Проектирование водохранилища

Содержание.

 

Введение. 3

Исходные данные 4

1. Проектирование водохранилища. 6

1.1 Выбор места под плотину и чашу водохранилища. 6

1.2 Определение возможного притока воды. 6

1.3 Определение емкости чаши водохранилища. 7

1.4 Построение интегральных кривых площади зеркала и емкости водохранилища. 9

1.5 Определение полезного объёма пруда. 9

1.5.1 Определение мертвого объёма. 10

1.5.2 Определение объёма испарения и объема фильтрации. 10

1.6 Проектирование плотины. 12

1.6.1 Определение размеров элементов плотины. 12

1.7 Определение объема земляных работ по устройству пруда. 13

1.7.1 Насыпка тела плотины. 13

1.7.2 Снятие растительного грунта. 14

1.7.3 Устройство водосбросного канала. 14

1.8 Определение оросительной способности пруда. 15

2. Проектирование оросительной системы. 16

2.1 Организация орошаемой площади. 16

2.2 Дорожная сеть и лесные полезащитные полосы. 16

2.3 Способы и техника полива. 17

2.3.1 Техника полива дождеванием. 17

2.4 Оросительная сеть, особенности проектирования. 18

2.5 Сооружения на оросительной сети. 18

3. Гидротехническая часть. 20

3.1 Определение расчетного расхода 20

3.2 Расчет напорного трубопровода. 20

3.3 Расчет насосной станции. 21

3.4 Гидравлический расчет аварийно-сбросного канала. 22

Приложение …………………………………………………………………………………… .23

Чертеж 1 «Поперечное сечение  земляной плотины»

Чертеж 2 «Продольный профиль  по оси земляной плотины »

Чертеж 3 «План оросительной системы»

 

 

Введение.

Орошение (ирригация) — подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение её запасов  в корнеобитаемом слое почвы в  целях увеличения плодородия почвы. Орошение является одним из видов  мелиорации. Орошение улучшает снабжение  корней растений влагой и питательными веществами, снижает температуру  приземного слоя воздуха и увеличивает  его влажность.

К основным способам орошения относится:

• полив по бороздам водой, подаваемой насосом или из оросительного канала;
• разбрызгиванием воды из специально проложенных труб;
• аэрозольное орошение — орошение мельчайшими каплями воды для регулирования температуры и влажности приземного слоя атмосферы;
• подпочвенное (внутрипочвенное) орошение — орошение земель путем подачи воды непосредственно в корнеобитаемую зону;
• лиманное орошение — глубокое одноразовое весеннее увлажнение почвы водами местного стока;
• дождевание — орошение с использованием самоходных и несамоходных систем кругового или фронтального типа.

В данном проекте требуется запроектировать оросительную систему на местном стоке, источником орошения которой должен быть пруд на сухой балке с земляной плотиной. Водоем располагается в таком месте, куда могут притекать сточные воды с населенных пунктов, то есть выше населенного пункта. Берега чаши водохранилища не должны быть крутыми, но и пологими. Ложе водохранилища состоит из водопроницаемого грунта (по заданию - глина).

 

 

Исходные данные 

 

 

1. Проектирование  водохранилища.

1. Выбор места под плотину и чашу водохранилища.

 

Водоем нужно  расположить в таком месте, куда не могут притекать сточные воды населённых пунктов и других загрязненных мест. Лучше всего водоём располагать  выше населённого пункта.

Берега чаши водохранилища не должны быть крутыми, но и пологими. Крутые берега быстро размываются, что приводит к заилению пруда. При пологих берегах значительная площадь водоема будет покрыта  неглубоким слоем воды, что благоприятствует быстрому зарастанию водоёма и большой  потере воды на испарение и фильтрацию.

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

Плотину лучше  располагать в суженой части  балки, причем, желательно, чтобы выше плотины балка была широкой и  глубокой. Это позволит накапливать  большой объём воды в водохранилище  при выполнении не большого объема земляных работ. Не следует выбирать место под плотину с отвесными  и обрывистыми берегами, так как  в процессе осадки тела плотины между  коренными берегами и плотиной может  образоваться трещина, по которой будет  просачиваться вода, что приведёт к размыву плотины.

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

Одновременно  с выбором места под плотину  решается вопрос об устройстве водосборного аварийного канала, который является обязательным сооружением при строительстве  плотины.

Плотину нужно  располагать в таком месте, чтобы  водосборная площадь была достаточной  для заполнения водохранилища.

Границы водосборной  площади (F) проходят по двухскатным водораздельным точкам поверхности земли.

2. Определение возможного притока воды.

 

Возможный годовой  объем притока воды в водохранилище  на год 50%  обеспеченности стоком S_50% м³ , определяется по формуле:

 

S_50%=N_50%∙F∙k                                                         (1)

 

 

где N_50%-норма стока в м³  с км² ;

       F-площадь водосбора в км²;

       k-модульный коэффициент стока 50% расчетной обеспеченности, принимается          равным 0,75…0,95.

 

S_50%=21500∙19,6∙0,9=379260м³

 

По Оренбургской области норма стока изменяется в пределах:

20 000…30 000 м³ с км² – в восточных районах

60 000…90 000  м³ с км² – в северных , центральных и западных районах.

Для выполнения курсового проектирования N_50% и F берем из исходных данных.

Для проекта  за расчетный год принимаем год 50% обеспеченности, при условии наполнения водохранилища стоком 50 раз из 100 лет (условно).

3. Определение емкости чаши водохранилища.

 

Объем воды, который может вместить водохранилище, определяется по плану в горизонталях. Емкость чаши водохранилища состоит  как бы из нескольких объемов, отсекаемых горизонталями.

Для этого  вычисляют площади (F,м²), ограниченные каждой горизонталью и створом плотины, потом вычисляем объем воды, заключенный между двумя соседними горизонталями. (см. Рисунок 1 «Расчет площадей зеркал водохранилища»)

Вычисления  начинаем с нижней горизонтали. Объем  отсекаемый нижней горизонталью W_н м³ будет равен:

 

W_н=1/3∙F₁∙h,                                                         (2)

 

где   F₁ – площадь зеркала по нижней горизонтали, м²;

         h- сечение горизонталей рельефа местности, м.

 

Все остальные  объемы воды, заключенные между горизонталями, определяется по средней площади  соседних горизонталей.

W_1-2- объем воды между 1 и 2 горизонталями определяется по формуле:

 

W_1-2=(F₁+F₂)∙h/2                                                       (3)

 

W_2-3- объем воды между 2 и 3 горизонталями.

 

W_2-3=(F₂+F₃)∙h/2                                                       (4)

 

Аналогично  просчитываются остальные объемы воды.

Общий вид  формулы:                  

 

W_n-n+1=(F_n+F_n+1)∙h/2                                                    (5)

 

   где   F_n и F_n+1 – площади двух соседних горизонталей;

          h – сечение между горизонталями(в данном случае равно 1 метру).

Расчет емкости чаши водохранилища  сводится в Таблицу 1«Расчет емкости чаши водохранилища».

 

Таблица 1 «Расчет емкости чаши водохранилища»

наименование горизонталей (отметки)	Площадь по одной данной горизонтали F,м2	Средняя площадь между горизонталями, Fср,м2	Сечение горизонталей, h,м	Объем воды между соседними горизонталями,Wср ,м3	Объем до данной горизонтали, W ,м3
1	2	3	4	5	6
36	77500				25833
		128750	1	128750
37	180000				154583
		242500	1	242500
38	305000				397083
		388750	1	388750
39	472500				785833
		556250	1	556250
40	640000				1342083
		741250	1	741250
41	842500				2083333

 

 

Объем воды, который может вместить чаша водохранилища  при данных топографических условиях можно определить, посмотрев на последнюю  цифру графы 7 или просуммировав  данные графы 6.

Полученную  емкость водохранилища (W) необходимо сравнить с объемом возможного притока воды в водоем (S_50%). При этом могут быть два случая, рассмотрим их ниже:

1) когда   S_50%>W в этом случае общий объем пруда будет равен емкости чаши водохранилища (W_общ)

2)когда   S_50%<W в этом случае общий объем пруда будет равен объему возможного притока воды  (S_50%)  и оно берется за расчетное значение

Для более  точного определения расчетного горизонта воды в водохранилище (НПГ) построим интегральные кривые площади  зеркала и емкости водохранилища.

4.   Построение интегральных кривых площади зеркала и емкости водохранилища.

 

Интегральные  кривые необходимо иметь для производства дальнейших расчетов. Выполняются они  по данным Таблицы 1 «Расчет емкости чаши водохранилища». На оси ординат наносим наименование горизонталей (отметки), а на оси абсцисс – шкала объёмов и шкала площадей. Масштаб выбираем произвольно. Для построения кривой из Таблицы 1 по каждой горизонтали выбираем соответствующие им значения площади горизонтали (графа 3) и объём до данной горизонтали (графа 7), и наносим эти точки на график. Соединяя плавной кривой нанесённые точки получим интегральные кривые площади и объёма водохранилища. Кривые W=f(h) и F=f(h) показывают, как изменяются объём и площадь водохранилища в зависимости от глубины пруда.

Откладывая  на шкале ёмкости водохранилища  объём возможного притока в пруд, определяем расчетный нормально  – подпертый уровень (НПУ).

Интегральные  кривые представлены на Рисунке 2 «Интегральные кривые водохранилища».

5.   Определение полезного объёма пруда.

 

При водохозяйственных  расчетах ориентироваться на использование  полного объёма пруда нельзя, так  как за летний период значительное количество воды будет потеряно на испарение и фильтрацию.

При весеннем наполнении пруда вода, притекаемая  в водоем содержит большое количество наносов, которые затем оседают  на дно пруда и уменьшают его  объём. Это вызывает необходимость  не реже одного раза в 15…20 лет производить  чистку пруда. Кроме того, в пруде  постоянно находится некоторый  объём воды, чтобы водохранилище  в летнее – осенний период не пересыхало, а в зимний – не промерзало.

В пруде должен всегда находиться объём воды, необходимый  для жизни рыб. Слой воды в пруде (помимо наносов) должен быть не менее 1,5…2,0м. Объём воды (отвечающий этому слою) и рассчитанный объём заиливания называется мертвым объёмом пруда.