Formuly мелиорация

Расчет режима осушения

Глубина заложения дрен

в=a+h+d+βв_min; м

а - Норма осушения=0,6 м

h- прогиб кривой дисперсии, зависящий от механического состава грунта

h=0,25 м

d – внешний диаметр дрены=0,1 м

βв_min- осадки грунта в результате осушения;

β- коэффициент уплотнения грунта

в_min- мощность слоя данного грунта ( по заданию = 0,5м)

βв_min=β_л.с* в_л.с+ β_с.с *в_с.с=0,5*0,4+0,5*0,1=0,2+0,05=0,25

в=a+h+d+βв_min

в=0,6+0,2+0,1+0,25=1,15 м

Рисунок 2. Схема глубины заложения дрены.

Расчет расстояния между дренами

Примерное расстояние между дренами принимают : для песка 30-35 м, супеси 20-25 м, легкого суглинка 15-20 м, торфа 15-30 м.

Для расчёта расстояния между дренами формулу выбирают в зависимости от глубины заложения водоупора.

Так как Т=6 м, почвы торфяные, подстилающиепороды средний суглинок, значение В в диапазоне 20-35 м, используется формула Аверьянова:

В=2Н*

Кф- коэффициент фильтрации = 0,07 м/сут (по заданию)

q- модуль дренажного стока = 0,0044 (см. п. 3.1)

Т- расстояние от дрен до водоупора = 6 м

α- коэффициент висячести (0,1)

В=2*1,09=2,18=2,18*4,37= =9,5 м;

Н=в-0,6а=1,15-0,6*0,1=1,09 м

Рисунок 3. Схема для определения расстояния между дренами.

Гидравлический расчет элементов осушительной сети

Вертикальное сопряжение элементов осушительной сети

Глубина заложения дрен: если i ≥ 0,002 – дрена копирует поверхность, не заглубляем b_др^ист = b_др^уст = b_др^ср; если i ˂ 0,002 – дрену заглубляют с уклоном: b_др^ист = b_др^ср – Δb, Δb = iL/2, b_др^уст = b_др^ср + Δb.

Глубина заложения коллектора в истоке: b_к^ист = b_др^уст + d_внутр^кол + τ2, м, τ – толщина стенки трубы коллектора, м.

Глубина заложения коллектора в устье: b_к^уст = b_к^ист +l_к i_к, l_к – длина коллектора, м, i_к – уклон коллектора.

Глубина заложения МК: b_мк = b_к^уст + h_мк + Z, h_мк – глубина воды в МК, м (например, 0,5), Z – превышение устья коллектора над уровнем воды в МК (0,2 м).

Рис1. Сопряжение дрен с коллектором

Рис2. Глубина заложения дрены

Рис3. Глубина заложения коллектора

Рис 4.Сопряжение коллектора с магистральным каналом

Рис 5. Сопряжение канала с водоприемником

Расчет динамики влажности почвы и режима орошения

Величину нижнего предела оптимальной влажности устанавливают исходя из хозяйственных условий и отзывчивости растений на поливы.

Нижний оптимальный предел ( НОП) для минеральных почв, содержащих до 7-12% органических веществ, принимают в пределах 0,5 от суммы НВ ( наименьшей влагоемкости) и ВЗ ( влажности влагоемкости) и ВЗ ( влажности завядания).

Для почв, содержащих значительное количество органических веществ, его рассчитывают по зависимости:НОП = ( НВ + ВЗ) / 2

НВ- наименьшая влагоемкость, что является синонимом предельно полевой влагоемкости ППВ;

ВЗ- влажность завядания

Динамику влажности почвы определяют на основе подсчета баланса влаги в корнеобитаемом слое. Расчет водного баланса в верхнем метровом слое, т.е. до глубинызаложения дренажа, следует вести по формуле :

W_k = W_н + W + P + E_г + E

Wk и Wн – запасы воды в расчетном слое почвы на конец и начало расчетного периода, м³/га;

W – запас влаги в слое прироста корневой системы растений, м ³/га

P – используемые атмосферные осадки, м³/га

Eг – подпитывание корнеобитаемого слоя почвы грунтовыми водами, м³/га;

E – водопотребление ( расход воды на транспирацию растениями и испарение с поверхности почвы), м³/га;

Запас влаги в слое прироста корневой системы за расчетный период определяется по формуле С.Ф. Аверьянова, измененной П.А. Волковским с учетом глубины проникновения корневой системы растений в почву глубины залегания грунтовых вод :

W = ПВ 1- Y/Hk( 1– (ВЗ_с/Пс)²)

ПВ – приращение полной влагоемкости в слое прироста корневой системы, м³/га;

П_с, ВЗ_с – средняя пористость и средняя влажность завядания, % к объему почвы в слое;У – расстояние о уровня грунтовых вод до середины слоя прироста корневой системы ( м) за расчетный период,которое можно определить по следующей формуле, вытекающей из:Y = hгрn – ( hгрn- 1 +  hkc/ 2)

Используемые атмосферные осадки вычисляются по зависимости:

Р = К * О_с

К – коэффициент использования осадков (0,7); Ос – осадки, мм.

Подпитывание грунтовыми водами вычисляется по формуле:

Е_г = Е₀ (1-h/Н_к)², где h – средняя глубина грунтовых вод за расчетный период, м; Е₀ – испаряемость; Н_к=1.

h = h_г-h_кс/2, где hкс – глубина распространения основной массы растений, м; hг – глубина грунтовых вод, м.

Испаряемость рассчитывается по формуле:

Е₀ = 2,5 * ∑t * 10

Водопотребление рассчитывается по формуле:

Е = 2,2 * ∑t * 10

Запасы влаги на начало первой декады вегетации обычно принимают равными ППВ. Для определения запаса влаги на начало следующей декады необходимо установить наличие избытка или недостатка влаги в коне предыдущей декады. Для этого влажность на конец предыдущей декады сопоставляем с верхним и нижним оптимальными пределами (ППВ и А) за тот же расчетный период.

1) Если W_к>ППВ, то необходимо рассчитать избыток:

И = W_к – ППВ( НВ)

Влажность на начало следующей расчетной декады принимают равной ППВ:

W_н^с = ППВ ( НВ)

2) Если ППВ>W_к>А, то запас влаги находятся в оптимальных пределах и влажность почвы на начала следующего расчётного периода определяется по формуле:

W_н^с=W_к^пред

3) Если W_к< А( НОП)- нижний оптимальный предел, то необходимо рассчитать недостаток:

Н = А – W_к

Максимальная норма увлажнения определяется по формуле:

W_max = ППВ - W_к

При поливе дождеванием рекомендуется следующие нормы увлажнения : на супесчаных почвах- 100-300 м³/га, суглинистых и глинистых – 150 – 400 м³/га, торфо –перегнойных –150 – 400 м³/га. Влажность на анчало следующей расчетной декады :W_н^с = W_к^пред + m, м.

Сроки, нормы полива и сброса избыточных вод

Проектирование оросительной части системы

Источником может служить река Лихоборка.

Оросительная способность реки (га) определяется по формуле:

W_ор= , где

Q_р– сток реки в меженный период (1300 л/с); К– коэффициент использования стока реки (0,3–0,5);q – гидромодуль, подача воды при круглосуточном орошении л/сек на га (0,5–1).

W_ор =

Площадь участка 120га

Вывод: так как площадь участка (120 га) меньше возможной площади орошения (1083 га) река Лихоборка пригодна как источник орошения.

Расчет режима орошения с/х культур

Изменение запасов воды ( м³/га) в активном слое почвы рассчитывают по уравнению водного баланса:

Е_п + Тр + h_ст + Ф = О + ∆W + Е г +W_к + М

Е_п – испарение поверхности почвы;

Тр – испарение растениями ( транспирация);

h_ст – сток воды по поверхности почвы;

Ф – фильтрация воды вертикально, ниже расчетного слоя почвы;

О – осадки

∆W – доступный запас воды в слое прироста корневой системы растений;

Ег- подпитывание активного слоя почвы грунтовыми водами;

W_к – конденсация водяных паров в порах почвы;

М – оросительная норма.

Сокращеное уравнение

Доступный запас влаги ( м³/га) в слое прироста корневой системы рассчитывают по зависимости:

∆W=100h_уαβ_нв K_н K_и

h_у – прирост корневой системы за декаду, м;

α – объемная масса почвы, г/см³;

β_нв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости в % от массы сухой почвы;

K_н – коэффициент насыщения почвы водой перед посевом;

K_и – коэффициент суммарного водопотребления

Верхний оптимальный предел( ВОП) характеризует потенциальную водоудерживающую способность активного слоя и при глубоком залегании грунтовых вод близок к наименьшей влагоемкости ( НВ), которая в зависимоти от механического сотава и структуры почвы равна 80 -90% полной влагоемкости.

Верхний оптимальный предел запаса воды в активном слое почвы ( м³/га) :

W_воп=100hαβ_нв

h – активный слой почвы, м

α – объемная масса;

β_нв – влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, % массы сухой почвы.

Верхний оптимальный предел запаса воды в активном слое почвы W зависит от биологических особенностей, фаз вегетации и глубины распространения корневой системы растений. Нижний оптимальный предел W_ноп соответствует объему воды в активном слое, ниже которого влажность не должна опускаться, так как произойдет снижение урожая орошаемой культуры. Его определяют по формуле:

W_ноп = 100hαβ_min

β_min – минимальная допустимая влажность почвы. Для повых культур 65%; для овощных – 70% НВ.

Максимальную поливную норму ( м³/га) определяют:

m = W_воп - W_ноп

Расчет полива по бороздам

Максимальный расход воды в м³/с определяют по формуле:

q_max = ω*υ_доп, где ω – площадь живого сечения, м²; υ_доп – максимально допустимая неразмывающая скорость воды в борозде, которая зависит от механического состава почв, что определяет степень сопротивляемости почвы размыву.

ω = φh, φ – коэффициент заложения откоса, h – глубина воды в борозде, м.

v = С; С- скоростной коэффициент; - гидравлический радиус, м; уклон орошаемого участка по направлению полива.

υ_доп =1/0,04 (h/ 2)^5/6 i^1/2;

h = 2( 0,04* υ_доп/ i^1/2) ^5/6

Длину борозды l определяют исходя из того, что борозда обслуживает площадь w = а * l, а – расстояние между бороздами.

При поливной норме м на эту площадь необходимо подать объем воды:

V = m*w = m*a*l/10 000

расходом q за время t , то есть, с другой стороны, объем воды можно выразить V = 3,6 q * t ( Коэффициент 10 000 появляется в результате перевода м² в га, так как а и l выражены в метрах, а поливная норма m – м³/га ( 1 га = 10 000 м²); коэффициент 3,6 получается при переводе времени t, выраженного в часах в секунды ( 1 час = 3600 с) и делению на 1000 ( для перевода м³ в л, так как 1м³ = 1000л)

тогда из равенства объемов m*a*l/10 000 = 3,6 q * t следует:

l = 36 000 q / (m * а), 36 000 – переводной коэффициент.

Для нахождения длины борозды по предыдущей формуле необходимо знать время полива t, которое зависит от проницаемости почвы. При поливе без сброса объем воды, подаваемой в борозду, должен соответствовать количеству воды, которое может впитаться почвой за время t со средней скоростью впитывания k_m по смоченному периметру х_о. Учитывая закономерности впитывания воды в почву по А.Н. Костякову:

V=mal/10 000= k_mx_ot = k_vx_ot^(1-α), м³

t=(mal/k_vx_o)^{( 1/ ( 1- α))}

Где k_v – начальная скорость впитывания, см/ч;

Α – показатель степени, изменяющийся от 0,30 до 0,80 в зависимости от свойств почвы и ее начальной влажности.

x_о =μh(1+φ²)^1/2

μ – коэффициент, учитывающий боковое поглощение воды в откосы борозды капиллярным путем.

Φ – коэффициент заложения откоса

Расход воды в полосу:

Qп=q*b= л/с

q – удельный расход воды на 1м ширины полосы (4-12л/с на 1м), b – ширина полосы (м).

3600*q*tп=mп*lп. tп – продолжит подачи воды на полосу при расчетной поливной норме слоем m, mп- слой воды в полосе, м.

Определение диаметра труб напорной оросительной сети

Подбор насоса и двигателя оросительной насосной станции

Оценка пригодности реки как источника

Расчет промывной нормы при засолении

Расчет лиманного орошения

Расчет полива сточными водами

Определение мертвого объема

Подбор насоса для орошения

Построение земляной плотины