5.1 Пропускная способность дрены

l=(Qк*Bдр)/ Qдр

l=(0,48*37,78)/0,29=62,5 м

Длина коллектора определяется по ф-ле:

Q_k – пропускная способность коллектора принятого диаметра при уклоне коллектора наибольшей длинны, л/с;

В – расстояние между дренами, м;

Q_д – приток воды к дрене, л/с.

=401,25 м м; L₂=745,2-401,25=343,95 м;

м; L₃=1192-745,2=446,8 м.

Рисунок 4. Сопряжение дрен с коллектором

5.3 Глубина и вертикальное сопряжение элементов осушительной сети.

Уклон дрены

1. i≥0,002- то дрену проектируют параллельно поверхности земли, следовательно глубина дрены в истоке равна глубине дрены в устье и равна нашей расчетной глубине.

в^ист=в^уст=в

i_др==0,003

Так как ≥0,002- дрену проектируем параллельно земли.

в^ист=в^уст=в=0,003

Рисунок 2. Схема глубины заложения дрены.

Глубина заложения коллектора

а) В истоке

в_{к min}=в_{др max} + d_{к вн} - глубина заложения коллектора

в_{к min}=1,38+0,12=1,5 м

d_{к вн}= d_к + 2 - внешний диаметр коллектора

d_{к вн}= 0,10+2*0,01=0,12 м

i_др= 0,003

Отметка дна коллектора в истоке= 270,2-1,5=268,7 м

б) В устье

Т.к i_мк>i_др, считаем по формуле:

в_{к max}=в_{др max} + d_{к max}

d_{к max}= d_max + 2 _max

d_{к max}=0,15+2*0,02=0,19 м

в_{к max}=1,32+0,19=1,57 м

Отметка дна коллектора в устье= 267,9-1,57=266,3 м

Рисунок 6. Глубина заложения коллектора.

При сопряжении коллектора с магистральными каналами, необходимо, чтобы дно коллектора было на 10-20 см выше уровня воды в канале и выше дна канала на 0,5-0,7 м.

+ в_{к max} - глубина заложения МК

в_{к max} - глубина заложения коллектора в устье

z = 0,1…0,2 м – расстояние между дном коллектора и у/в в канале

h = 0,4 м – уровень воды в канале

в_мк=0,1+0,4+1,57=2,07 м

Отметка дна магистрального канала в истоке=267,9-2,07=265,8 м

Отметку дна МК в истоке соединяют с отметкой уровня воды в р.Десна и определяют уклон дна магистрального канала (≥0,0005).

i_мк==0,009

0,009 ≥ 0,0005, значит, осушительная система обеспечена безнапорной работой.

Поэтому на продольном профиле дно магистрального канала наносим параллельно поверхности земли.

Рисунок 7. Сопряжение коллектора с магистральным каналом.

Расчёт динамики влажности почвы

При составлении ведомости величину расчётного слоя почвы выписывают по декадам, на этот параметр влияет глубина распространения основной массы корней, которая сама зависит от глубины грунтовых вод.

С учётом планируемого размещения культур, контуров почвенных разностей и глубины корневой системы в Таблицу 5 выписывают следующие значения:

1. Полная влагоёмкость (ПВ)

ПВ = П% * h, где П% - порозность, h = 10 см

2. Влажность завядания (ВЗ)

ВЗ = ВЗ%*h ППВ%, где предельно-полевая влагоемкость, h = 10 см

3. Предельно-полевая влагоемкость (ППВ или НВ)

ППВ = ППВ% * h, где ППВ% - предельно-полеваявлагоемкость, h=10 см

4) Нижний предел оптимальной влажности почвы (А), А= (ППВ+ВЗ)/2

5) Приход и расход воды состоит из:

- Запаса влаги в слое прироста корневой системы растений (W)

W= ΔПВ

ΔПВ – приращение полной влагоемкости в сое прироста корневой системы, м³/га; Y – расстояние от уровня грунтовых вод до середины слоя прироста корневой системы, м.

Y= Н_n-(h_(n-1) +), где

Н – глубина грунтовых вод, м; h – расчетный слой, м.

- Используемых осадков (Р), Р= К* Ос, где

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

- Подпитывания грунтовыми водами корнеобитаемого слоя почвы (Е_г)

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 h_кс – глубина распространения основной массы растений, м; hг – глубина грунтовых вод, м.

Испаряемость рассчитывается по формуле:

Е₀ = 2,5 * ∑t * 10

6) Водопотребление (Е), Е= 2,2 * ∑t * 10

7) Запасы влаги в расчетном слое на:

- Начало декады (W_н)

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.

8) Принятая норма увлажнения (m)= заданной поливной норме (по условию)

9) Максимальная норма увлажнения (m_max): m_max = ППВ - W_к

Ведомость водного режима (м3/га) на поля овощекормового севооборота представлена в таблице 5.

Дебет реки

Для этого определяется дебет реки, т.е. площадь, которая будет орошаться, если забирается из реки от 30 до 50% её расхода.

Дебет реки Десна (W_реки):

W_реки= ,

Q_р– расход реки в меженный период (1000 л/с); К– коэффициент использования стока реки (0,5); q – гидромодуль, подача воды при круглосуточном орошении л/сек на га (1-для Московской области).

W_реки=

Расчет полива дождеванием

Для расчёта полива дождеванием определяется:

1. Интенсивность дождя (I):

где: I- интенсивность дождя;

К=0,95 – коэффициент, учитывающий условия работы;

Q_м = 100 - расход машины, л/с;

ω_ст – площадь полива с одной позиции, м²

= 0,28мм/мин;

2. Продолжительность полива на одной позиции ():

где - время стоянки машины на одной позиции

m_б- поливная норма, брутто, м³/га;

= 117,8  118 мин (1ч 58мин);

3. Суточная производительность машины ()

,

_сут - суточная производительность машины, га;

Q_м = 100 - расход машины, л/с;

T = 16 - число часов в работе за сутки;

η_сут =0,8 – коэффициент использования рабочего времени в течение суток; m_б - поливная норма, брутто, м³/га;

= 9 га;

4. Сезонная производительность машины ()

,

_сез - сезонная производительность машины, га;

_сут - суточная производительность машины, га;

η_сут =0,8 – коэффициент использования рабочего времени в течение сезона;

t =16– межполивной период или время полива участка заданной площади, сут;

9*16*0,8= 115,2 га;

5. Число одновременно работающих машин на поливе участка ()

где – количество машин;

_уч – площадь всего участка, га;

_сез - сезонная производительность машины, га;

= 2,5  3 машины

Определение диаметра труб напорной оросительной сети

Рекомендуемая скорость прохождения воды в трубопроводах из асбестоцементных труб V=0,75-1,5 м/с, V= 1 м/с.

Полевой трубопровод

Расход трубопровода:

,

где Q_ПТ – расход полевого трубопровода, м³/с;

Q_М = 64 - расход машины, л/с;

η_ос =0,95 – коэффициент потерь в сети;

= 67 л/с (0,067 м³)

Диаметр полевого трубопровода:

,

где d_ПТ – диаметр полевого трубопровода, л/с;

Q_ПТ – расход полевого трубопровода, м³/с;

V= 1 м/с – скорость воды в трубопроводах;

= 0,291м; - , входит в пределы допустимого значения.

Проверяем скорость по формуле:

= 1,016 м/с

Значение 1,016м/с укладывается в нужный промежуток 0,75-1,5 м/с, значит полученная скорость находится в допустимых пределах.

Распределительный трубопровод

Расход трубопровода:

,

где Q_РТ – расход распределительного трубопровода, м³/с;

Q_ПТ – расход полевого трубопровода, м³/с;

n_РТ– количество машин на распределительном трубопроводе;

η_РТ = 0,99 – коэффициент потерь в распределительном трубопроводе;

= 203 л/с

Диаметр трубопровода:

,

где d_РТ – диаметр распределительного трубопровода, л/с;

Q_РТ – расход распределительного трубопровода, м³/с;

V= 1 м/с – скорость воды в трубопроводах;

= 0,509 м;

Проверяем скорость по формуле:

= 1,1 м/с, входит в пределы допустимого значения.

Магистральный трубопровод

Расход трубопровода:

,

где Q_МТ – расход магистрального трубопровода, м³/с;

= 615 л/с (0,615 м³/с)

Диаметр трубопровода:

,

где d_МТ – диаметр распределительного трубопровода, л/с;

= 0,886 м

Проверяем скорость по формуле:

= 1,22 - входит в пределы допустимого значения.

Подбор насоса и двигателя оросительной насосной станции

В насосно-силовое оборудование входят насос и двигатель. Двигатель подбирают по мощности насоса, а насос – по условиям. Для подбора марки насоса необходимо знать:

Расчетный расход насосной станции:

Q_расч=Q_мт= 615 л/сек;

Н_полн= Н_в.л. + Н_н.л..;

Н_в.л.– напор во всасывающей линии трубопровода, м; Н_н.л– напор в нагнетательном трубопроводе, м

Н_вд = h_г + h_тв +h_мс, где

H_г – геодезический напор во всасывающей линии, м; h_тв – потери напора на трение воды по длине трубопровода, м; h_мс – потери напора на местные сопротивления.

Н_вд = 2,7+0,5+1,3=4,5 м

h_г=O.Н- У.В.

h_г=261,14-258,44=2,7 м

h_т.в=, где

λ – коэффициент трения для металлических труб, λ = 1/40; V² – скорость воды во всасывающем трубопроводе, м/с; g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²; L – длина всасывающего трубопровода, м; d_в = 0,5 м.

h_т.в= м

h_м.с=, где

β – коэффициент, учитывающий потери напора во всасывающем трубопроводе (6,5)

h_м.с=6,5*= 1,3 м

Определение напора в нагнетательной линии

H_н = h_гн +h_тн +h_мс + h_гидр, где

h_гн – геодезический напор на нагнетательной линии, м; h_тн – потреи напора на трение в нагнетательном трубопроводе, м; h_мс – потери на местные сопротивления в нагнетательном трубопроводе, м; h_гидр – свободный напр на гидранте, к которому подсоединяют дождевальную машину.

h_гн = Н_г - Н_он = 271-261,14 =9,6 м

h_т.н=, где

λ – коэффициент трения для металлических труб, λ = 1/50; V² – скорость воды в нагнатательном трубопроводе, м/с; g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²; L_в – напорного трубопровода трубопровода, м; d_в = максимальный диаметр.

h_тн =

h_мс = 0,1 * h_тн = 0,1 * 9,86 = 0,986

Свободный напор на гидранте примем равным h гидр = 8 м, тогда

h_н = 9,6 +9,86 +0,986 + 8 = 28,4 м

Н_полн= Н_в.л. + Н_н.л=4,5 +28,4 = 32,9 м

Q_нс = 3 * 64 = 192 л/с

Выбираем 1 насос марки 5НДв с характеристиками:

Производительность, л/с – 150-200

Полный напор, м – 54-30

Потребная мощность квт: на валу насоса – 138-166

электродвигатель – 160-180

КПД, % – 79-80

Проверяем мощность насоса:

N_нас = = = 78,4 кВт

N_дв= 1,15* N_1нас= 1,15*78,4= 90,2 кВт

Рабочий объем водоема

W_p = 10hст* Fст,

W_p – рабочий объем, м³;

h – слой поверхностного стока 80% (87 мм);

F_ст – водосборная площадь (1185 га) .

W_p = 10*87*1185 = 1 030 950 м³