Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.64 Mб
Скачать

Подставляя значение ш в формулу дренажного модуля и вводя переводные коэффициенты, получим:

_

10000д01др1000

10000

115,7 Ц- л/сек с 1 га;

ЯдР ~

86,400 L Iqp

86,4 ' L

 

 

 

9еР =

115,7 4 е- л\с

с 1 га.

(4.21)

К р и т и ч е с к и й д р е н а ж н ы й

сток .

Практика эксплуа­

тации ирригационных систем показала, что на опреснение сильноминерализованных грунтовых вод в 10-15- метровой толще зоны активного обмена солями уходят годы и даже десятилетия. Заменить минерализованные грунтовые воды пресными сложнее, чем опустить их уровень.

Критическим солевым режимом почвы называется такая концентрация солей в почвенных растворах, которая периоди­ чески приближается к токсичному для сельскохозяйственных растений уровню, но не превышает его. Установлено, что кри­ тическая минерализация грунтовых вод при хлоридно-суль- фатном типе засоления почвы составляет 12 г/л, при хлоридном — 7 г/л.

Критический солевой режим почвы рассчитывают (по Н. Г. Ми-

нашиной)

на

основании

уравнения

солевого баланса поч­

венного

раствора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V-(C — Cj)= g x + NS,

(4.22)

где С — концентрация

почвенного

раствора расчетного слоя

 

на конец вегетационного периода, г/л;

 

Сг —то

ж е

на

начало

вегетации;

 

 

V — влажность

почвы

на уровне наименьшей влагоемкости

 

за вычетом нерастворяющего объема (гигроскопиче­

Для

ской воды).

 

 

эта величина равна 310 мм на мет­

суглинистой почвы

ровый слой

или 180 мм на 60-сантиметровый слой

почвы, при­

нимаемый за расчетный для хлопчатника;

грунтовых

g — количество

испарившихся

за

вегетацию

 

вод, мм;

 

 

 

 

г/д; -

 

х — минерализация грунтовых вод,

 

N — количество

оросительной

воды

при непромывном ре­

 

жиме орошения;

 

 

 

 

5 — минерализация

оросительной воды, г/л.

критической

Из

формулы (4.22)

определяется

значение

минерализации грунтовых вод л: при допустийом приросте концентрации солей в почвенном растворе 60-сантиметрового слоя:

х =

(С - c x)v - NS

(4.22а)

 

g

 

100

Величину минимально необходимого (критического) дре* нажного стока D, способного удалить соли из почв и грунто­ вых вод, определяют по формуле: -

p ^ i C - C J V ^

(4.22б)

Расчеты критического дренажного стока для некоторых оазисов Средней Азии при минерализации оросительной воды 0,25 г)л приведены в табл. 17.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 17

 

Значения критической минерализации и критического

 

 

дренажного стока (по Я. Г. Минашиной)

Глубина

Критическая

Критический

Расход воды

Дренажные воды в %

дренажный

на испарепие-j-

грунтовых

минерализа­

сток, D

транспирация

от испарения 4-

вод,

м

ция, г;л

тыс. м*1га в год

трапспирацин

 

 

 

 

 

 

 

Ш е р а б а д с к и й о а з и с

 

1,0

 

1,5

14,0

15

90

1,5

 

3,2

6,2

9,4

66

2,0

 

12,9

1,5

6,0

25

2,5

 

25,4

1,5 •

5,5

27

 

 

 

Б у х а р с к и й о а з и с

 

1,0 .

1,7

12,4

13,8

90

1,5

 

2,7

7,2

10,8

67

2,0

 

9,3

2,0

7,1

28

2,5

 

19,2

1,5

6,7

' 22

3,0

 

22,8

1,5

7,0

21

 

 

 

В а х ш с к и й о а з и с

 

1,0

 

3,2

6,2

8,9

72

1,5

 

6,8

2,7

7,9

33

2,0

 

14,2

1,5

7,9

20

2,5

 

19,1

1,5

7,9

19

3,0

 

27,1

1,5

7,0

21

 

 

 

Х о р е з м с к и й о а з и с

 

1,0

 

2,5

7,81

13,2

59

• 1,5

 

3,2

6,2

11,6

53

2,0

 

4,8

4,1

11,9

34

2,5

 

6,5

2,8

11,5

24

 

 

 

Ч а р д ж о у с к и й о а з и с

 

1,0

 

2,0

11,3

12,4

91

2,0

 

5,9

3,7

7,5

49

3,0

 

11,4

1,7

6,6

24

101

Управлять солевым режимом при близких грунтовых водах (Хорезм, совхоз „Пахтаарал“ и др.) очень трудно, так как в этих условиях большое испарение вызывает интенсивное соленакопление в почве и критическая минерализация должна "быть очень низкой (не более 3 г/д, Хорезм). Такие земли нуждаются в эффективном искусственном дренаже, позволяю­ щем отводить не менее 6—14 тыс. мъ\га грунтовой воды в год, что соответствует среднегодовому дренажному модулю

0,2—0,5 л/с с 1 га.

§ 25. Гидравлический расчет дренажа

Гидравлический расчет открытых дренажных каналов про­ изводят по известным формулам равномерного движения:

 

Q = F-v-L

 

 

 

v — С

RJ,

 

 

где v — средняя

скорость течения воды

в дрене

или коллек­

торе;

живого сечения

воды

в дрене

или коллек­

F — площадь

торе; С — скоростной коэффициент (либо исчисляют по форму­

ле, либо берут из гидравлических справочников по Н. Н. Павловскому, Маннингу, Базену при известных

R u n ) ;

F(b-\-m h)h;

т— коэффициент откоса дрены или коллектора; R — гидравлический радиус;

/ —уклон дна трены, коллектора.

Среднее значение коэффициента шероховатости п для пер­ вичных дрен 0,030, для групповых собирателей и водосборов 0,0275, для коллекторов с расходом более 2 м3/сек—0,025.

Учитывая, что студенты умеют делать гидравлический ра- * счет каналов при равномерном движении, здесь дается лишь схема расчета дрен, собирателей и коллекторов вследствие

их аналогичности.

Гидравлический расчет закрытого трубчатого дренажа про­ изводится по тем же формулам равномерного движения; при этом трубы рассматривают как безнапорные. Порядок гидрав­ лического расчета следующий:

Q = F -v, где

F =

d — диаметр трубы;

 

V - C / R I ;

С = ! # 0*17-

102

Смоченный периметр

 

 

 

 

 

X = - J L = TCrf;

/? =

-£-:

 

п _

ТЕЙ?2

I

/ r f \ ° , G 7 0 ( g

 

~

4

' п

W /

где / — уклон дна дрены.

 

 

 

трубчатого дренажа ве­

Гидравлический

расчет закрытого

дется по формулам

равномерного движения в предположении,

Что дренажные трубы заполнены полностью, а избыточное

давление в них отсутствует IP РатмУ, это позволяет

в урав­

нении равномерного движения

Шези

 

 

 

 

 

 

 

 

v = C /~ R l

 

 

 

 

(4.23)

уклон / принимать

равным уклону дренажной линии

и тогда

пропускная способность трубы

будет

 

 

 

 

 

 

 

Q = F C /R l .

 

 

 

(4.24)

Коэффициент Шези С, как правило,

в расчетах трубчатых

дрен определяется по формуле Маннинга:

 

 

 

 

 

 

C = T R%'

 

 

 

 

(4.25)

где п — коэффициент

шероховатости

дренажных

труб

 

Ниже приводится схема расчета дрен, принятая в институте

Средазгипроводхлопок.

В качестве

расчетного берут

макси­

мальный дренажный модуль qmaK л/сек

с 1 га. При известных

<7тах и площади участка

ю, обслуживаемого

дреной,

опреде­

ляется наибольший

расчетный

расход воды,

протекающей по

дренажным трубам

Qp — qmax-U). При

известном

уклоне дре­

нажной линии, который назначается

из условия

i >

0,002, и

выбранном диаметре

дренажных труб

находится

пропускная

способность трубы

данного диаметра Q и сопоставляется с ра­

счетным наибольшим

расходом

дрены

Q0.

Если

обозначить

отношение этих расходов А = О

(4.26),

тои согласно техниче­

ским указаниям Гипроводхоза диаметр дрены

выбран правиль­

но, если значение А находится

в пределах 0,9-< Л <1,07.

Верхний предел

для

А должен

быть сокращен до 1, так

как при А > 1 трубы работают в неустойчивом режиме, когда возможен прыжковый переход к напорному движению. Мини­ мально допустимая скорость течения воды в трубах прини­ мается равной = 0,3 м/сек. В противном случае необхо­ димо изменить уклон дрены или диаметр дренажных труб.

В результате расчета имеем: расчетный наибольший расход дрены Qp, внутренний диаметр дренажных труб D, пропуск­ ная способность труб данного диаметра Q, скорость течения воды в трубах V .

Величины Q и v удобно

определять

по номограммам,

ко­

торые дают показатели пропускной

способности труб

при

ра­

боте их полным сечением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф. В. Серебренников (Средазгипроводхлопок) составил

номограмму для гидравлического

расчета

дренажных

труб

(рис.

38). Номограмма

построена для « = 0,015

и 0,017.

Гип-

роводхоз рекомендует принимать

коэффициент

шероховатости

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

а

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.35

о , т ' г Q9I/33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,00

° м о Л о т

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,45

о т 30 0.97321

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,50

о т 30 1,00023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,55

Q.53023 1,02421

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,60 0.55929 Ю,45'9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

0,58823 1,063'в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,70

0,6/7 28 1,08/ 'е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,75 0.6453' 1,097м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0Д 0 0,67В32 1W "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

0.70816 1,1229

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,90

0,742“"

11317

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,95

0,778'° 11381

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,00

0,8/9'°

1,140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д=/0сн т

 

0,829 j

1,140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,02

0,839"

1,139

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,03

0,849'3 1,138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,04

OJBBO'3 IJ36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,05

о т ' 3 1133

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,06

0,888

1,129

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107

0,907

1,122

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.00

1,000

1,000

 

0,05

0,10

0,20 0,30 0,40

0,001 0,002 0,003

0,005

0,010

Таблица для определения

у л/сек с /г а д р е н а ж н ы й модуль

L -уклон дренажной л ин ии

наполнения дренажных труб а

 

 

 

 

 

 

 

 

и

скорост и Vp

 

 

Рис.

38. Номограмма для гидравлического расчета закрытых трубчатых

 

 

дрен (по Ф. В. Серебренникову).

 

 

 

 

 

 

дренажных труб от 0,012 до 0,015.

Однако

натурные опреде­

ления

показали, что величина его

 

колеблется

в пределах

от

0,0175 до 0,0215. Временно,

до корректировки,

 

при

расчетах

гончарного

дренажа в Средазгипроводхлопке принимают коэф­

фициент шероховатости 0,017.

Редко случается, чтобы дренажные трубы выбранного диа­ метра работали полным сечением. Поэтому в гидравлический расчет обычно входит определение наполнения h дренажной

трубы при расчетном расходе

Qp,

а также

скорости течения

воды v . Вычисления ведут по специальным

таблицам, в кото­

рых даны значения

величин

а =

-^- и В

в зависимости

от отношения А =

Qp

 

 

 

 

Q ’

 

 

 

т

Примеры расчета. 1. Дано: расчетный дренажный модуль q = 0,28 л/сек

с .1

га; площадь, подвешенная к дрене w = 38 га; уклон

дренажной линии

1 =

0,0021; коэффициент шероховатости « = 0,017.

расход дрены Qp =

=

Р е ш е н и е .

По

номограмме находим расчетный

10,6 л\сек; по известным / = 0,0021

и Qp = 10,6

л/сек

выбираем бли­

жайший

стандартный диаметр

трубы

D0 = 0,20 м,

для

которого при

/ =

0,0021

находим пропускную

способность трубы

Q= 11,5 л/сек и ско-

рость течения воды v = 0,37 м/сек. По отношению: А —

Qp

Ю-,6

 

= yy-g = 0,925

по таблице находим

значения

а = 0,76

и 6 = 1,135.

Наполнение в трубе

h

ad — 0,76 X 0,2 = 0,15 м;

скорость

потока в трубе

при проходе рас­

четного расхода

vp = bv = 1,135 X 0,37 = 0,42 м/сек.

 

 

 

 

2. Определить, на каком расстоянии от начала дрены трубы с внутрен­

ним диаметром 0,10 м будут работать полным сечением, если коэффициент

шероховатости « = 0,017; расстояние между

дренами

£1=240 м; уклон дре­

нажной линии /=0,0028; расчетный дренажный модуль qop=0,30 л/сек

с 1 га.

По номограмме для /=0,0028 и rf=0,l находим Q=2,l

л/сек,

чему при

qdp=

= 0,30 л'сек соответствует площадь, подвешенная к участку дрены (х)

<о =

=7 га. Длина дренажной линии х —~о=-7,0X10000

;300 м.

 

 

 

В ~

240

 

колодец для

пе­

На таком расстоянии от начала дрены можно ставить

рехода от диаметра Л=0,10 м к Д=0,15 м.

 

 

 

 

 

В зоне недостаточного увлажнения на засоленных землях за последние годы накоплен большой опыт строительства зак­

рытого горизонтального дренажа.

Параметры его следующие

(по А. Н. Мирсагатову):

 

 

Глубина дрены, м ..............................................................................

 

 

2,5—3,5

Ширима дрены, м:

 

 

0,5—0,6

а) с однослойным фильтровым материалом..........................

б) с двухслойным фильтровым материалом..........................

0,3—0,9

Удельный расход фильтрового материала, м3/пог. м:

0,15—0,25

а) при однослойном...................................................................

 

б) при двухслойном

....................................................

...

0,30—0,45

Диаметр дренажных труб, м ........................................................

 

0,15—0,35

Длина дрены, м ..................................................................................

 

 

400—1000

Расстояние между дренами, м ........................................................

 

120— 500 •

Уклон дрены.........................................................................................

 

 

0,001—0,005

Расстояние между колодцами, м ....................................................

 

200—250

Диаметр колодца (наружный), м ....................................................

 

1,0—1,2

Глубина колодца, м ...............

•...........................................

, ...............................

. 3,0—4,0

Длина концевой части дрены, м ...................

30—50

Длина дренажных труб,

с м ..................................................................

 

33—80

Максимальные скорости течения воды в дренах, м/сек . . . .

1,0

Минимальные скорости

воды в дренах, м/сек..............................

0,15-0,20

В Средней Азии имеется опыт по укладке дренажных труб длиной 6 м. При дренаже из труб длиной 33 см вода в дрену поступает через стыки, а при длинных трубах — через отвер­ стия или щели. При полумеханизированном способе строи­ тельства дренажа на ручной труд приходится 68% общего рабочего времени, так как укладка дренажных труб и филь­ тровая обсыпка с ваделкой стыков выполняются вручную.

При этом фильтровой материал теряется, загрязняется. Потери от проектного объема составляют 8—10%, что снижает каче­ ство дрен и их эксплуатационную эффективность. Использо­ вание дреноукладочного комбайна устраняет эти недостатки.

§26. Увязка планового расположения осушительной

иоросительной сети

Междренные расстояния, полученные по расчету, сравни­ вают с расстояниями между соседними элементами ороситель­ ной сети, с которыми они должны быть увязаны в плане» Дрены размещают посередине между временными оросителя­ ми (рис. 39). Если это условие по -какой-либо причине не вы­ держивается, то временный ороситель нарезают не ближе 20—25 м от дрены, чтобы избежать питания дрен ороситель­ ной во.. ой.

Рис. 39. Схема расположения дрен и временных оросителей на поливном участке.

Если по расчету получаются значительные междренные расстояния, то расположение дрен увязывают с расположением участкового распределителя. При двухстороннем командовании дрены размещают между соседними участковыми распредели­ телями. При одностороннем командовании участкового распре­ делителя дрены от него должны быть на расстоянии не менее 15—20 м. В полосе отчуждения проходят дороги, полезащит­ ные лесные полосы и т. п.

106

§ 27. Технология устройства дренажа н расчет фильтровой обсыпки

Производство работ по строительству коллекторно-дренаж­ ной сети осуществляется по принятой технологической схеме. К строительству дренажной сети приступают только после разбивки и закрепления в плане оси, бровки, границ отвалов. Во время строительства строго соблюдают запроектированные уклоны. Основные отметки дна траншеи, лотков, трубопрово­ дов определяют нивелиром, промежуточные отметки — визир­ ками. Траншеи глубокой закрытой дренажной сети роют, как правило, с откосами без креплений. До начала строительства основных сооружений осушительной системы выполняют под­ готовительные работы: очистку рабочих полос ог раститель­ ности, валунов, профилировку полосы. Работа начинается со старших каналов. Сперва отрывают межхозяйственные, за­ тем внутрихозяйственные коллекторы, под конец — собиратели и первичные дрены. Каждый канал в отдельности проклады­ вают по схеме „снизу вверх", чтобы не задерживать стока выклинивающихся в траншеях грунтовых вод, что должно способствовать производительной работе механизмов.

Ширина по дну открытых дрен (0,7—1 м) зависит от габа­ рита механизмов, применяемых на строительстве.

Минимальный допустимый удельный объем работ при рытье одноковшовым экскаватором с оборудованием драглайна и дитчера (по экономическим соображениям) должен составлять не меньше семи емкостей ковша экскаватора. Траншеи глу­ биной 3 м с вертикальными стенками роют одноковшовыми гусеничными экскаваторами с оборудованием обратной лопаты (емкость ковша 0,25—0,5 ./и3) или многоковшовыми роторными траншеекопателями продольного черпания.

Дренажные каналы и траншеи нередко выполняют одно­ ковшовым экскаватором типа драглайн (емкость ковша 0,5— 1 м3). Перспективны дреноукладчики-комбайны. Удельный объем выемки экскаватором до 12—15 м3 на продольное чер­ пание. Экскаватор двигается по оси канала, отвалы грунта — на обе стороны. При удельном объеме работ больше 15 м3 применяется двухпроходная схема с диагональным черпанием, отвалы грунта также на обе стороны. Трехпроходную схему черпания грунта используют при очень больших удельных объемах (40—50 м 3).

Ширина дрен.ы по дну при продольном черпании должна превышать ширину ковша на 10%, при диагональном черпа­ нии—на 50%, а при поперечном черпании—более полуторной длины ковша. Зависимость минимальной ширины дрен по дну от размеров ковша экскаватора и глубины заложения дрены (по А. А. Рачинскому, 1963):

107

Минимальная ширина дрен по дну, м

Глубина дрен, м

ковш 0,25—0,35 Ж*

 

драглайн—ковш 0,5 ж3

< 2 , 5

1,0

0 ,7 — 0,8

> 3 . 0

 

Расстояние

от подошвы отвала до бровки дренажного ка­

нала 3 м, если в полосе намечена дорога, и 1 м, если в этой полосе дороги не будет.

Высота отвалов 1 — 1,5

м. Откосы их планируют грейдера­

ми и приводят в порядок,

чтобы атмосферные осадки не смы­

вали в русло дрен отвальные грунты.

Отвалы перемещают бульдозерами, грейдерами в сторону

ст дрены

с

уклоном поверхности от нее / = 0,03 и используют

под насыпи

полевых дорог.

При отрывке траншеи под закрытый дренаж грунты отва­

ливаются

в одну сторону. После укладки фильтра грунт в

траншею засыпают бульдозерами в два приема: сначала слоя­ ми по 0,1—0,2 м на высоту до 0,5 м над верхом труб, а за­ тем отвалом вынутого грунта засыпают остальной профиль траншеи. Над траншеей насыпают вал высотой до 0,4 м с уче­ том усадки грунта.

В полном соответствии с проектом осушительной сети, а также для установления объемов земляных работ строители вычерчивают продольные и поперечные профили первичных дрен, собирателей и коллектора (рис. 40—42).

Дренажную обсыпку в закрытых дренах устраивают сплош­ ной или прерывистой. Первый тип обсыпки (рис. 43) применя­

ется при коротких звеньях труб,

второй — при длинных.

Глинистые частицы диаметром меньше 0,005 мм непригодны

для фильтра.

Фильтровым материалом могут быть песчаные

и гравелистые

грунты с размером

частиц от 0,25 до 20 мм.

Коэффициент фильтрации песков, уложенных в качестве филь­

тра, должен быть не менее

5 м\сутки.

Щебень игловатой и

плитчатой формы в качестве

фильтровых

обсыпок применять

не рекомендуется. Диаметры фильтровых материалов, мм:

П е с ч а н ы е г р у н т ы

Г р а в е л и с т ы е г р у н т ы

Мелкие

0,25—0,5

Мелкие

2,0— 4,0

Средние

0,5

—1,0

Средние

4,0—10,0

Крупные

1,0

—2,0

Крупные

10,0—20,0

Материал для фильтровых обсыпок подбирают по значениям так называемого структурного коэффициента С и коэффи­ циента неоднородности К и. Коэффициент структурности:

(4.27)

108

 

 

 

 

 

 

 

 

t ^ezos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I t

 

 

 

 

 

Ьч.

 

 

 

з е

От мет ка 5

S3

&

г?

к.

QD

3

Ьч.

о»

-3“

>3“

земли

а

а

с»>

of

5;

5>

05

§

Сз

Отметка

о>

3

S

3

во

3

45

$

to

«о

дна

Ос»

Оо

 

 

ь-;

Ьч

к

гч;

 

«0

«Э 45 «о

 

45

оа

 

Уклон

 

 

———^0025—_____

 

О т м ет ка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глубина

со

5

 

СЧ1

<»-

 

* 0

to

Вы ем ки

1Г>

'Гз

 

СГ>

 

 

* 0

bo

►5

*Г>

 

1*5

 

bo

S

 

сч

«ч

■9-

 

 

8

 

а

а

оо

 

§

3

 

05

о> о>

5> §

§ '

 

§

&

 

3

$5

n:

S

 

«о

• 2>

аэ"

оо

ч»

во

к

45

Гч'

со

во

«о

оо

----.— $£0X5

 

 

 

 

 

 

 

__

 

<5>

 

 

чЯ

<J-

<N

CO

 

-3-

 

 

ba

»r>

*5

*5

*5

 

S

*5

b-> *5

поверхность

земли

отметка горизон­ та Воды

-----отметка дна

смотроВой Иколодец

a a

h m n и

Рис. 10. Продольные профили дрен.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ