 |
На тему: Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы
|
|
|
|
Курсовая работа
По дисциплине: Инженерная мелиорация
На тему: Расчет элементов оросительной системы и проектирование осушительной системы
РУКОВОДИТЕЛЬ:
старший преподаватель
Бобыльская В.А.
СТУДЕНТ:
заочная, Г - 14 - 002
Колтыгина Е.В.
Новосибирск 2015 г.
Часть I. Расчет элементов оросительной системы
. Выполнить расчет режима орошения с учетом состава всех культур севооборота и построить укомплектованный график гидромодуля оросительной системы
орошение севооборот придамбовый дренаж
Предварительный расчеты для построения укомплектованного графика гидромодуля выполняется в табличной форме:
2. На листе формате А4 в масштабе 1:50000 начертить план оросительной системы с самотечной или с механической подачей воды, соотношение сторон орошаемого массива 2:1. (рисунок 1)
В состав оросительной системы включить источник водоснабжения (река или водохранилище), постоянный магистральный канал, временные распределители и оросители.
Расстояние между распределителями принять 1000, 1100 или 1200м, а расстояние между оросителями - 400, 500 или 600м, количество распределителей и оросителей принять в зависимости от плановых размеров и конфигурации орошаемого массива.
Каналы оросительной системы принять трапецеидального сечения, без облицовок, в полувыемке-полунасыпи:
Грунт по заданию - суглинок.
Уклон канала - 0,0018.
Заложение откосов: m1 = 1,50; m2 = 1,25.
Коэффициент шероховатости n= 0,019
Ширина магистрального канала по дну b1= 1м
Оросительная ширина распределителя β = 1м
Длина магистрального канала L 
= 10800м
Длина оросителя L 
= 1200м
Длина распределителя L 
= 5400м
. Выполнить гидравлический расчет каналов оросительной системы
|
|
|
Определим поленый расход магистрального канала из условий пропуска максимального расхода:
,
где 
максимальный гидромодуль оросительной системы, л/(с 
га)
- общая площадь орошаемого массива, га
Определить величину фильтрационных потерь 
канала на его рабочую длину:
L - длина магистрального канала в км,
∆ - процент потерь расхода на 1 км длины канала:
, А= 0,7; m= 0,3
Определить расчетный расход магистрального канала с учетом компенсации потерь воды на фильтрацию:
Определить расход распределителя считая, что одновременно работает 0,5 из запроектированных, а расход из магистрального канала распределяется равномерно между всеми выходящими из него распределителями:
, 
, 
Определить расход оросителя считая, что одновременно работают 0,5 из запроектированных на один распределитель, а расход распределителя распределяется равномерно между всеми оросителями:
,
,
Методом линейной интерпретации определить глубину воды в магистральном канале.
Способ линейной интерпретации - вычисляют 
и 
при произвольных значениях h1 и h2. Если < 
< , то при заданной ширине канала:
h=h2+(h2 - h1) 
h= 0,9+(0,9 - 0,7)· 
Расчет выполняют в табличной форме:
Определить размеры распределителя по заданной относительной ширине канала β. При у=0,2 для трапецеидального канала:
Откуда находим h= 
, м
hрп= 
=0,75,м
ширина канала определяется: b1=β·h
b1=1·0,75=0,75, м
Определить размеры оросителя, считая его поперечное сечение гидравлически наивыгоднейшим.
Гидравлически наивыгоднейшим сечение называется такое, у которого при заданной площади поперечного сечения ω и уклоне i расход Q оказывается наибольшим.
Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения отношение βгн=b1/h, определяется по формуле
|
|
|
βгн= 
βгн= 
Если принять коэффициент С по Маннингу
С= 
то формула Шези примет вид
где коэффициент
А= 
Далее находим
hор= 
,
hор= 
ширина оросительного канала b1=β·h,
b1=0,61·0,44=0,27м
Определить строительные размеры каналов и высоту насыпи из условий обеспечения баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпи).
Ширину насыпи по гребню b2 принять b2=b1 для каждого канала соответственно
Ширина насыпи b2 = 0,5м - магистрального канал и b2 = 0,3м - распределительного и оросительного канала.
Строительные размеры определяются по формулам:
НСТ = h0 + Δt, м
ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1, м
Превышение гребня дамб каналов над максимальным уровнем воды принимают по таблице.
| Расход воды в канале, м3/с | Превышение гребня дамбы, Δt, м |
| До 1 | 0,20 |
| 1…10 | 0,30 |
Магистральный канал: НСТ = h0 + Δt = 1,02 + 0,30 = 1,32(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 1 + 1,32·1,5·2 = 4,96(м).
Распределительный канал: НСТ = h0 + Δt = 0,75 + 0,20 = 0,95(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 0,75 + 2·1,5·0,95 = 3,6(м).
Оросительный канал: НСТ = h0 + Δt = 0,44 + 0,20 = 0,64(м) и ВСТ = b1 + 2·НСТ·m1 = 0,27 + 2·1,5·0,64 = 2,19(м).
При обеспечении баланса земляных масс (объем выемки равен объему насыпей) высота насыпи/определяется по зависимости:
, м
где М = (2b2 + b1 +2m1H).
Магистральный канал:
Ммаг.к. = (2b2 + b1 +2m1Hмаг.к.) = 2·1 +1 + 2·1,5·1,32 = 6,96.
Распределительный канал:
Мрасп.к. = (2b2 + b1 +2m1Hрасп.к.) = 2·0,75 + 0,75 + 2·1,5·0,95 = 5,1
Оросительный канал:
Мо.к. = (2b2 + b1 +2m1Hо.к.) = 2·0,27 + 0,27 + 2·1,5·0,64 = 2,73.
Построить поперечные профили магистрального канала, распределителя и оросителя. (рисунок 2)
Выполнить проверку устойчивости каналов на возможность размыва потоком - вычислить скорость течения в канале и сравнить с допустимой. Если V0<VHP - канал устойчив к размыву.
,
где ω0 = b1·h0 + m1·h02.
Магистральный канал:
ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 1·1,02 +1,5·(1,02)2 = 2,58м2.
,
V0<VHP, 1,61<, следовательно магистральный канал
Распределительный канал:
ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 0,75·0,75 + 1,5·(0,75)2 = 1,41м2.
V0<VHP, 0,52<, из чего следует распределительный канал
Оросительный канал:
ω0 = b1·h0 + m1·h02 = 0,27·0,44 + 1,5·(0,44)2 = 0,41м2.
V0<VHP, 0,4<, из чего следует оросительный канал
. Выполнить расчет длины камеры отстойника в составе водозаборных сооружений оросительной системы по методу В.С. Лапшенкова
|
|
|
Отстойники оросительных систем предназначены для для задержания мелкопесчаных и илистых наносов. Они представляют собой расширенные участки канала трапецеидального сечения с коэффициентом заложения откосов от 1,5 до 3,0
Отстойник проектируется в составе узла водозаборных сооружений с расходом
, м3/с
м3/с
Транспортирующая способность потока в защищенном канале (ρu)0кан, кг/(с·м2) и мутность потока в реке ρi0, кг/м3, данные о механическом составе наносов принять по заданию.
Гидравлическая крупность наносов при температуре 15°С представлены в таблице:
| d, мм | 1,0 | 0,7 | 0,5 | 0,25 | 0,10 | 0,05 | 0,01 | 0,005 | <0,005 |
| u, м/с | 0,1217 | 0,0898 | 0,0600 | 0,02255 | 0,00535 | 0,0014084 | 0,0000565 | 0,00001413 | 0,0000052 |
По данным таблицы строим графики характеристик наносов при их осаждении в отстойнике (рисунок 2а и 2б).
Назначаем скорость в отстойнике 
(по заданию) и глубину потока в нем H, м. Тогда площадь живого сечения
Принимаем поперечное сечение отстойника трапецеидальным с коэффициентом заложения m1, тогда ширина отстойника по дну
bотст 
bотст 
umax канн - гидравлическая крупность наиболее крупных частиц, допускаемых в канал, определяем по графикам зависимости ρ = 
и ρ = 
(рисунок 2а и 2б).
umax канн= 0,061.
Расчет ведется в табличной форме:
Часть II. Расчет элементов осушительной системы
Выполнить расчет элементов горизонтального придамбового дренажа не совершенного типа - определить суммарный приток фильтрационных вод в дрену и необходимый диаметр трубы для его пропуска.
Порядок расчета:
Расход воды в дрену определяется уравнением q= qд + q1 + q2 + q3 + q4, м3/сут
Расход воды через однородную дамбу приближенно можно опредедить по формуле
qд = Кд 
где λ= 
- коэффициент учитывающий крутизну откоса., 
д = (hд - d)·m1 + 
+ hд·m2, м
д = (22 - 24)·4 + 13 + 24·3,5 = 105, м
λ= 
qд = 
Расход воды со стороны берега
qб =q1+q2= Косн 
,
где n1 - коэффициент среднего значения длин линий тока
n1= 
 2054321
| ||||||
| n1 или n2 | 1,15 | 1,18 | 1,23 | 1.30 | 1,44 | 1,87 |
|
|
|
, м
Т = H - h1= 11,6 - 4,8= 6,8, м
= 
=> n1= 1
qд= 19,2 
51,9
Расход воды со стороны подтопления площадки
qплщ =q3+q4= Косн 
n2= 
,
R = h2/tgα = 2,9/0,043 = 67,44
h2= h1 - hно= 4,8 - 1,9 = 2,9, м
=> n2 = 1,17плщ = 19,2 
q = 30,75 + 4,79+51,9=87,44
Расход воды на 200 п.м дрены
Q200 = 
Q200= 
Определение диаметра дренажных труб
Обозначаем расход воды в трубе при полном ее заполнении Qп, а при неполном Qнп. Скорости соответственно будут Vп и Vнп.
Расход Qнп равен расчетному притоку воды в дрене. Расход Qп при заданном диаметре трубы можно определить по формуле Шези
Qп = 
= 0,314· 
, для труб обычно n = 0,013
Qп= 0,314· 
· 
= 0,340
При диаметре d= 500мм, i = 0,003
A= 
=0,6 => h/d = 0,55
В = 
, берем из графика В=1,05
Vп= 
Vнп = В·Vп=1,05·1,06=1,11
Дрены-коллекторы разбиваем на участки и определяем полный расход фильтрационной воды на эти участки
Водозахватной способностью дрены называется количество воды (м3/сут), которое может профильтровать из грунта в 1 погонный метр дрены без разрушения структуры породы.
Для нормальной работы дренажа его водозахватная способность qЗХВ должна несколько расчетный расход qРСЧ. qЗХВ > qРСЧ.
При односторонним движении потока qЗХВ можно определить из уравнения.
где h - глубина заполнения трубы, b - ширина дренажной обсыпки в основании b = dтрубы + 2·Δb, примем Δb = 0,1м.
vД = 
19,5·√K, м/сутки.
vД = 19,5·√7,1 = 51,96 (м/сутки).
Водозахватная способность на всех участках головного дренажа соблюдаются без разрушения структуры породы.
|
|
|
