Гидрологический расчет магистрального канала.
Цель гидрологических расчетов - определение расчетных расходов проводящей сети осушительной системы за критические периоды, которые принимаются за расчетные и устанавливаются в зависимости от характера использования осушаемых земель. Согласно СНиП 11-52-74 при площади осушаемых земель до 2 тыс.га допускается проводить расчет осушительной сети на пропуск расходов 10%-ной обеспеченности.
Расчетные расходы изменяются по длине проводящих каналов, увеличиваясь от истока к устью. Следовательно, должны изменяться и размеры поперечных сечений каналов. Для определения расчетных расходов по длине каналов назначают расчетные створы: в устье канала, выше впадения каждого гидравлически рассчитываемого канала, в местах изменения уклона дна, на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более, чем на 20 %. Каждому расчетному створу соответствует определенная площадь водосбора.
В целях сокращения объема работ в курсовом проекте в качестве примера разрешается выполнить расчеты только для одного створа, расположенного на нулевом пикете магистрального канала (ПК0).
Порядок расчета следующий:
Где F -площадь водосбора, км2
q - модуль стока,
Определяем максимальный модуль стока весеннего половодья () :
(2)
Где Fос - площадь осушения, с которой осуществляется приток воды к данному створу;
- соответственно, площадь внешнего водосбора.
В задании к курсовому проекту FBH дается в зависимости от Foc. Для рассматриваемого объекта Fос = 107,68 га. По заданию = 1,1*107,68 = 118,45 га получаем F = 6,9 + 2,4 = 9,3км2.
- коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды рек,
зарегулированных озерами и водохранилищами .
hp - расчетный слой суммарного весеннего стока вероятности превышения Р = 10%, мм;
где - параметр, характеризующий дружность половодья, 0,006
- коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов, 0,88
- коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных и заболоченных бассейнах;
- показатель степени редукции, 0,17
Расчетный слой суммарного весеннего стока hp определяется в зависимости от
среднемноголетнего слоя стока коэффициента вариации слоя Cv и коэффициента асимметрии Cs. Величины К и Cv принимаются по картам приложений СНиП 2.01.14-83. для Калининградской области: К = 0,008 и Cv = 0,4.
Для перехода от среднего многолетнего слоя стока к расчетному слою суммарного стока hp обеспеченности Р = 10% вводится модульный коэффициент перехода К, зависящий от Р% и Cs.
При определении коэффициента полагаем, что на территории водосбора водохранилищ не имеется, т.е. =1.
Коэффициент определяется по зависимости:
где степень залесённости бассейна, %;
- степень заболоченности бассейна,
=34,3%,
Далее подставляем в формулу 3 соответствующие значения параметров, получим:
Для определения предпосевного расхода предварительно рассчитывается модуль предпосевного расхода.
где - коэффициент редукции (уменьшения) максимального расхода весеннего половодья;
где Т - допустимая продолжительность весеннего затопления осушаемой территории; Т = 10 сут. для полевого севооборота.
Получаем: = 0,35, после подстановки в формулу (6) имеем = 0,16.
Предпосевной расход по формуле (1) =1,3 мЗ/с.
Окончательно расчетный расход выбирается после сопоставления полученных данных с максимальным расходом летне-осенних паводков. В итоге выбирается больший из двух.
Для определения необходимо знать модуль летне-осеннего паводкового стока. В курсовом проекте допускается использовать формулу Д. Л. Соколовского:
В - районный параметр, при обеспеченности 10%,
В = 5;
поправочные коэффициенты на влияние озеренности и заболоченности, лесистости, проницаемости почв и топографических параметров площади водосбора.
, нe проводя расчетов, условно примем значения остальных коэффициентов в следующих пределах: ' = 0,5; "= 0,6; "'= 0,7.После подстановки в формулу (8) получаем:
тогда
Сравнение и QJIO показывает, что наибольшим из двух является предпосевной расход Qпп = 0,36 м3/с, который принимается в расчет.
Бытовые расходы являются расходами наибольшей повторяемости в течение периода сельскохозяйственных работ. Бытовой сток формируется главным образом за счет поступления грунтовых вод.
где для намывного ТВП.
Продольный профиль МК показан на рис. 9.
Гидравлический расчет
С помощью гидравлического расчета определяются размеры поперечных сечений элементов осушительной сети, глубина и скорость течения воды, которые должны находится в пределах допустимых значений. Расчет проводится для тех же элементов проводящей сети, для которых определены расходы и построены продольные профили.
Форма и размеры поперечного сечения каналов должны обеспечивать устойчивость каналов против деформации, а также бесподпорную работу впадающих элементов осушительной сети, своевременный отвод воды в водоприемник.
Средняя глубина канала на рассматриваемом участке (между створами) и продольные уклоны дна принимаются с продольных профилей. Коэффициент шероховатости для вновь строящихся каналов можно принять равным 0,03 .
Скорости течения воды в каналах не должны быть более 0,2м /с и менее 1,0 м/с. Гидравлический расчет проводится по формулам равномерного движения для каждого расчетного створа. Могут быть использованы различные способы, например способ П.И. Агроскина, линейка Пояркова, различные номограммы и графики.
,
,
,
,
Расход канала:
Площадь поперечного сечения:
Смоченный периметр:
Гидравлический радиус:
Скоростной коэффициент:
Расчеты сведем в таблицу:
Таблица 2.
h,м | R | C | Q | |||
0,5 | ||||||
0,5 | 0,75 | 2,74 | 0,27 | 17,32 | 0,60 | 0,45 |
1,0 | 2,5 | 4,97 | 0,50 | 23,57 | 1,12 | 2,80 |
1,5 | 5,25 | 7,21 | 0,73 | 28,48 | 1,63 | 8,56 |
2,0 | 9,0 | 9,44 | 0,95 | 32,49 | 2,12 | 19,08 |
График зависимости h=f(Q) представлен на рис.10.
Проверка скоростей течения воды в канале:
створы | ||||||||
ПК0 | 0,10 | 0,25 | 0,25 | 0,40 | 0,36 | 0,40 | 0,52 | 0,69 |
ПК1+90 | 0,075 | 0,20 | 0,18 | 0,20 | 0,27 | 0,35 | 0,42 | 0,64 |
ПК3+70 | 0,05 | 0,175 | 0,15 | 0,33 | 0,18 | 0,33 | 0,37 | 0,49 |
ПК5+50 | 0,025 | 0,125 | 0,09 | 0,28 | 0,09 | 0,25 | 0,25 | 0,36 |
Значения скоростей течения воды не выходят за рамки допустимых 0,2.
Расположение дорожной сети в плане и сооружений на осушительной сети.
Осушительная система должна быть оборудована достаточным количеством различных сооружений и устройств, предназначенных для проведения эксплуатационных работ на системе. В местах впадения закрытых коллекторов в каналы предусмотрены устьевые сооружения типовых конструкций.
На коллекторах имеются смотровые колодцы, которые устанавливаются в истоках, местах сопряжения закрытых коллекторов различных порядков, в местах поворота трасс и изменения уклона дна. В других случаях они устанавливаются не реже, чем через 400 — 500м. Смотровые колодцы служат для контроля за работой закрытой регулирующей сети, для очистки и ремонта коллекторов, устройства запорной арматуры, осаждения взвешенных наносов и их удаления. Колодцы могут быть потайными (заглубленными в грунт) и открытыми.
В целях нормальной эксплуатации осушительной системы, заездов на поля запроектирована дорожная сеть, предусмотрены трубопереезды на открытых каналах. Вдоль магистрального канала дороги выполнены с твердым покрытием. В остальных случаях предусмотрены полевые дороги с песчано-гравийным покрытием.