вместить чаша водохранилища, определяется по плану в горизонталях. Емкость чаши водохранилища состоит как бы из нескольких объемов, отсекаемых горизонталями, поэтому она определяется по каждой горизонтали. Для этого вычисляют площади (F,м²), ограниченные каждая горизонталью и створом плотины (также по клетке-палетке, как и водосборную площадь, но в масштабе - 1:1000), затем определяют объем воды, заключенный между двумя соседними горизонталями.

Объем водоема подсчитывается последовательным суммированием объема отдельных слоев, заключенных между двумя смежными горизонталями, начиная с низких отметок.

Объем, отсекаемый нижней горизонталью, будет равен:

W_н=1/3* F_н*h, где W_н — объем воды, м³;

  F_н- площадь зеркала по нижней горизонтали, м²;

  h -сечение горизонталей рельефа местности, м.

W₂₄= 1/3 * 38400 * 1= 12800м³

Все остальные объемы воды, заключенные между горизонталями, определяются по средней площади  соседних горизонталей. Так, объем, заключенный  между нижней и второй (соседней) горизонталью, будет равен:

W_н=(F_н+F₂)/2 * h

между второй и третьей  горизонталью:

W₂=(F₂+F₃)/2 * h

В общем виде можно записать:

W_i=(F_i-1+F_i)/2 * h_i

Где F_i-1 и F_i – площади зеркала водохранилища на двух смежных горизонталях;

  h_i-высота слоя воды между смежными горизонталями (обычно равна 1 метру).

W₂₅= (38400+101200)/2 * 1= 69800м³

W₂₆= (101200+144100)/2 * 1= 122650м³

W₂₇= (144100+184200)/2 * 1= 164150м³

W₂₈= (184200+264300)/2 * 1= 224250м³

W₂₉= (264300+249300)/2 * 1= 256800м³

 

Расчеты сводятся в таблицу 1:

№ п/п	Наименование горизонталей	Площадь по одной данной гориз-ли,м2 F	Средняя площадь между 2 гориз-ми,м2 Fср.	Сечение гориз-лей,м R	Объем воды между соседн.гориз-ми,м3 Wсп	Объем до данной гориз-ли,м3 W
24	1	38400		1	12800	12800
25	2	101200	69800	1	69800	82600
26	3	144100	122650	1	122650	205250
27	4	184200	164150	1	164150	369400
28	5	264300	224250	1	224250	593650
29	6	249300	256800	1	256800	850450