Гидротехнические мелиорации земель для садово-паркового и ландшафтного строительства

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации 

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Пермская государственная  сельскохозяйственная академия

имени академика  Д. Н. Прянишникова»

 

Кафедра геодезии и мелиорации

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

«Гидротехнические мелиорации земель для садово-паркового  и ландшафтного строительства»

 

 

 

Выполнил:

студент группы Л 08 шифр л-06-14

Жарников Владимир

Владимирович

Проверил:

доцент кафедры  ГиМ

Половников  Анатолий Васильевич

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2013 
Содержание

1 .Введение           3

2. Проект двойного  регулирования водного режима    7

2.1. Общие сведения   7

2.2. Проект осушения  избыточно-увлажненного участка  гончарным 
дренажем    9

1. Задание на разработку проекта и исходные данные   9
2. Порядок выполнения проекта.   10

2.2.3. Методика  построения продольных профилей  дрен,  
коллектора, транспортирующего собирателя и магистрального  
канала           13

2.2.4. Мероприятия  по окультуриванию и залужению  участка  17

2.3. Проект орошения  овоще-кормового севооборота с подачей 
воды из реки   22

1. Задание на разработку проекта и исходные данные   22
2. Проектирование оросительной системы способом  
   дождевания и орошаемого севооборота   22

2.3.3. Программирование  урожаев по водному и питательному

режимам   23

2.3.4. Расчет режима  работы и потребного количества  
дождевальных машин и насосных станций     32

2.3.5. Расчеты  по использованию многолетних  трав в  
севообороте на выпас        36

2.4. Расчет экономической  эффективности мелиорации при  осушении 
и орошении           38

Список используемой литературы   46

Приложение 1

Приложение 2

 

1. Введение

 

Обоснование выбора темы курсового проекта

 

Одной из задач  инженеров - проектировщиков является благоустройство населенных пунктов и прилегающих к ним территорий, которые в настоящее время находятся в не самом благоприятном состоянии. Они имеют либо избыточное, либо недостаточное увлажнение; неровности рельефа; низкое естественное плодородие; засорены пнями, камнями, кустарником и кочками.

Прежде, чем  на этих территориях что-либо создавать, нужно привести их в должное состояние. А этого можно достичь с помощью средств мелиорации.

 

Условия роста и развития растений

 

Условия роста  и развития растений определяются факторами  жизни растений, их оптимальными значениями и соотношениями, действующими в соответствии с законами земледелия.

К незаменимым  факторам жизни растений, обеспечивающим нормальный рост и развитие, относятся: свет, тепло, воздух, питательные вещества, реакция почвенной среды.

Первые два  фактора, тепло и свет, определяются природными условиями и очень мало регулируются с человеком. Зато остальные факторы в значительной степени зависят от человека и могут существенно им регулироваться.

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

общей пористости 50-60

капиллярной 35-40

межагрегатной     15-25

От этих видов  пористости зависят наличие воды и воздуха в почве: в капиллярных порах содержится капиллярная вода, которая удерживается в почве длительное время, а в межагрегатных порах содержится гравитационная вода, которая 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 влагоёмкость - это максимальное количество воды, которое может вместить почва  при условии заполнения водой  всех пор.

Наименьшая  влагоёмкость - это наибольшее количество воды, которое может удержать почва после свободного стекания гравитационной воды. Соответствует капиллярной пористости и является верхним пределом оптимального увлажнения почв.

Оптимальными  считаются значения:

воды 60-80% ПВ

воздуха 40-20% ПВ

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

Азота N 8-12

Фосфора Р2О5 17-25

Калия К2О 17-25

Оптимальная реакция  почвенной среды:

по рН 6-8

по Нг 1-2 мг-экв/100 г

Природная обеспеченность почв факторами жизни растений далеко истины оптимальных значений, и для их регулировки 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.

 

 

Цель  и задачи курсового проекта

 

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, культуртехнических и химических мелиораций.
2. Посев и уборка на участке предварительных культур с получением плановой урожайности.
3. Определение экономической эффективности и целесообразности мелиоративных мероприятий.
4. Выработка навыков по планированию и экономической оценке мелиоративных мероприятий.

 

2. Проект двойного регулирования водного режима

 

2.1. 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 бывают ширина захвата при поливе и технология полива. От ширины захвата одного крыла дождевальной машины будут зависеть длина дрен, количество коллекторов и площади полей севооборота.

В свою очередь от способа осушения гончарным дренажем зависит выбор оросительной системы. Она полностью напорная, подача воды и полив проводятся 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 системы.

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

Дороги на участке  должны располагаться с нижней (по уклону) стороны коллектора и 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 тоже 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 200 м, под ДФ-120 -230 м.

 

 

2.2. Проект осушения  избыточно-увлажненного участка  гончарным

дренажем

 

2.2.1. 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 типы водного питания.

2. Водосборная площадь составляет 1200 га
3. Почва участка средний суглинок
4. Расчетная интенсивность атмосферных осадков (А)        16 мм/сут
5. Коэффициент фильтрации (К) 0,7 м/сут
6. Коэффициент поглощения воды почвой (М) 0,6

в долях от объема

7. Коэффициент дренажного стока (у) 0,6

в долях от объема

8. Коэффициент водоотдачи (С) 8 ПВ %
9. Глубина заложения дрен (Н) 1,2 м

 

10. Норма осушения (Z) 0,7 м
11. Продолжительность понижения уровня грунтовых вод (Т)   9 сут
12. Гидролитическая кислотность 4,8 Мг-экв/ 100 г почвы
13. Содержание элементов питания в почве:

азота (N) 2,4 мг/ 100 г

фосфора (Р2О5)    7 мг/100 г

калия (К2О) 8 мг/100 г

14. Глубина залегания  грунтовых вод после осушения  равна 
глубине заложения дрен                                                                                1,4 м

15. на участке  имеются Кустарник -6%

                                         Кочки -  14 %

                                          Ямы -  8%

 

2.2.2. Порядок  выполнения проекта

 

1. Причины избыточного увлажнения земель:

Климатические. Преобладание осадков над испарением. Эту зависимость Костыков предложил выразить в виде формулы: К = (Р*а)/Е Существуют три зоны: К>1 избыточное увлажнение

К=1 неустойчивое увлажнение

К<1 недостаточное  увлажнение

Рельеф местности.

Почва, так как  у нее слабая проницаемость.

Растительность. Лес, мох, травы могут задерживать, замедлять сток воды, что приводит к переувлажнению земель.

 

Типы водного  питания:

 

Типы водного  питания	Методы осушения	Способы осушения
Атмосферный	Ускорение стока	Открытый канал
Грунтово-безнапорный	Понижение уровня грунтовых вод	Ловчие дрены, ловчие каналы, закрытая дренажная сеть
Грунтово-напорный	Понижение уровня грунтовых вод	Вертикальный  дренаж
Намывной: делювиальный аллювиальный	Ограждения	Нагорные каналы, дамбы

 

2. Запроектировали на плане в масштабе 1:5000 все элементы дренажно-осушительной системы с учетом будущего использования участка:

a)      проводящую часть:

-главный магистральный  канал;

-закрытые транспортирующие  собиратели (коллекторы);

2. регулирующую часть;
3. оградительную часть - нагорные каналы;
4. дополнительные сооружения (дороги, мосты, трубы - переезды);

e) поля и схему севооборота, обозначили границы полей, проставили 
номера и площади;

3. Замерили фактическую длину дрен и коллекторов, вычислили водосборную площадь каждого коллектора:

F_колл = l_колл * l_дрен, га

600м*200м =120000м² =12 га

4. Рассчитали расстояние между дренами по формуле:

D = 17,3*√((K*T*H*(H-Z))/(C*Z)), м

D=17,3Ö	0,7 ∙ 7 ∙  1,2(1,2 – 0,6)	= 14,83 м
	8 ∙ 0,6

 

 

 

5. Провели гидрологические и гидравлические расходы:

а) рассчитали модуль поверхностного стока и приток воды с водосбора по формулам:

g_пов= 3,8/⁴ √S_вод, л/с с 1га

g_пов = 3,8/⁴ √1200=0,64 л/с с 1 га

Q_вод = S_вод*g_пов, л/с

Q_вод = 1200*0,64 = 768 л/с

б) рассчитали модуль дренажного стока и расход дренажного коллектора по формулам:

g_дрен = (А*М*γ)/8,64, л/с с 1 га

g_дрен = (16*0,6*0,6)/8,64 = 0,67 л/с 1 га

Q_колл = F_колл * g_дрен, л/с

Q_колл = 12*0,67 = 8,1605 л/с /1000 л/м³ = 0,00816 м³/с

в) рассчитали диаметр коллектора по формуле:

d_колл = 1/3*⁵ √( Q_колл ² /i_колл), м

d_колл = 1/3*⁵ √( 0,00816²/0,0029) = 0,16 м

К полученному  результату добавили 0,03 м (толщину стенок коллектора). И получили результат, равный 0,19м.

г) определили суммарное количество дренажного стока по формуле:

Σ Q_колл = S_уч * g_дрен, л/с

Σ Q_колл =208* 0,67 =139,4 л/с

д) определили потребный расход магистрального канала по формуле:

Q_{мк потр} = Q_вод + Σ Q_колл, л/с

Q_{мк потр} ⁼ 768+139,4 = 907 л/с /1000=0,91 м³/с

6. Определили  гидравлическим расчетом необходимые  размеры магистрального канала для отвода расчетного расхода воды с поверхностного и дренажного стока с 5% запасом:

Q_{мк расч} > Q_{мк потр} на 12 %