Регулирующая сеть

Регулирующая сеть первой принимает избыточные поверхностные, внутрипочвенные или грунтовые воды и отводит их в проводящую сеть.

Выбор регулирующей сети зависит от метода осушения и сельскохозяйственного использования (таблица 6-2).

Таблица 6‑2

Сельскохозяйственные культуры	Тип водного питания	регулирующая сеть
Травы	Грунтовый	Открытые осушители
Кроме трав		Закрытые осушители
Травы	Атмосферный, Намывной	Открытые собиратели
Кроме трав		Закрытые собиратели

Конструкция элементов закрытой регулирующей осушительной сети, применяемых при строительстве мелиоративных систем, а также методы их расчета, более подробно приведены в [2, 4, 9].

Основным конструктивным элементом закрытой регулирующей сети (как закрытых осушителей, так и закрытых собирателей) являются дрены. В качестве дрен применяют пластмассовые перфорированные трубы или гончарные трубки. Основным отличием конструкции закрытого собирателя от конструкции закрытого осушителя является наличие хорошо проницаемого объемного фильтра. В качестве объемного фильтра в закрытых собирателях применяют траншейную засыпку, для изготовления которой, используют смесь грунта подпахотных горизонтов с крупнозернистым песком или мелким гранитным гравием, а также песчано-гравийную смесь.

Основными параметрами элементов закрытой регулирующей сети являются: B – расстояние между дренами и b – глубина закладки дрен.

Глубина траншеи закрытого осушителя в курсовом проекте принимается равной 1…1,2 м и должна обеспечивать максимальную норму осушения.

Глубина траншеи закрытого собирателя должна быть больше глубины промерзания и принимается в пределах 0,8…1 м.

Закрытые осушители

На землях, использующихся для выращивания сельскохозяйственных культур интенсивного возделывания при грунтовом типе водного питания и осушении методом понижения уровня грунтовых вод, в качестве основных регулирующих элементов осушительной сети применяют закрытые осушители.

Закрытый осушитель представляет собой траншею, на дно которой укладывают гончарные или перфорированные пластмассовые трубы. Как, правило, трубы засыпают вынутым из траншеи грунтом. Перед засыпкой дренажные трубы оборачивают геотекстилем. Иногда для улучшения работы закрытого осушителя вокруг трубы создают объемный фильтр из песчано-гравийной смеси.

Основное назначение закрытых осушителей - обеспечить понижение уровня грунтовых вод до нормы осушения и требуемый режим осушения.

На расстояние между закрытыми осушителями существенно влияет мощность водоносного пласта. В курсовом проекте, при условии, что глубина водоупора Т > 0.4∙B (глубокое залегание водоупора), для расчета расстояния между закрытыми осушителями применяется формула А.Н. Костякова, а в случае Т ≤ 0.4∙B – формула С.Ф. Аверьянова. Схема для расчета расстояния между закрытыми осушителями представлена на рис. 17.

По Костякову:

, (6)

где: K – коэффициент фильтрации, м/сут;

d – внутренний диаметр дренажной трубы;

q – интенсивность инфильтрационного питания, в курсовом проекте принимается равной 0,006…0,009 м/сут;

H – напор над дреной, H = b - a, м;

b – глубина закладки дрен (принимается равной 1,1 м);

а – норма осушения (принимается по данным табл. 5-2).

Рис. 17 Схема к расчету расстояния между закрытыми осушителями.

По Аверьянову:

, (7)

где:

;

H_Д – действующий напор (над дреной), H_Д = 0,5(H_Н+ H_К), м;

H_Н – начальный напор (из бланка задания), м;

H_К – напор в конце расчетного периода, H_К = b - a, м;

К – приведенный коэффициент фильтрации м/сут,

;

K1 и T1, K2 и Т2 – коэффициенты фильтрации и мощность для пахотного и подстилающего горизонта соответственно;

S – расстояние от дрены до водоупора, м;

q – среднесуточный приток воды к дрене м/сут,

;

H_p – слой воды заданной обеспеченности, который должен быть отведен за расчетный период t, м,

;

H_B – слой воды на поверхности земли, образующийся после прохождения паводка, таяния снега или выпадения обильных осадков (принимается равным 0,02 м);

H₀ – сумма осадков выпавших за расчетный период, мм;

e – суточная интенсивность испарения, м/сут;

t – время отвода воды, сут;

 - коэффициент водоотдачи для минеральных грунтов (по Эркину):

.

Расчет расстояния между закрытыми осушителями осуществляется методом последовательного приближения (методом итераций).

В первой итерации расстояние между закрытыми осушителями для условий курсовой работы можно принимать по таблице 6-3.

Таблица 6‑3

Ориентировочные пределы расстояний между дренами в м, при безнапорном режиме грунтовых вод и глубине дрен 1…1,2 м [5]

Грунт подпахотного слоя, прорезанный дреной	Песок	Супесь	Легкий суглинок	Торф
Расстояния между дренами	30-35	20-25	15-20	15-30

Расчет заканчивается если разница между заданным и полученным значениями В не превышает 1м.

Расположение в плане закрытых осушителей зависит от уклона поверхности земли. Применяют две схемы расположения дренажа в плане: продольную (при J_пз ≤ 0,003) и поперечную (при J_пз > 0,003).

При продольной схеме закрытые осушители прокладываются по направлению максимального уклона поверхности земли перпендикулярно горизонталям и впадают в закрытые коллекторы с одной стороны. Закрытые коллекторы прокладываются параллельно или под острым углом к горизонталям поверхности земли (рис. 18). Нельзя допускать впадения закрытых осушителей в открытый канал или водоприемник потому, что в этом случае потребуется больше количество устьевых сооружений. Закрытый коллектор может впадать в открытый коллектор, магистральный канал или водоприемник, это зависит от размеров и конфигурации осушаемого участка.

Особенность продольной схемы состоит в том, что глубина осушительной сети уменьшается за счет ограничения длины её закрытых элементов, минимально допустимый уклон, которых составляет J_min^ЗО,ЗК = 0,003. Максимальная длина закрытых осушителей принимается L_max^ЗО ≤ 100 м. Длина закрытых коллекторов принимается в пределах L^ЗК ≤ 300…500 м. Минимальный уклон открытых элементов осушительной сети составляет J_min^ОК,МК = 0,0003. Это позволяет обеспечить эффективную работу осушительной сети при минимальном ее заглублении.

Рис. 18 Продольная схема размещения регулирующих элементов осушительной сети

При поперечной схеме трассы закрытых осушителей прокладываются параллельно или под острым углом к горизонталям поверхности земли. Закрытые осушители впадают в закрытые коллекторы с двух сторон. Трассы закрытых коллекторов прокладывают по направлению максимального уклона поверхности земли. Закрытые коллекторы по возможности проводят по тальвегам поверхности земли или минерального дна болота для обеспечения двухстороннего впадения закрытых коллекторов и осушителей (рис. 19).

Рис. 19 Поперечная схема размещения регулирующих элементов осушительной сети

Максимальная длина закрытых осушителей принимается L_max^ЗО = 200 м, минимальная L_min^ЗО = 50 м. Минимально допустимый уклон закрытых осушителей J_min^ЗО = 0,003. Максимальная длина закрытого коллектора L_max^ЗК = 1200 м, минимальная L_min^ЗК = 600 м, L_max^ЗО = 200 м. Минимально допустимый уклон дна закрытого коллектора J_min^ЗК = 0,001. Минимально допустимый уклон дна открытого коллектора J_min^ОК = J_min^МК = 0,0003.

Длина конкретных закрытых осушителей и коллекторов определяется в зависимости от рельефа местности. При этом заглубление устья закрытого осушителя по отношению к истоку не должно превышать 0,3 м, а закрытого коллектора - не более 0,5 м. Угол сопряжения элементов осушительной сети в горизонтальной плоскости должен находиться в пределах 60…90 градусов. Предпочтительным считается сопряжение всех элементов под прямым углом, так как это позволяет создавать прямоугольные поля и максимально упрощает расположение элементов осушительной сети в плане.

Поперечная схема размещения дрен обеспечивает лучший перехват грунтовых вод, позволяет создавать поля больших размеров (с минимальным линейным размером поля 1200 м), а также позволяет экономить материал (за счет двухстороннего впадения закрытых осушителей и уменьшения общего количества закрытых коллекторов).

Продольная схема дренажа позволяет обеспечить требуемый уклон закрытого осушителя с минимальным заглублением на участках с малыми уклонами поверхности земли.