 |
Общие сведения о сельскохозяйственных мелиорациях
|
|
|
|
Сельскохозяйственными мелиорациями называют комплекс мероприятий, направленных на ослабление неблагоприятных природных условий, отрицательно влияющих на получение устойчивых высоких урожаев.
Ведущее место среди этих мероприятий принадлежит гидромелиоративному строительству, т. е. строительству сооружений, способствующих созданию в активном слое почвы оптимальной влажности.
Объектами гидромелиоративного строительства являются оросительные и осушительные системы.
9.1. Стадии проектирования и состав изысканий при гидромелиоративном строительстве
Проектирование объектов гидромелиоративного строительства обычно осуществляется в одну или две стадии.
Если площадь мелиорируемой территории не превышает 1500 га, проект составляется в одну стадию (одностадийный проект). В остальных случаях разрабатываются технический проект и рабочие чертежи.
Помимо своей общей цели – выяснения технической возможности, экономической целесообразности и сметной стоимости строительства, технический проект должен определить общие размеры и размещение мелиорируемых земель, источники снабжения водой оросительных и водоприемники осушительных систем. Технический проект должен установить источники и количество получаемой энергии и стройматериалов, необходимых для строительства, дать основные технические решения проектируемых работ и сооружений, объемы работ и очередность строительства.
Для составления проекта гидромелиоративного строительства по всей площади, подлежащей мелиорации, проводятся изыскания. В материалах изысканий отражаются топографические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия района строительства, знание которых необходимо для разработки системы мелиорации и агротехнических мероприятий, для сельскохозяйственного освоения и использования мелиорируемых земель, а также сведения по экономике землепользования и условиям производства строительных работ.
|
|
|
В этом обширном комплексе изысканий ведущее место принадлежит инженерно-геодезическим работам, которые обеспечивают исходным материалом все стадии проектирования и одновременно создают топографическую основу для всех остальных видов изысканий.
В соответствии с основными этапами гидромелиоративного строительства его инженерно – геодезическое обслуживание включает следующие виды работ:
1. геодезическое обоснование и топографические съемки территории строительства, нивелирование поверхности для проектирования вертикальной планировки, съемка рек и нивелирование их уровней, промерные работы, регулирование русел водоприемников;
2. привязка инженерно-геологических выработок;
3. проектирование и разбивка элементов оросительных и осушительных систем;
4. определение на местности границ затоплений;
5. исполнительная съемка объектов гидромелиоративного строительства, наблюдения за их деформациями и оползневыми явлениями.
9.2. Изыскания для осушения
В нашей стране имеется около 160 млн. га земель, которые мало используются для сельского хозяйства из-за переувлажнения. Такие земли нуждаются в осушительной мелиорации.
Для составления проектов осушения болота и заболоченных земель тщательно изучаются и выясняются причины возникновения болот, заболачивания и источники водного питания изучаемого района.
Все исследования основываются на геодезических данных в виде планов или карт с горизонталями, в виде нивелирных профилей и др. Осушительные мелиорации должны проводиться на точном знании тех условий местности, которые образуют избыточную влажность. С этой целью в районе осушения проводятся подробные и тщательные гидрологические работы. Они заключаются в изучении и определении степени влияния на переувлажнение всех водных пространств и источников: рек, озер, канав, водосборной площади, осадков и др. Так как движение поверхностных и подземных вод теснейшим образом связано с рельефом местности, то в таких работах топографическая изученность местности является необходимой. Для разработки проекта осушения карты составляются на основе аэрофотосъемки, мензульной съемки и нивелирования поверхности.
|
|
|
Проект осушения должен предусмотреть, на основе геодезической изученности местности, ряд мероприятий: спрямление русел рек, образование запасных водоемов для регулирования стока в разные сроки и в разных местах, перехват каналами или валами излишнего стока с соседних возвышенных мест, систему осушительных каналов и канав и др.
С этими целями все заболоченное пространство подвергается нивелированию ходами, обычно пересекающими район болота в поперечном направлении к течению воды. Все существующие реки, ручьи, канавы и каналы нивелируются в продольных (рис. 25) и поперечных (рис. 26) направлениях; озера и пруды измеряются в плане и в них определяются глубины, объемы, источники питания и др.
Рис. 25, Рис. 26
В случае близости к болоту действующих оврагов их следует пронивелировать вдоль по дну и поперек в нескольких местах.
9.3. Изыскания для орошения
В России имеется свыше 200 млн. га земель, нуждающихся в дополнительном орошении или обводнении. Орошение требует правильного использования большого количества воды на основе хорошо разработанных и осуществленных проектов. Для орошения земель вода направляется преимущественно из рек по каналам самотеком и затем распределяется по отдельным участкам целой системой каналов, канав, борозд и др. Для орошения также применяются дождевальные приборы, в которые вода поступает из водоприемника под напором. В том и другом случае требуется изучение реки, из которой подается вода, и подготовка (планировка) орошаемых участков. Чтобы изучить реку, ее тщательно снимают и нивелируют в продольном и поперечном направлениях, определяют расход воды и другие качества реки.
|
|
|
Район орошаемых земель подвергается топографической съемке в крупном масштабе для составления планов с хорошо выявленным рельефом.
По планам производится проектирование всей системы оросительных каналов и канав, составляется проект земляных планировочных работ и различных гидротехнических сооружений. Так как для движения воды по канавам и каналам необходимы и достаточны только малые уклоны, порядка 0,001 – 0,002, это обязывает к тому, чтобы нивелирные работы были выполнены хорошо и обеспечивали требуемую точность. Точно также для планировки орошаемых участков требуются очень тщательно составленные планы вертикальной съемки с горизонталями через 0,1 – 0,25 м.
Проектирование и разбивка в натуре оросительной сети производится по геодезическим данным, на плане с горизонталями, с учетом рельефа местности.
При мелиоративном проектировании и строительстве местность по рельефу подразделяется на категории по сложности, трудности и точности работ.
Первая категория (хорошие условия) – уклоны местности от 0,015 до 0,02 га.
Вторая категория (удовлетворительные условия) – уклоны от 0,001 до 0,004.
Третья категория (плохие условия) – слишком малые (меньше 0,001) или слишком большие (более 0,2) уклоны.
Такая характеристика местности обязывает выбирать под орошение ровные участки земли, без резких разностей по высоте (рис. 27).
Рис. 27
Орошение земель производится несколькими способами. В числе других есть способ «лиманного орошения». Лиманное орошение участков земли основано на задержании на этих землях талых весенних вод земляными валами. Если почва не очень плотная, то валы нужно располагать точно по горизонталям, чтобы вода не имела стока. Таким образом, у вала глубина воды будет наибольшей, и будет постепенно уменьшаться вверх по склону местности (рис. 28).
Рис. 28.
Применять лиманное орошение приходится на местности с очень пологими склонами, так как иначе площадь орошения будет очень мала.
По таблице заложений можно видеть, что при глубине воды у вала 0,3 м ширина орошаемой земли вверх по склону определится в зависимости от угла склона и уклона (см. табл. 6.1).
|
|
|
Таблица 6.1
Таблица заложений
| Угол склона | Заложение, м | Уклон |
| 0º10' 0º20' 0º30' 0º40' 0º50' 1º00' 1º30' 2º00' | 0,003 0,005 0,008 0,010 0,013 0,016 0,023 0,033 |
При другой высоте вала получается:
Таблица 6.2
| Уклон Высота вала | 0,002 | 0,004 | 0,006 | 0,01 | Примечание |
| 55 см | 200 м | 100 м | 70 м | 40 м | Глубина воды у вала 40 см |
Как видно из таблицы, даже при очень малом уклоне в 0,003 или при угле склона в 0º10' ширина полосы затопления при глубине воды у вала в 0,3 м равняется только 115 м, а при угле склона 1º00' или при уклоне 0,016 ширина уменьшается до 19 м.
Эти цифры обязывают при проектировании лиманов располагать хорошими топографическими планами с точными горизонталями; расположение вала в натуре обязательно обозначать по инструменту, задаваясь отметкой установленной горизонтали. Поэтому приходится лиманное орошение устраивать многоярусное, расширяя полосу орошаемой земли (рис. 29).
Рис. 29
9.4. Топографические съемки территории гидромелиоративного
строительства
Для составления топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ) необходимо выполнение целого комплекса мероприятий: проектирование, производство геодезических измерений и их камеральная обработка, т.е. необходимо выполнить топографическую съемку. В результате получают план местности и ЦММ.
К топографическим картам, используемым при проектировании оросительных и осушительных систем, предъявляются особые требования в части детализации и точности изображения рельефа.
Рельеф определяет всю схему построения мелиоративной системы, поэтому топографическая карта должна правильно отражать его общую структуру и содержать качественные характеристики, позволяющие с требуемой точностью определять направления и величины уклонов поверхности. Недопустимая ошибка при определении уклона неизбежно вызовет несоответствие действительного уклона проектному. В результате потребуется исправление проектной схемы – смещение каналов в плане, дополнительные изломы в профиле или заглубление сверх нормы.
Различные малозаметные детали рельефа – бугры, западники, блюдца, не учитываемые при обычной съемке, должны изображаться на топографических планах, предназначенных для составления проектов орошения и осушения. Значительно увеличивается количество подписываемых отметок; например, для масштаба 1:5000 вместо принятых 5 отметок на 1 дм2 плана подписывается 20 отметок. Возрастает и плотность высотной геодезической основы, доводимая в этом случае до 1 – 2 реперов нивелирования на 1 км2 площади.
|
|
|
В то же время расположение элементов мелиоративных систем может быть определено со сравнительно небольшой точностью. Так, допустимая ошибка определения длины поливных борозд составляет 3 – 4 метра, конфигурация закрытой дренажной сети должна быть определена с точностью до 2 м. Указанные особенности определяют характер топографических съемок мелиорируемых территорий; в зависимости от их размеров и рельефа эти съемки можно разделить на три группы:
1. Для массивов орошения и осушения площадью до 3000 га выполняется мензульная или комбинированная съемка в масштабе 1:5000 с высотой сечения рельефа 0,5 – 1,0 м. Для удобства проектирования, а также при большой густоте реечных точек планы масштаба 1:5000 увеличиваются в 2,5 раза, т. е. до 1:2000. Съемка площадок под головные водозаборные сооружения производится в масштабе 1:1000 с высотой сечения рельефа 0,5 – 1,0 м.
2. На территории площадью от 3000 до 10000 га выполняется сплошная комбинированная съемка в масштабе 1:10000 с высотой сечения рельефа 1,0 м и съемка участков водозабора и площадок под сопрягающие и водосборные сооружения в масштабе 1:1000 – 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,5 – 1,0 м.
3. Проектирование гидромелиоративного строительства на площади свыше 10000 га осуществляется по картам масштаба 1:25000 с высотой сечения рельефа 1,0 – 2,0 м. Для проектирования мелкой сети производится съемка типового участка в масштабе 1:10000 с высотой сечения рельефа 0,5 – 1,0; топографическая основа для составления проекта вертикальной планировки создается нивелированием по квадратам типовых участков площадью 100 – 150 га. Планы таких участков составляются в масштабах 1:1000 – 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,25 – 0,5 м.
Кроме того, независимо от площади орошаемых или осушаемых массивов, выполняются топографические съемки трасс: магистральных каналов в масштабе 1:5000 с высотой сечения рельефа 0,5 м; участков водозабора и водоприемника в масштабах 1:1000 – 1:2000 с той же высотой сечения; площадок под гидротехнические сооружения в масштабах 1:500 – 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,5 – 1,0 м, а также съемки существующих рек и сооружений на них.
В последние годы получено значительное сокращение объемов полевых работ путем применения материалов аэрофотосъемки в начальной стадии проектирования гидромелиоративного строительства. Проекты оросительных и осушительных систем составляются на стереоприборах по крупномасштабным аэроснимкам. После фотограмметрической обработки по снимкам строят продольные и поперечные профили каналов и вычисляют объемы земляных работ. Полевое трассирование осуществляется по данным, взятым с фотопланов, путем линейных промеров до точек трассы от хорошо опознанных контуров местности.
Каждый инженерный проект разрабатывается на топографическом плане. В зависимости от содержания проекта и будущих размеров сооружения для проектирования применяются планы различных масштабов – от 1:200, 1:500 до 1:10000 и более мелких.
Так как каждому масштабу свойственна определенная графическая точность, то проектирование непосредственно по плану (графически) может сопровождаться соответственными ошибками. Эти ошибки могут быть в линиях, углах и координатах точек, определяемых с плана.
Если с проекта переносятся в натуру размеры сооружений такого качества, при котором можно пренебрегать графическими ошибками, то в таких случаях можно пользоваться графическими данными. Но при высоких требованиях к обозначению в натуре расположения и размеров сооружений необходимо исходить из аналитических, числовых данных, получаемых путем вычислений.
Кроме того, при графическом определении по плану исходных данных приходится наблюдать искажения линий, углов и координат из-за деформации бумаги плана.
Для учета деформации бумаги следует исходить из определений деформации линий координатной сетки, тщательно определив коэффициент деформации в пределах каждого квадрата в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Точное определение длин линий, координат пунктов и углов (направлений) нужно производить из натурных определений и вычислений координат опорных точек.
Точность такого определения полностью зависит от точности предшествующих геодезических работ, что и должно предусматриваться при организации геодезических работ для разработки соответствующего проекта и строительства.
Помимо планового расположения различных частей сооружений, их необходимо проектировать и строить со строгим учетом рельефа местности и высот отдельных точек.
|
|
|
