Постороение водохранилища на местном стоке

 

       Сумма  чисел графы 6 или последняя  цифра в графе 7 показывают, какой  объем воды может вместить  чаша водохранилища при данных  топографических условиях.

Полученную емкость водохранилища  (W) необходимо сравнить с объемом возможного притока воды в водоем (S_50%).

когда объем притока воды в водоем (S_50%) больше емкости чаши 
водохранилища (W). В этом случае общий объем пруда будет равен 
емкости чаши водохранилища (w_общ.).

1.4.  Построение  интегральных кривых площади  зеркала и емкости водохранилища

Интегральные кривые необходимо иметь для производства дальнейших расчетов. На оси ординар наносится наименование горизонталей (отметки), а на оси абсцисс шкала объемов и шкала площадей. Масштаб выбирается произвольный. Для построения кривой из таблицы 1 по каждой горизонтали выбираются соответствующие им значения площади горизонтали (графа 3) и объем до данной горизонтали (графа 7), и эти точки наносятся на график.

Соединяя плавной кривой нанесенные точки, получим интегральные кривые площади и объема водохранилища.

1.5.Определение полного объема пруда

      При водохозяйственных  расчетах ориентироваться на  использование полного объема пруда нельзя, т. к. за летний период значительное количество воды будет потеряно на испарение и фильтрацию.

В пруду всегда должен находиться объем воды, необходимой для жизни  рыб. Слой воды в пруду (помимо наносов) должен быть не менее 1,5-2,0 м. Объем воды (отвечающий этому слою) и расчетный объем заиления называется мертвым объемом пруда.

Таким образом, общий объем  пруда может быть определен так:

W_общ.=W_{полезн.}+W_м.о.+W_исп.+W_ф.,где W_общ.- общий объем пруда,м³;

W_полезн – полезный объем пруда, м³;

W_м.о.- мертвый объем пруда,м³;

W_исп – объем испарения,м³;

W_ф – объем фильтрации,м³.

1.5.1Определение мертвого объема

Мертвый объем состоит  из объема наносов, которые накапливаются  в пруду за период между чистками пруда, и объема воды, соответствующего слою 1,5—2,0 м.

Объем наносов W_нан. (м³) определяется по формуле:

W_нан.= S_50%*M *t/1000*y,

где S_50% — объем возможного притока воды в пруд, м³;

М - мутность воды, притекаемой  в водоем (количество килограммов  наносов, содержащихся в каждом м³ воды), равняется 1,6-2,0 кг/м³;

t - период между чистками пруда (15-20 лет);

у - объемный вес наносов 1,3—1,5 т/ м³;

1000 — переводной коэффициент  из кг в тонны (м³).

W_нан.=( 1598400*2*20)/1000*1,5= 42624 м^3.

Полученный по формуле  объем наносов откладывается  на шкале объемов интегральной кривой и проводится линия до пересечения  с кривой объемов.

К отметке наносов добавляют 1,5—2,0 м и получают отметку Мертвого объема пруда. Зная отметку мертвого объема пруда, пользуясь интегральной кривой объема пруда, определяют мертвый  объем.

W_м.о.= 125000м³.

1.5.2.Определение  объема испарения и объема  фильтрации

Для определения объема испаряющейся воды необходимо знать слой испарившейся воды и площадь, с которой происходит испарение. Tогда объем испарения будет равен:

W_исп.= F_исп.*h_исп., где W_исп.- объем испарения, м³;

 F_исп. - площадь испарения, м²;

 h_исп.- слой испарения, м. 

Слой испарившейся воды может  быть определен по формуле Н.В.Тихомирова:

h_исп.= d*(15+3*v)

где d- дефицит влажности воздуха, мб.

       v — скорость ветра, м/с;

Для курсового проектирования дефицит влажности воздуха (d) в среднем за период может быть принят в пределах 8—12 мб, скорость ветра - в пределах 5—7 м/с.

Площадь испарения в течение  всего периода будет изменяться. Весной она будет равна площади  полной емкости пруда, а осенью –  площади мертвого объема пруда.

h_исп.=10*(15+3*5)= 300 мм=0,3 м.

За расчетную принимают  среднюю площадь, которая определяется по отметке испарения.

Отметка площади испарения  равна:

F_исп.= (НПГ+ГМО)/2, где F_исп. - отметка площади испарения;

НГП- отметка наивысшего подпертого горизонта воды в пруду;

ГМО- отметка горизонта мертвого объема.

НПГ и ГМО берутся по интегральной кривой по шкале отметок.

НПГ=249300; ГМО=125000.

F_исп.=( 249300+125000)/2=187150 м²

W_исп.= 187150* 0,3= 56145 м³.

Если берега и дно оврага образованы водонепроницаемыми грунтами (глины, тяжелые суглинки), то объем воды на фильтрацию принимается равным 5-10% от полного объема пруда; при слабопроницаемых прудах — 10—15%.

W_общ,= 850450 м³

W_ф.= 0,1* 850450= 85045м³.

Таким образом, W_{полезн.}=W_общ.- (W_исп.+W_ф.+W_м.о.),

W_{полезн.}= 850450 -(56145+85045 +125000)= 584260 м³.

 

 

 

2.Проектирование  плотины

2.1. Классификация  плотин

По способу возведения земляные плотины подразделяют на насыпные, намывные и полунамывные. Насыпные плотины возводят послойной отсыпкой грунтов насухо с последующим уплотнением механическими средствами или отсыпкой в воду. Намывные плотины возводят средствами гидромеханизации. В этом случае разработку грунта в карьере, его транспортировку и укладку в сооружение производят гидравлическим способом при помощи воды. Полунамывные плотины возводят частично отсыпкой грунта, а частично намывом (центральная зона или низовая призма).

По высоте земляные плотины  делят на низкие (напор менее 15 м), средней высоты (напор 15-50 м) и высокие (напор более 50 м).

Земляные насыпные плотины  подразделяют на различные типы в  зависимости от конструкции поперечного  профиля, конструкции противофильтрационных  устройств в основании и способа  возведения.

Намывные плотины разделяют  по конструкции поперечного профиля на однородные и неоднородные. Поперечный профиль однородных плотин формируют принудительно (с устройством дамб обвалования) или в результате свободного растекания пульпы со стороны одного или обоих откосов; поперечный профиль неоднородных плотин формируют принудительно, намыв ведут двусторонним способом с поддержанием прудка-отстойника.

2.2.Проектирование плотины

Земляная плотина представляет собой хорошо утрамбованную насыпь, выполненную из слабоводопроницаемого грунта. Лучшим материалом для насыпи плотины являются суглинистые и супесчаные грунты с содержанием в них 50—60% песка. На рисунке 6 показан поперечный разрез плотины АБВГ с замком.

Определение размеров элементов плотины

1. Высота гребня плотины  (ГП) должна быть больше, чем глубина  воды перед плотиной (НПГ), не меньше, чем на 1,0 м, и определяется по формуле:

h_зап.=(0,7+0,5)+ h_волны,

где h_зап. - величина сухого запаса гребня плотины (ГП) над расчетным горизонтом (НПГ), м;

h_волны=высота разгона волны (м) — определяется по формуле Е. А. Замарина:

h_волны= 0,5 + 0,1L

где L — длина разгона волны по наибольшему измерению зеркала пруда, км.

2. Ширина плотины по  гребню (Б-В), при небольшом движении автотранспорта принимается равной 4,5 м.

3.Ширина плотины у основания  (А-Г) определяется по формуле:

В= b + H_max * (m₁+m₂),

     В- ширина  плотины у основания, м;

b- ширина плотины по гребню, м;

H_max - высота плотины, м;

  m ₁ - коэффициент заложения верхового откоса;

       m ₂- коэффициент заложения низового откоса.

4. Если под основанием  плотины водопроницаемые грунты  залегают на некоторой глубине,  то в этом случае, чтобы уменьшить  фильтрацию воды под плотиной, прибегают к устройству глиняного  замка. Глубина замка определяется  из условия, чтобы он врезался  в водопроницаемый слой на 0,5—0,7 м. Ширина замка по дну принимается  равной 1/3 ширины плотины по гребню, т.е. 1,5 м. Стенки замка выполняются  сложением откосов т = 1,5—1,0.

 

 

 

2.3.  Определение  объема земляных работ по устройству  пруда

2.3.1. Насыпка тела  плотины

Обьем земляных работ по насыпке тела плотины определяется по формуле:

W= F_ср. * L,

Где W- объем насыпи плотины, м³;

L – длина плотины по гребню,м;

F_ср.- площадь поперечного сечения земляной плотины при средней высоте плотины, м².

    Величина средней площади поперечного сечения плотины определяется по формуле:

F_ср.= (b+B_ср.)/2 * H_ср.,

где F_ср. - площадь поперечного сечения плотины, м²;

b- ширина плотины по гребню, м;

В_ср. – ширина плотины по подошве, определяется по формуле:

В_ср. = b+H_ср. * (m₁+m₂),

   где Н_ср. – средняя высота плотины,м.

Величина средней  высоты плотины определяется по продольному профилю из условия:

Н_ср. = _сумма Н/ n,

где Н_ср. - высота плотины, м;

SH- сумма высот плотины, м;

n- количество расчетных значений высоты плотины.

Заложения откосов  плотины (m_l и т₂) принимаются по данным задания.

2.3.2. Снятие растительного грунта

Растительный  слой земли снимается с площади  основания плотины (со дна и берегов оврага) на глубину 0,3 м. Площадь основания плотины определяется по средней высоте плотины.

Объем земляных работ по снятию растительного грунта будет равен:

W_р = F_осн. * h,

W_р - объем работ, м³;

     h- глубина снятия растительного слоя, равна 0,2—0,3 м;

     F_осн. - площадь основания плотины, находится по формуле:

F_осн. = В_ср. * L

 

/'

2.3.3. Устройство  замка

Объем земляных работ по устройству замка определяется путем умножения площади поперечного сечения замка вала на длину его.

W₃ = (b₃ *h₃ + m₃ *h₃²) * L₃,

Где W₃ -  объем земляных работ по устройству замка, м³;

B₃-  ширина замка по дну, м;

h₃ - глубина замка, м;

m₃- заложение откосов.

Устройство водосбросного  канала.

Водосбросной  канал является обязательным сооружением  в каждой плотине.

Объем земляных работ приближенно может быть принят равным 6-8% от объема земляных работ  по насыпке тела плотины.

Крепление откосов  плотины и другие виды ручных работ  принимаются примерно 4—6% от объема земляных работ по устройству плоти.

2.3.4. Определение оросительной способности пруда

Оросительную  способность пруда, т.е. количество гектаров,  которое можно оросить из данного пруда, определяют упрощенной формуле:

W_нетто = W_{полезн.} / М_пр. , 

где  W_нетто ^_ оросительная способность пруда, га;

W_{полезн.} - полезный объем пруда, м³;

М_пр. - приведенная оросительная норма, которая равна 1800—4000 м³/га, с учетом потерь воды в пруде и в каналах оросительной системы, что соответствует коэффициенту использования прудовой воды, равному 0,7—0,75.

W_нетто = 584260 м³/ 3250 м³/га =179,8га.

 Затем определяют площадь брутто участка орошения с учетом отчуждения площади под оросительные каналы, дороги, лесополосы по формуле:

W_брутто = W_нетто / КЗИ

где  W_брутто  -оросительная способность пруда (брутто), га;

W_нетто  - оросительная способность пруда (нетто), га;

КЗИ — коэффициент земельного использования, принимается равным 0,75-0,95.

W_брутто =179,8га / 0,78=230,5 га.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

3.1. Организация  орошаемой площади на местном стоке

Вначале обследуется и  оконтуривается орошаемый участок  и по возможности ближе к пруду  и с наиболее благоприятным рельефом.

Площадь орошаемого участка  выбирается по оросительной способности  пруда, в зависимости от планового расположения магистрального канала, характера севооборота и разбивки полей, техники и способов полива.