Проект гидромелиоративной системы на сельскохозяйственных землях зоны неустойчивого естественного увлажнения

Проектная урожайность  после проведения мелиоративных  мероприятий составит: для люпина кормового на зерно – 9 ц/га, для  картофеля – 194 ц/га, для сена многолетних  трав – 38.85 ц/га, для кукурузы на зеленый  корм – 301.4 ц/га.

Дозы внесения удобрений приведены в таблицах 1.18 и 1.19.

Таблица 1.8 – Дозы внесения удобрений (кг/га, т/га) на минеральной почве

Культура	Уровень планируемых урожаев, ц/га	Дозы удобрений
		Органи-ческие, т/га	Азотные кг/га	Фосфорные	Калийные
Озимые зерновые	32.4	20-30	90-100	60-70	90-100
Яровые зерновые	35.9	20-25	80-90	50-60	80-90
Люпин (зерно)	9	-	-	30-40	40-50
Картофель	194	60-70	70-80	40-50	70-80

Таблица 1.9 – Дозы внесения удобрений (кг/га, т/га) на торфяно-болотной почве

Культура	Уровень планируемых урожаев, ц/га	Дозы удобрений
		Органи-ческие, т/га	Азотные кг/га	Фосфорные	Калийные
Озимые зерновые	32.4	-	-	70-80	90-100
Яровые зерновые	35.9	-	-	70-80	80-90
Многолетние травы	38.85	-	20-30	60-70	70-80

 

2 Техническая схема осушения

 

На объекте проектируются ГМС двухстороннего действия: осушительно-увлажнительная сеть на участке, представленном торфяно-болотными почвами, и осушительно-орасительная сеть на минеральных почвах.

Для получения проектной  урожайности необходимо создать  систему двухстороннего действия (лист 3), включающую:

- проводящую сеть;

- регулирующую сеть;

- оградительную сеть;

- дорожную сеть;

- гидротехнические сооружения;

- водоисточник;

- водоприемник.

 

2.1 Методы, способы и  режимы осушения

 

В соответствии с ранее  установленным типом водного питания (п. 1.7) должны быть предусмотрены следующие методы осушения:

- понижение уровней  грунтовых вод;

- ускорение поверхностного  стока.

Необходимо предусмотреть  следующие способы осушения:

- устройство открытых  каналов;

- планировка поверхности;

- устройство закрытого материального систематического дренажа; устройство ложбин.

Режим осушения характеризуется  следующими параметрами:

- оптимальная влажность  в почве от 65%;

- оптимальная аэрация составляет 20 – 40% от пористости почвы;

- оптимальная температура почвы в период формирования урожая для озимой ржи составляет 13-15, для озимой пшеницы – 14-19, для яровой пшеницы – 13-18, для картофеля – 12-19, для клевера – 14-16, для тимофеевки луговой – 18-24 градусов;

- норма осушения для  торфяных почв по таблице 2.1, а для минеральных – по таблице 2.2 с учетом видов сельскохозяйственного использования земель.

 

Таблица 2.1 – Нормы осушения для торфяных почв

Сельскохозяйственное  использование  осушаемых земель	Норма осушения, м
	в предпосевной период		в середине вегетационного периода
			для торфянисто-глеевых   и торфяно-глеевых почв		для торфяных почв
	Расчетная	Допустимая	Расчетная	Допустимая	Расчетная	Допустимая
Сенокосные земли	0,4	0,6	0,6	1,0	0,8	1,2
Пастбищные земли	0,5	0,8	0,7	1,0	0,9	1,2
Зерно-травяной севооборот с преобладанием зерновых	0,5	0,8	0,8	1,2	1,0	1,4
Зерно-травяной севооборот с преобладанием трав	0,5	0,8	0,7	1,1	0,8	1,3

Таблица 2.2 – Нормы осушения для минеральных почв

Сельскохозяйственное  использование  осушаемых земель	Норма осушения, м
	в предпосевной период		в середине вегетационного периода
			для песчаных   и супесчаных почв		для глинистых   и суглинистых почв
	Расчетная	Допустимая	Расчетная	Допустимая	Расчетная	Допустимая
Полевые севообороты	0,4	0,8	0,7	1,2	0,8	1,4
Кормовые  севообороты с преобладанием трав	0,4	0,7	0,7	1,1	0,8	1,2
Кормовые  севообороты с преобладанием пропашных	0,5	0,8	0,8	1,2	0,9	1,3
Пастбищные земли	0,4	0,7	0,7	1,0	0,8	1,1
Сенокосные земли	0,3	0,7	0,6	0,9	0,7	1,1

Норму осушения следует принимать:

• в начале расчетного периода:

предпосевного – на уровне поверхности земли;

летне-осеннего – на 0,20 м меньше глубины заложения дрен;

• в конце расчетного периода – на расчетном уровне залегания грунтовых вод в предпосевной или вегетационный период с учетом типов почв и сельскохозяйственного использования осушаемых земель (смотри таблицы 2.1 и 2.2).

- сроки, в течение которых уровень грунтовых вод опускается до нормы осушения принимаются:

• в весенний период:

под пахотные и пастбищные земли – 10;

под сенокосные земли – 15;

• в летне-осенний период – по таблице 2.3

Таблица 2.3 – Уровни грунтовых вод

Сельскохозяйственное   использование  осушаемых земель (севообороты)	Срок отвода избыточных вод, сут
	с поверхности почвы	из пахотного слоя  (до 0,25 м)	из корнеобитаемого  слоя  (до 0,5 м)	до нормы  осушения
Полевые с озимыми	0,5	1,0	4,0	10
Полевые без озимых, кормовые, овощные	0,8	1,5	5,0	10
Пастбищные земли	1,0	2,0	5,0	10
Сенокосные земли	1,5	3,0	8,0	15

– предельный срок затопления паводками: клевер красный– 10 сут, клевер розовый, тимофеевка – 15 сут, костер безостый – 25 сут [10];

– критическая глубина залегания грунтовых вод более 1-2 м.

 

2.2 Регулирующая сеть

 

Регулирующая осушительная сеть должна обеспечивать отвод поверхностных  вод и понижение уровня подземных  вод на осушаемом массиве.

Закрытая регулирующая сеть представлена горизонтальным материальным дренажем. Глубина заложения закрытой регулирующей сети в минеральных грунтах составляет 1.1 м, в торфяных – 1.3 м, что соответствует допустимым глубинам заложения [10]. Наружный диаметр труб принимаем равным 150, 180, 200, 220 мм, длина труб – 333 мм. Подключение дрен к коллекторам производим внахлест (рисунок 2.1) в минеральных грунтах и впритык в торфяных. Подключение предусматриваем под углом 90°.

Открытая регулирующая сеть представлена сетью открытых каналов. Сопряжение каналов регулирующей сети с проводящими каналами предусматриваем под прямым или близким к нему углом. Каналы регулирующей сети располагаем перпендикулярно основному направлению потока поверхностных вод (поперечная схема). Расстояния между открытыми регулирующими каналами принимаем равным 100 м, ширина канала по дну равна 0.6 м, коэффициент заложения откосов – 1.5, глубина каналов 2.2 м.

 

Рисунок 2.1 – Сопряжение осушительной дрены с коллектором внахлест: 1 – дрена; 2 – коллектор; 3 – глина.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.2 – Расчётная схема расчёта междренного расстояния

H – норма осушения, 0,8м;

d_d – глубина до оси дрены;

h_d – расстояние от оси дрены до водоупора.

При расчете междренных расстояний используем расчетную схему (рисунок 2.2).

Расстояние между дренами  определяем по формуле С.Ф.Аверьянова:

при Е/S>=3   Е = 2*Н*(k/q(1+2t/Н))^1/2*α                        (2.1)

при Е/S<3    Е = (πkH)/(q(2.3lg(1/sin(πd/4))))               (2.2)

при S=0    E = 2((kτ(t-u)(t-a))/φδ(a-u))^1/2                     (2.3)

При расчете междренных расстояний на минеральных почвах используем следующие данные:

m₁=0.9 м – мощность первого слоя;

m₂=6.10 м – мощность второго слоя;

k₁=0.85 м/сут – коэффициент фильтрации первого слоя;

k₂=1.0 м/сут – коэффициент фильтрации второго слоя;

q₁=0.0052 м/сут – среднесуточный приток воды к дрене в первом слое;

q₂=0.0069 м/сут – среднесуточный приток воды к дрене во втором слое (таблица 1.1 [13]);

u=0.22 м – УГВ на начало расчетного периода;

H=0.8 м – норма осушения;

d=0.075 м – диаметр дрены;

t=1.1 м – глубина заложения дрены.

Глубину заложения дрены  в минеральных грунтах рассчитываем по формуле:

t=H+h+h₁,      (2.4)

H – норма осушения в расчетный период, 0.8м [10];

h – превышение горизонта грунтовых вод посредине между дренами над уровнем воды в дрене в расчетный период, 0.1-0.3 м [13]);

h₁ – глубина потока в дрене в расчетный период, 0.075м.

t=0.8+0.2+0.075=1.1 м,

что совпадает с нормативными значениями [13].

В результате расчетов получили междренное расстояние, равное 68.9м. При проектировании мелиоративной системы приняли междренное расстояние равным 70 м.

При расчете междренных расстояний на торфяных почвах используем следующие  данные:

m₁=0.2 м - мощность первого слоя;

m₂=35.9 м – мощность второго слоя;

k₁=1.1 м/сут – коэффициент фильтрации первого слоя;

k₂=0.8 м/сут – коэффициент фильтрации второго слоя;

k=0.8 м/сут – коэффициент фильтрации для вычисления водоотдачи, вычисляем в случае расположения дрен и свободной поверхности УГВ в нижнем слое [13] по формуле: