книги из ГПНТБ / Ахмедов, Х. А. Осушительные мелиорации учебник для гидромелиоративных факультетов технических и сельскохозяйственных вузов

<(рис. 34). Приток грунтовых вод в дрену с одной сто­

роны из области, лежащей ниже дна дрены, равен: q"x = чоГ -vx

Приток из зоны, лежащей выше дна дрены q’x — о /■vx\

При местном питании грунтовых вод можно написать сле­ дующее дифференциальное уравнение для притока с одной стороны:

а

90 : ? ( l + 0 , 8 l n i ) ;

где а угол, определяющий площадь притока грунтовых вод из зоны ниже дна дрены;

90

Р — угол, определяющий се­ чение притока грунтовых вод из зоны выше дна дре­ ны.

Остальные буквенные обозначения 4 показаны на рис. 35.

При внешнем питании приток воды в дрену пос­ тоянен и с двух сторон бу­ дет равен:

а > у (рис. 35). Для определения притока грунтовых вод в

сечении, расположенном на расстоянии л; от оси дрены, задаем­ ся гидродинамической сеткой движения грунтовых вод. При­ нимаем схему радиального потока, т. е. линии равных напо­ ров — концентрические окружности, а линии токов — радиусы этих окружностей. Приняв величину коэффициента фильтра­ ции К постоянной по всей области фильтрации, получим:

где тх — площадь притока в сечении х.

qx = iox -vx. Получается простое дифференциальное уравнение:

до / (наибольшая дальность действия дрены — половина меж-

q\n L — кКН,

~1

91

откуда для внешнего питания имеем приток на 1 ног. м дре­ ны при внешнем питании:

qx — 2Р(1 — х).

Так как мы рассматриваем установившееся движение и глубокое расположение водоупора, то можем написать:

2 Р ( 1 - х ) = - « х К % е

или

2Р1 2Pdx = TtKdy.

пренебречь. Формулой (4.9) можно пользоваться для грубого установления величины притока.

92

Ниже приводится более точная зависимость, учитывающая

<7, поступающий в дрену из области, , лежащей ниже уровня дна дрены, можно определить приближенно, принимая линии равного напора близкими к окружности. В этом случае пло­ щадь притока в сечении на расстоянии х от оси дрены равна а^х, где а0— угловая мера длины дуги окружности, проходя­ щей через сечение х. Если водоупор залегает на очень боль­

шой глубине, то значение а0= у . Следовательно, приток к

дрене из зоны ниже дна дрены будет равен:

приток грунтовых вод к дрене из области, лежащей выше уровня дна дрены, равен:

Величина угла Р приближенно равна' sin[3 = -^-.

Итак

Подставляя найденные значения q'x и q'x в уравнение при­ тока, получим:

Так как движение рассматриваем равномерное, то можем на писать

2 ,

Проинтегрировав это уравнение, получим расчетную формулу для определения притока грунтовых вод в дрену с двух сто­ рон при местном питании:

(4.10)

93

Q* = ay = 2 ъ х у К - ^ .

определения необходимого расстояния между дренами в усло­ виях промывки А. Н. Костяков предложил использовать диф­

94

ференциальное уравнение неустановившегося движения грун товых вод:

8 Ldh — q d t + qa-dt.

Это уравнение составлено с условием, что за время Т дей­ ствующий напор дрены изменяется от величины Нг до Я 2, так как уровень грунтовых вод снижается. За бесконечно малый промежуток времени dt уровень грунтовых вод по всему междренному пространству понизится на величину dh. Оче­ видно, тогда объем осушенного грунта за dt на участке, равном 1 пог. м дрены, будет Ldh, а объем воды, удаляемой

из грунта, 8Ldh, где 8 = ^ —коэффициент водоотдачи (в долях

от объема грунта).

Если пренебречь величиной испарения и транспирациигрунтовых вод qu, то осушение происходит за счет стока воды в дрену. И тогда можем написать:

ной глубине (а < -|-j:

н 2 - Н о

где а и р — углы, определяющие живое сечение грунтового потока к действующей дрене из области ниже дна дрены и верхней области;

95

ср — поправочный коэффициент на кривизну депрессионной кривой;

d— диаметр дрены;

К— коэффициент фильтрации грунта, M jcym KU . Междренное расстояние L по уравнениям определяется

подбором. Если нет более достоверных исследовательских данных, принимают следующие значения коэффициента филь­ трации в различных грунтах:

В слоистых грунтах (рис. 37) при расчете дрен принимают средневзвешенное значение коэффициента фильтрации, вычис­ ляемое по формуле:

Рис. 37. Схема для расчета средневзвешенного К<р в сло­ истых грунтах.

Обобщая фактические данные по дренажу на орошаемых землях в разных районах, Т. Н. Преображенский предложил эмпирические формулы для определения расстояния между дренами в- зависимости от модуля дренажного стока, коэффи­ циента фильтрации и положения водоупора:

96

Для орошаемых районов, где земли подвержены засолению или засолены, при глубоком положении' водоупора расстояние между дренами можно вычислить по эмпирической зависи­ мости:

Значение коэффициента водоотдачи р и tg(3 для различных грунтов приведены в табл. 14—15.

Расстояние между первичными дренами, вычисленные по приведенным выше формулам (4.13, 4.14, 4.15) для разных условий изменяются в пределах от 50 до 800 м.

Из рассмотренных выше материалов можно сделать один очень существенный вывод о том, что расстояние между дре­ нами в основном определяется коэффициентом фильтрации грунтов и в меньшей мере оно зависит от глубины дренажа.

§ 24. Дренажным модуль и расчетный расход дрены

Дренажным модулем называется удельный сток воды (.л\сек) к дрене с 1 га обслуживаемой площади. На величину дренажного модуля влияют водопроницаемость дренируемых почв, степень дренированное™ площади и условия питания грунтовых вод (напор).

Значение дренажного модуля можно определить четырьмя способами:

1) опытным путем, замеряя фактический приток воды в усгье построенной дрены и делением этого притока (расхода в л/сек) на площадь, обслуживаемую данной дреной. Чем больше проведено наблюдений, тем точнее можно определить величину притока и, следовательно, дренажного модуля;

2)по аналогии — сопоставлением основных расчетных пара­ метров, от которых зависит дренажный модуль, с данными, полученными в аналогичных условиях;

3)из уравнения водного баланса;

4)по расчетным зависимостям, используя теорию движе­ ния воды в грунтах и схемы притока воды к дренам, рабо­ тающим в различных условиях.

Последний расчетный (теоретический) метод определения притока в дрену может быть осуществлен гидравлическим и гидромеханическим методами. Гидравлический метод (А. Н. Кос­ тяков) дает менее точное решение, чем гидромеханический метод, требующий сложных математических решений с при­ менением теории функций комплексных переменных. Однако точность гидравлического метода вполне достаточна для ме­ лиоративных расчетов, применяемых в практике проектирова­ ния осушительной сети. Для среднеазиатских районов вели­ чина дренажного модуля 0,15—0,5 л/сек с 1 га. Максималь­ ные значения дренажного модуля, наблюденные разными ис­ следователями в полевых условиях, приведены в табл. 16.

Т а б л и ц а 10

Максимальные значения дренажного модуля, наблюденные

Многолетние исследования на Муганской опытно-мелиора­ тивной станции в Азербайджане и на Центральной опытно-ме- лиоратизной станции СоюзНИХИ в Голодной степи показали,

98 '

что в зависимости от питания грунтовых вод, условии напора и величины испарения дренажный модуль изменяется во "вре­ мени:

быть технически обоснован. Завышение расчетного дренажного модуля удорожает стоимость строительства, а занижение —не обеспечит улучшения мелиоративного состояния земель. Пра­ вильность выбора дренажного модуля необходимо проверять 1го разности приходной и расходной частей уравнения водного баланса, минерализации дренажного стока. Если расчеты пока­

вод и земля не будет рассолена, то следует принимать допол­ нительные меры (временный дренаж, углубление, учащение постоянных дрен и т. д.).

Расчетный (устьевой) расход дрены Qdp не трудно опреде­ лить, когда известен дренажный модуль qdp и площадь, обслу­

Площадь, обслуживаемая дреной, определяется длиной дрены и расстоянием между дренами.

Расчетный (устьевой) расход дрен можно определить и по

L — расстояние между двумя дренами.