Геологическое строение
Геолого-литологическое строение территории представлено
следующим сводным инженерно-геологическим разрезом /сверху вниз/:
1. почвенный слой мощностью 0,2 – 0,8 м;
2. суглинки коричневые и тёмно-коричневые, в основном средней
плотности, слабовлажные, тугопластичные участками
гумусированные вскрытой мощностью 5,7 м;
3. глины коричневые и светло-коричневые слабовлажные и влажные,
средней плотности вскрытой мощностью 1,5 м;
4. пески коричневые и жёлто-коричневые, преимущественно глинистые,
мелкозернистые, слабовлажные, различной степени плотности,
вскрытая мощность до 1,6 м;
5. элювий коренных пород, представленный обломками глин,
алевролитов и мергелей мощностью 0,2-0,8 м;
6. глины пестроокрашенные с прослоями мергелей, песчаников, песков,
вскрытой мощностью 3,1 м.
Глава 2. Проектирование пруда
2.1. Обоснование проекта.
2.2. Требования к выбору места для строительства пруда.
2.3. Определение площади водосбора и полного объёма воды.
2.4. Определение ёмкости чаши пруда.
2.5. Водохозяйственный расчёт пруда.
2.6. Проектирование земляной плотины.
2.7. Расчёт затрат на строительство пруда.
2.1. Обоснование проекта.
Поверхность земного шара занимают моря и океаны более 70%, суши покрывают озёра и реки 3%, болота и заболоченные участки – 4%. Очень много запасов воды на нашей земле (около 1,5 млрд. км³ ), а доля пресных вод всего 2% от общего объёма воды.
Все континенты по разному обеспечены водой. Чаще всего неравномерно.
При разработке любого проекта при строительстве платины, водозадерживающих валов, орошение питомника и др. объектов, как правило начинается с анализа данного объекта, что он из себя представляет, с учетом возможно проведенных работ по проектированию. Обязательно должно быть детальное обследование почвогрунтов, прилегающих территорий, водосборной или иной, с тем, чтобы правильно провести расчеты.
При проектировании пруда целесообразно расположить его не далеко от места потребления воды, а из-за санитарных норм располагают выше населённого пункта с учётом топографических и гидрографических условий и экономических требований.
Строительство прудовпредусматривает, помимо возведения земляной плотины, устройство водосбросного и водовыпускного сооружений. Грунты, образованные при их строительстве, применяют для возведения дамбы (если они соответствуют требованиям к составу). Вид крепления откосов выбирают с учетом наличия местных материалов, характера грунта дамбы, наличия средств механизации и исходя из экономической оценки возможных вариантов. Так, для крепления верховых откосов пруда применяют бетонные, железобетонные монолитные и сборные, каменные (насыпные) виды креплений. Крепление низового откоса производят путем посева трав, отсыпкой щебнем или гравием или другими способами облегченных покрытий.
2.2. Требования к выбору места для строительства пруда
1. Пруд должен размещаться, как можно ближе к населённому пункту, животноводческим фермам и оросительным участкам.
2. Пруд не должен потоплять хозяйственные постройки, населённые пункты.
3. Плотину нужно ставить в более узком месте балки так, чтобы объём земляных работ был минимальным, а объём задерживаемой воды был максимальный.
4. Нельзя построить пруд на территории скотомогильниках, кладбищ и сволок мусора.
5. Намечают створ плотины непосредственно за крутым поворотом балки. Уменьшит длину разгона ветровой волны, воздействующей на мокрый откос плотины.
6. Если есть ключи, то створ плотины следует располагать ниже их выхода, чтобы вода ключей пополняла запас воды в пруду и освежала её.
7. Уклон балки должен быть выше плотины, но не более 5м на 1 километр. Нужно это для того, чтобы при меньшей высоте плотины задержать большой объём воды.
8. Правильнее пруд располагать выше орошаемых участков и других потребителей пресной воды.
9. Что касается глубины пруда, то она должна быть не меньше 6-ти метров. Если же глубина будет меньше положенного, пруд заиливается и летом «цветёт».
10. Содержание грунта пруда и его откосов должно быть сложено из маловодопроницаемых глин или суглинок. Проводятся гидрологические и гидрогеологические изыскания путём бурения скважин. Все эти меры направлены на определение механического состава грунта.
11. Должно быть достаточное количество грунтовых материалов, удобный способ его доставки и укладки в тело плотины.
12. Площадь водосбора должна быть достаточной у пруда.
Особое внимание уделяют надежности грунтов основания плотины.
2.3. Определение площади водосбора и полного объёма воды.
Первым делом дадим определение водосборной площади.
Водосборная площадь- это территория, с которой поверхностные и подземные воды стекают в определённый водоём (в проектируемый нами водоём).
Для того, чтобы определить площадь водосбора план местности берётся в горизонталях в масштабе 1:25000. Если нет такой карты в хозяйстве, и не удалось найти, то её заказывают в РКЦ «Земля». (Рис.1)
После, на нашем плане нужно провести водораздельную линию под углом 90°к горизонталям, так как вода со склонов к нижней горизонтали стекает под углом 90 градусов. Как определяются площади неправильных конфигураций? Мы же знаем, что при помощи планиметра, палетки или геометрическим методом (путём деления на квадратные сантиметры). Последним способом мы и определим свою площадь. При подсчёте, если неполный квадрат меньше половины его не учитывают, и наоборот.
При масштабе 1:25000 каждый см² составит 6,25 га водосборной площади (1 см=250м), 1 см² =62500 м² , 1 га=10000 м² ). 1 клетка=6,25га.
При снеготаянии в Татарстане с 1 га в сток в среднем попадает 500 м3 / га.
V=500 м3 с 1 га.
S=218*6.25= 1362,5
Мы рассчитали приток воды с водосборной площади, который поступает в пруд.
V=1369,5*500= 681250 м³
В проектируемом пруде объём воды будет составлять 681250 м³ . А площадь водосборной территории 1362,5 га.
2.4. Определение ёмкости чаши пруда.
Цель:
1) Расчитать вмещает ли выбранный овраг или балка объём воды с водосборной площади в количестве 681250.
2) До какого горизонта будет заполнен пруд.
3) Определить максимальную глубину пруда . Она должна быть не менее 6 м, иначе пруд «зарастёт».
Воспользуемся планом балки в масштабе 1:5000 с сечением горизонталей в 2 метра, для определения ёмкости чаши пруда.
Ёмкость чаши пруда определяется по следующим формулам:
V1 = 1/3 S1* h, (объем полного конуса);
V2 = S1+ S2 , где
V1; V2 – послойный объем воды в пруду, м3;
S1;S2 – послойная зеркальная площадь, м2;
h – высота слоя воды, м.
V1= 1/3*2*40*2500=66666,7 м3 .
V1=66,7 тыс.м3
V2=338,4 тыс.м3
V 3=1039,3 тыс.м3
| Отметка горизонталей | Площадь зеркала пруда, тыс. м² | Объём слоя между соседними горизонталями, тыс. м³ | Объём чаши пруда от дна до данной горизонтали, тыс. м³ |
| - | - | - | |
| 66.7 | 66.7 | ||
| 271.7 | 338.4 | ||
| 362.5 | 700.9 | 1039.3 |
Ёмкость чаши пруда
Ответ: пруд размещает весь объём воды 681250 м³ . С запасом 358,3 м³ .
Пруд заполняется до 106 горизонтали. Глубина пруда 6 м.
Объем чаши пруда отмечают до отметки, при которой будет превышен объем весеннего стока принятой обеспеченности.
2.5. Водохозяйственный расчёт пруда
Водохозяйственные расчеты по управлению водными ресурсами пруда учитывают потери воды на дополнительное испарение, льдообразование, фильтрацию. Для определения потерь воды на дополнительное испарение задается слой потерь на дополнительное испарение для каждого расчетного периода времени. Потери воды на льдообразование представляют собой количество льда, осевшего на берегах зимой. Потери воды на льдообразование являются практически полностью возвратными. Лед, осевший зимой на берегах пруда, тает весной и увеличивает водные ресурсы.
Водохозяйственные расчеты прудов служат для составления их водного баланса. Весь полезный объём воды в пруде находится в пределах до уровня мёртвого объёма. Разность их отметок составляет призму, которая характеризует его полезный объём. В прудах различают характерные объемы воды: полный, полезный, рабочий, мертвый.
Полезный объём пруда - объём который может использоваться в процессе эксплуатации пруда в различных целевых нуждах (орошении, водоснабжении, обводнении, рыборазведении). Этот же объём включает в себя так называемые потери воды, а точнее затраты, на испарение с водной поверхности, насыщение ложа пруда до грунтовых вод или водоупора, на вертикальную и горизонтальную фильтрацию, на транспирацию растениями, если они занимают какую — то площадь акватории пруда.
Мёртвый объём пруда - 1,5 – 2 метра от дна плотины.
Его значение:
1. Разведение рыб.
2. Пожарная безопасность.
3. Для отдыха людей.
4. Предохраняет тело плотины от замерзания.
Рабочий объём пруда - он включил в себя объём полезного, потери воды при испарении и фильтрацию.
Полный объём – состоит из рабочего и мёртвого объёма.
Vполн.=681 тыс. м³
Vмёрт.=40 тыс. м³
Vраб.= Vполн.-Vмёрт.=681-40=641 тыс. м³
Vисп.=(Sпол. + Sмёрт.)/h= (320+30)/0,4= 70
Vфил.= Vисп.
Vполез.=641-70-70=501 тыс. м³
КПД= (Vполез./Vполн)*100%= (501/681)*100%=73,6%
Водохозяйственный расчёт
| Показатель | Объем воды, тыс. м3 | Зеркальная площадь, тыс. м2 |
| Полный объём | ||
| Мертвый объём | ||
| Рабочий объём | ||
| Полезный объём |
Ответ: Пруд запроектирован правильно, поскольку коэффициент полезного действия пруда составляет 73,6%. Вместо положенного 60%.
2.6 Проектирование земляной плотины.
Плотина - перегораживающее реку (или другой водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Водохозяйственное значение плотины многообразно :подъём уровня воды, увеличение глубины в верхнем бьефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а так же водозабору для нужд орошения и водоснабжения; сосредоточения напора у плотины создаёт возможность энергетического использования стока реки; наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т.е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход паводок, способный привести к разрушительным наводнениям.
Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающую территорию: изменяется режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава; берега реки в верхнем бьефе затопляются. Плотина обычно является основным сооружением гидромодуля.
Плотиностроение возникло так же давно, как и гидротехника, в связи со значительным развитием искусственного орошения территорий у земледельческих народов Египта, Индии, Китая и др. стран. Возведение П. потребовалось для строительства гидросиловых установок, а затем и сооружения гидроэлектростанций. Энергетическое использование водных ресурсов явилось основным стимулом увеличения размеров и совершенствования конструкций, появления гидроузлов на многоводных реках.
Грунт плотины по составу и расположению различают на однородный и неоднородный. А по способам возделывания делят на насыпные и намывные. В Республике широко применяются однородные насыпные плотины. Для строительства плотины наилучшим грунтом служат глинистые, тяжёлосуглинистые и среднесуглинистые почвы. Так же, при отсутствии таких грунтов, плотину можно строить из супесчаного грунта.
Для того чтобы правильно запроектировать плотину необходимо рассчитать её основные параметры. К ним относится: высота плотины, ширина гребня, коэффициент откосов, ширина основания плотины.
Расчёты, производимые при строительстве плотины.
1. Формула высоты плотины.
Высота плотины рассчитывается с учётом глубины пруда в самом глубоком месте у плотины , добавляя запас на осадку и запас на волновой.
Hнв=( Hmax+Нв+hmax)*1,1 где,
Ннв – наибольшая высота плотины, м.
Hmax - наибольшая глубина плотины, м.
hв – высота ветровой волны, м.
hmax – прибавка в размере 0,5 м. на многоснежные годы.
Hmax = 5,5 м.
1,1 – коэффициент усадки плотины.
Высота волны определяется по формуле Е. Замарина:
Нв = 0,75 + 0,1*L где,
L- длина пруда в км находится на рис.
Нв = 0,75+0,1*1=0,85
Ширина гребня принимается для непроезжих плотин 0,5 её высоты, проезжих – не менее 5 м.
b = 5 м.
В= b + Hнв (Т в +Т н) где,
В- ширина основания плотины, м.
b- ширина гребня плотины, и.
Hнв – наибольшая высота плотины, м.
Т в – коэффициент заложения верхнего откоса.
Т н – коэффициен заложения низового откоса.
В= 43,5 м
W = 0.2· L·Hв (b + В), где
W – объём земляных работ , м3;
L – длина плотины, м;
Hв – наибольшая высота плотины, м;
b – ширина гребня плотины, м;
В – ширина основания плотины, м;
W= 25850 м3