14.Расчет междренных расстояний для осушительных систем.

2 Группы способов определения междренных расстояний:

I - объединяет способы расчета, основанные на оценке водно-физических и гидрологических параметров

II - отражает взаимосвязь между физико-механическими свойствами почв (набухаемостью, гранулометрическим составом) и междренными расстояниями.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖДРЕННЫХ (МЕЖКАНАЛЬНЫХ) РАССТОЯНИЙ НА ОСНОВЕ

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ СПОСОБОВ РАСЧЕТА

В настоящее время известно более 300 ф-л для определения междренных расстояний. Все они могут быть сведены в следующую:

Е=А· , где

Е — междренное расстояние; А — цифровой показатель; Кф и Кв — соответственно коэффициенты фильтрации и водоотдачи.

1.Для расчета междренных (межканальных) расстояний в однородных по гранулометрическому составу почвах и породах при грунтовом заболачивании используют ф-лу Костякова:

Е=2· где

Е — расстояние между дренами; Кф — коэффициент фильтрации, м/сут; — стрела прогиба депрессионной кривой на момент времени t1, м; — стрела прогиба депрессионной кривой на момент времени t2, Т — время (сут.), прошедшее с момента t1 до момента t2, в течение которого произошло понижение уровня грунтовых вод на величину ; φ — коэффициент, характеризующий форму депрессионной кривой.

Коэффициент водоотдачи σ=Ɛ-D/100, где Ɛ— общая пористость; D — динамическая (капиллярная) влагоемкость, %.

2 .Для расчета междренных расстояний в условиях поверхностного заболачивания в случае залегания дрен на водоупоре применяют формулу Ротэ: выведена из условий стабильного положения кривой депрессии; залегания дрен на водоупоре (совершенный дренаж); полной сработки гравитационной воды над дреной:

Е=2·h· , где

Е — междренное расстояние, м; h — напор над дреной (или стрела прогиба), м; Кф — коэффициент фильтрации, м/с; q — удельный расход воды, т.е. объем стока с 1 м² пов-ти в 1 с.

h=Н-z, где Н — глубина дрены; z — норма осушения (м) =>

Е=2·(Н-z)·

3. ф-ла Хугхаудта: 3 случая рассчета междренных расстояний:

1) дрены лежат непосредственно на водонепроницаемом слое или чуть выше этого слоя; 2) водонепроницаемый слой находится на большой глубине (более 1/4 расстояния между дренами); 3) глубина залегания водонепроницаемого слоя ниже дрены составляет менее 1/4 расстояния между дренами.

Для всех 3 случаев Хугхаудт дает практическое решение с помощью следующей ф-лы:

Е²=(8·Кф2·d·h)/Sос+(4·Кф1·h²)/Sос, где

Е— расстояние между дренами, м; Кф1, Кф2 – коэффициенты фильтрации слоя почвы, расположенного выше и ниже дрены, м/сут; d — эквивалентная толщина водоносного слоя почвы ниже оси дренажной трубы до водоупора при D менее 5 м; D — расстояние от пов-ти дрены до водоупорного слоя, м; h — допустимая высота уровня грунтовых вод над дреной (стрела прогиба, м); t— глубина заложения дрены, м; f— допустимая глубина уровня грунтовых вод от пов-ти (норма осушения, м);

Sос — max кол-во отводимой воды осадков, м/сут; r — эффективный внешний радиус дренажной трубы, м

Первая часть формулы соответствует режиму грунтового потока на участке ниже дрены, вторая — режиму грунтового потока на участке выше дрены.

2 способа определения расстояний между дренами: 1)аналитический (методом приближения в процессе подбора и сравнения) с помощью табл.; 2)графический - с помощью номограммы.

Рассмотренные ф-лы расчета междренных расстояний по гидрофизическим св-вам, но не всегда отражают те реальные гидрологические условия отдельных почвенных разновидностей, в которых работают осушительные системы. В пределах осушаемой территории часто распространены почвы разной степени заболоченности. Из этого следует, что в каждом отдельном случае осушительные системы должны сбрасывать разные объемы дренажного стока на почвах разной степени заболоченности. Эти различия могут быть весьма значительны. Пант и Соовик в Эстонии установили поправочные коэффициенты к нормам стока для почв разной степени оглеения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖДРЕННЫХ РАССТОЯНИЙ ПО ФИЗИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ ПОЧВ

Определяют по физ-мех. св-вам почв при строительстве материального дренажа. Эти методы отражают, найденную эмпирическим путем взаимосвязь междренных расстояний с каким-либо определенным физ-мех св-вом почвы. => справедливы, когда имеются достаточные условия для проверки этих взаимосвязей на обширном экспериментальном материале.

Широкое распространение в мелиоративной практике в 30-40-х гг. получил содовый метод Янерта для определения междренных расстояний. Основан на определении набухания почвы. Чем выше набухаемость почв, тем ниже их фильтрация, тем меньше междренные расстояния следует использованы при проектировании осушительных систем. В наст время используют редко из-за сложности лабораторных работ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖДРЕННЫХ РАССТОЯНИЙ ПО ГРАН. СОСТАВУ ПОЧВ

О снован на предположении, что чем тяжелее почвы, тем меньше должны быть междренные расстояния.

«+»: простота определения исходных почвенных характеристик, необходимых для расчета, быстротой оценки междренных расстояний и дифференцированным подходом к выбору параметров дренажа для различных почвенно-мелиоративных условий.

«-»: необходимость значительного кол-ва экспериментальных данных по оценке эффективности дренажа в почвах разного гран состава. Метод утрачивает достоверность при нарушении связи гран состав почв - водопроницаемость.

График отражает зависимость междренных расстояний (м) и глубины заложения дрен от сод в почве физической глины (частиц < 0,01 мм), определенной по методу гран анализа почв Качинского. Более точное определение с учетом поправок. При сод в почвах пылеватой фракции более 40% расстояния между дренами уменьшают на 20%.

В слоистых неоднородных по гран составу почвах междренные расстояния оценивают как арифметическую средневзвешенную сумму междренных расстояний, свойственных отдельным слоям:

E=E1·(h1-a)+E2·h2+...+En·(hn+0,2)/H+0,2-a, где

Е1, Е2,...Еп — междренные расстояния для слоев различного гран состава, м; h1, h2,...hn — мощность слоев, м; а — мощность пахотного гор-та, м; Н — расстояние от дневной пов-ти до дрены, м; 0,2 м – зона локального влияния дрены.

Метод получил широкое распространение в практике проектирования и строительства закрытого керамического и пластмассового дренажа. Пригоден для почв, образованных на кислых породах и имеющих элементарное (пески, супеси) или микроагрегатное (покровные, озерные, моренные и др. суглинки и глины) строение. Для почв макроагрегатной стр-ры (пойменных) непригоден, т.к. нарушается прямая зависимость между сод физической глины и их водопроницаемостью.