Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1302 вуза, 5111 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги из ГПНТБ / Марков Е.С. Мелиорация пойм нечерноземной зоны

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.7 Mб
Скачать
☆

Для малых промежутков i и для большого расстояния от

берега f(x) не изменяется, так как F=l

с точностью до 11-го

десятичного знака.

 

 

 

При постоянном значении х и переменных

t и v выраже-

 

 

х*

3

 

 

ние

д ф

_ g~4a"-u-o)

и)~2" представляет

семейство род­

ственных

кривых, а при постоянных

t и о и возрастающем л;

А

стремится к нулю.

 

 

 

Колебания уровней грунтовых вод меньше, чем уровней воды в реке, и они уменьшаются с удалением от берега. Изменения Уровня воды в реке передаются грунтовым водам с запозданием.

При меньшей точности расчета последнее выражение {D) упрощается:

 

^ A0dv

АФ„

о

t

 

 

Sdv

 

о

где

 

^A0.<fo=^ J e - a ^ a = ? ^ [ l - F ( ^ T ) j ;

4aVt

 

r

t

\ — Fl

P= t

о

 

0

А Фт=0

при

£=const

и

x -> со, или при x„=const

и

оо,

или

при

t=0.

 

А Фт достигает в момент време­

Наибольшего

значения

ни:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

хп

 

 

 

В момент

времени t

уровень

грунтовых

вод в точке

х

определяют

умножением

1 — F ^

у~т) т

° Р д и н а т У и н т е " .

тральной кривой г|з (v), то есть на площадь этой кривой для того же. момента времени.

Для непродолжительных паводков в удаленных от реки точках Фельбер рекомендует пользоваться приближенным

292

решением, полученным перенесением оси t в точку пересе­ чения линии грунтовых вод с линией паводка и отсчетом от нее уровня воды:

 

t

 

— \ г|> (о) A0V do.

 

2а ']ЛЯ. о

На основании

формулы (F)

 

1—F ,2а)/"t

 

t

По полной

о

(D) и сокращенной (К) формулам можно вы­

числить изменения уровня грунтовых вод в любом пункте,

для разных

паводков, находящихся

между собой в опреде­

ленном отношении.

 

М е т о д

П. И. Ш и п е н к о

рассматривает насыще­

ние прибрежного массива при повышении уровня в водо­ хранилище (рис. 66). В основании массива расположен водоносный горизонт, гидравлически связанный с водохра­ нилищем, в котором происходит горизонтальная фильтра­ ция, а в верхнем, менее водопроницаемом, грунте—верти­

кальная.

.

,

Время подъема уровня грунтовых вод на высоту у на

расстоянии

х от водохранилища определяется формулой:

* = р £ в [ 2 , 3 ( с и с + Я ) 1 8 я ^ - у ] ,

где К — коэффициент инфильтрации прибрежного масси­ ва;

Ко — коэффициент инфильтрации водоносного гори­ зонта;

г| — свободная пористость грунта;

Я— разность уровней воды водохранилища и грун­ товых вод;

 

*

 

 

 

у,

е — коэффициент,

зависящий от отношения

(ак­

 

тивной глубины инфильтрации Т э к

мощности

 

 

 

Тд = 2 (1+а)Я; при

т

 

водоносного слоя);

< 1

Р

коэффициент 8=1,

п р и -ту г > 1 е = т j

t -

; •

— коэффициент

пропорциональности,

зависящий

К

от а = ^г-; До

при а, равных 1; 0,75; 0,50; 0,25; 0 соответственно Р равно 0,75; 0,80; 0,86; 0,93; 1.

i t

1?

0

0

It

i i

11 ii

ii i ii

m i l

и ii

ii

iirn

Рис. 66. Расчетная схема

Рис. 67.

Расчетная

схема

по П. И. Шнпенко.

 

no H. И. Вернпшу.

• Проведенный П. И. Шипенко

расчет

прогноза

уровня

грунтовых вод при прохождении

паводка по Волге дал

отклонение вычисленной амплитуды от наблюденной в ближ­ ней скважине (124 м), равное +10%, а в скважинах на рас­ стоянии 358—959 м всего ± 2 — 4 % . Однако метод П. И. Ши­ пенко не учитывает притока воды с водосбора и подпитыва­ ние атмосферными осадками в пределах поймы.

М е т о д Н. Н. В е р и г и н а рассматривает измене­ ние подпора грунтовой воды во времени при подпоре воды в водохранилище, длительность фильтрации и размеры фильтрационных потерь на насыщение берегов во времени (рис. 67). Предполагается, что грунт однороден, водоупор горизонтален, постоянны горизонтальные составляющие скорости фильтрации по глубине потока для каждого дан­ ного момента времени, одинаков расход грунтовогсипотока до и после постройки водохранилища.

Исследованы два типа грунтового потока в прибрежной

зоне

водохранилища.

 

 

 

 

Первый тип: грунтовый поток с постоянным расходом на

его верхней границе ^ в = const; b f — депрессионная

кривая

для времени t—0; af — депрессионная кривая для времени

f=oo;

d — точка

минимальной глубины; k—точка

пере­

гиба

кривой депрессии;

adkf—депрессионная

 

кривая

0 < / <

оо .

 

 

 

 

 

Второй тип,

грунтовый поток с постоянным напором

на его верхней

границе

#B =const;

bgf—депрессионная

кривая для i—0; af— депрессионная

кривая

для

/ = о о ;

adef для 0 < £ < о о ; k — точка перегиба

кривой

депрессии;

d—^ точка экстремальных

глубин.

 

 

 

294

Предполагается быстрое (за один

паводок)

 

наполнение

водохранилища

с последующими небольшими

колебаниями

уровней

воды в нем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подпор грунтовых вод определяют по основным расчет­

ным

формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для грунтового

 

потока

первого

типа

 

 

 

 

 

 

 

z =

V'h* +

(Hl-hl)[l-0(l)]-h;

 

 

 

(М)

где

X=—^=r\

 

a = !Lhs;

hs =2Hl+'h

;

 

 

 

 

 

 

2 у at

 

 

 

 

f.i

 

 

 

6

 

 

 

 

Ф(к) — функция

Крампа;

 

 

 

 

 

 

 

для грунтового

 

потока

второго

типа

 

 

 

 

 

z =

 

ifhl

+

iHt-ht)

[ l -JL-S(x,

•£)]

-h,

(N)

где

т =

g

; a = £

ft,;

ft,

= / ' n - - a x + / ' m i "

x; S (т,

 

-

ряд

h —

Фурье;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глубина грунтового

потока

при

^=0;

 

 

L — полная длина потока;

 

 

 

 

 

 

ftj —

глубина

 

потока

в

месте

уреза

водохранилища

Н —

в естественных условиях до подпора;

 

то же, после

подпора;

 

 

 

 

 

 

х

—

коэффициент;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ftmin

— минимальная

глубина

потока

в

естественных

 

 

условиях

 

при

^=0;

 

 

 

 

 

 

 

ftmax

— максимальная

глубина

потока

после

стабилиза­

 

 

ции течения

в

условиях

подпора (/=со).

 

При

^ 0 , 1 ; 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,9 коэффициент х равен

 

 

"min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,69;

0,76;

0,86;

0,93;

0,95;

1.

 

 

 

 

 

 

 

При t=oo; Ф=0;

5=^0

уравнения

(М) и (N) переходят в

формулы Г. Н. Каменского для определения подпора при установившемся движении грунтовых вод.

Среднюю мощность грунтового потока ftcp определяют в период фильтрации воды из водохранилища по зависимости

"•s "-cp — 3 »

после прекращения фильтрации и восстановления под­ земного питания

h ~Я* + Я

где Н — мощность грунтового потока в сечении на расстоя­ нии L от уреза водохранилища до подпора,

895

М е т о д В. М. Ш е с т а к о в а : однородный водонос­ ный пласт залегает на наклонном водоупоре, расход грун­ тового потока до и после подпора постоянен; изменение подъема грунтовых вод во времени определяют по формуле

 

(Л + z) = Нх

Vh% -|- ix (Нх

-+- 0,2Ых) + Ft

— 0, Ых,

где

Ft = {y\—hi)F0{x,

;

 

 

 

 

 

 

± i —

уклон

водоупора;

 

 

 

 

 

 

L —

расстояние от уреза водохранилища

до сече­

 

 

ния,

где подпор прекращается, м;

 

F0 (х,

-j^j —

функция,

определяемая

по

 

графику;

 

'

т =

^

; при т < 0,05

F0

(т,

 

1 - Ф (К)

 

 

и определяется по графику Н. Н.

Веригина;

 

Л с р —

средняя мощность

грунтового потока', м;

 

 

.

 

Hl+h1

+ H +

0,25lx

-

 

 

 

 

"ср =

3

 

м

 

 

М е т о д

Г. Н,

К а м е н.с к о г о

состоит

в

составле­

нии уравнения неустановившегося движения грунтовых вод в конечных разностях, исходя из принципа применимости формул установившегося движения грунтовых вод к не­ установившемуся. Так поступает и П. Я- Кочина, решая задачи неустановившегося движения и рассматривая это движение грунтовых вод как последовательность ряда уста­ новившихся движений. Составляют уравнение неразрыв­ ности,, являющееся уравнением баланса грунтовых вод для участка плоского грунтового потока между соседними сече­ ниями.

Изменение уровня грунтовых вод в каком-либо сечении п грунтового потока за время в зависимости от изменений уровня воды в соседних сечениях п—1, п + 1 и изменивше­ гося во времени питания грунтовых вод определяют по уравнению

„

 

„

2KhM

fHn+i.s+Hn-i,s

„ \,W

 

А .

пп,

s+i—n„,s — ~JTa3F V

2

v "^T

 

где # n _ i ; # „ ;

Нп+1—

высотные

отметки уровня

воды;

 

hn-i,

hn,

кп+г— мощности водоносного пласта в соот­

 

 

 

 

ветствующих

сечениях, м;

 

 

 

 

К — коэффициент

фильтрации,

м/суткн;

 

 

 

W—

атмосферные осадки (инфильтрация);

296

[л—водоотдача — при понижении уровня грунтовых вод; недостаток насыще­ ния грунта (разность полной и естественной влажности в насыщае­ мых вновь слоях грунта, располо­ женных над капиллярной зоной).

Пограничными условиями решения уравнений неуста­ новившегося движения грунтовых вод являются.следующие: положение грунтовых вод в соседних сечениях; изменение инфильтрации, изменение уровней в крайних сечениях (реках).

При большом расстоянии до другой реки можно принять уклон поверхности грунтовых вод на водоразделе равным нулю или принять уклон постоянным, соответствующим первоначальному естественному состоянию грунтового по­ тока.

При вычислениях'принимают такие значения

и Ах,

при которых выражение

A j g 3

 

превращается в

единицу,

и уравнение принимает

вид:

 

 

 

 

 

„

Hn-l.s

+

Hn+u* .

w

. ,

 

Нп, s+i

=

 

2

+

J

A t

 

За начальные принимают уровни воды, определенные по уравнениям для предельного стационарного подпора водо­ хранилища на основании формул установившегося движе­ ния.

Расчет уровней воды в сечениях определяют по формуле

 

hx=Yh\^{lx

+

 

x*)+!^x\

где hi — уровень воды в верхней

скважине;

/г2

— уровень воды в нижней

скважине;

х

— расстояние от нижней

скважины до сечения, для

 

которого определяется

уровень;

/—расстояние между

скважинами.

Расчет берегового дренажа. Береговой дренаж бывает разных типов: горизонтальная одиночная дрена (или ка­ нал), вертикальные колодцы, горизонтальная дрена с вер­ тикальными колодцами.

При мощном притоке грунтовых вод с водосбора на пой­ му или выпадении большого количества атмосферных осад­ ков, подпитывающих грунтовые воды и поднимающих их

297

уровень, одного берегового дренажа может оказаться недо­ статочно. Тогда дополнительно к нему проектируют в за­ висимости от конкретных природных условий пойм и их использования другие мероприятия: береговой дренаж+ +ловчие каналы; береговой дренаж-Ьловчие каналы+глубокие каналы (или дренаж глубокий); береговой дренаж+ +ловчие каналы+систематический. дренаж (или открытая сеть). Кроме того, в зависимости от геологического строе­ ния объекта и требуемой глубины понижения грунтовых вод на пойме закладывают горизонтальный дренаж на водоупоре или висячий.

Расчет берегового дренажа включает установление глу­ бины его заложения, определение расхода, построение по­ верхности грунтовых вод на пойме при работе береговой дрены.

Е. А. Замарин методом гидродинамических сеток иссле­ довал действие одиночных береговых каналов и каналов с вертикальными колодцами, а также влияние положения береговых дренажей на урез реки. Он рассматривал дей­

ствие открытого канала, доведенного до водоупора,

и не­

глубокого канала

с

вертикальными

колодцами через

15—

20 м, доведенного

до

водоупора при

одинаковых уровнях

воды в каналах. Для перехвата фильтрационных вод из реки и понижения уровня грунтовых вод, поступающих с водосбора, как показали гидродинамические сетки, до­ статочно провести канал с уровнем воды в нем, равным уров­ ню воды в реке до подпора, без углубления канала до водо­ упора или устройства вертикальных дренажных колодцев.

 

Расчет г о р и з о н т а л ь н о й

 

б е р е г о в о й

д р е ­

н ы

н а

г о р и з о н т а л ь н о м

в о д о у п о р е

прово­

дят

по

следующим формулам.

 

 

 

 

При заданном уровне в водохранилище и глубине грун­

тового

потока расход дрены находят по формуле

Дюпюи:

 

 

«-<7i+<7* =

+

Wt '

 

а поверхность грунтовых вод определяют по формуле

. к = Yi

+h°; А*.=

Yi ^~А°)+А° -

где<72— расход, поступающий с

водосбора;

 

 

цл — расход,

поступающий из

водохранилищ;

 

 

К—

коэффициент фильтрации;

 

 

 

h0—

глубина

воды в дрене (канале);

 

298

hx—.- напор воды в реке (водохранилище);

Л2—> напор воды грунтового потока (наибольший); 1Х— расстояние от водохранилища до дрены; 1г— расстояние от наибольшего напора грунтового по­

тока до дрены.

При заданном расходе грунтового потока со стороны водосбора поверхность грунтовых вод определяют по выра­ жению

где<70— бытовой приток грунтовых вод со стороны водо­ сбора;

х— расстояние от дрены до рассматриваемого сечения грунтового потока.

Расчет горизонтальной дрены, расположенной на нак­ лонном водоупоре, ведут по формулам Н. Н. Павловского:

при прямом уклоне водоупора (/>0)

"о для кривой спада при н < 1

I (•П») = Л» + 1п(1 —т]„);

для кривой подпора при г)>1

 

 

. / Ы

= Л,, +

1п(г|п —1);

при обратном уклоне водоупора (/<0) кривая депрессии

является только кривой

спада

 

 

 

/ (-Пп) = —Лп

+

1п(1+т)л ),

где L —

расстояние' между

сечениями;

/

—

уклон водоупора;

 

 

1г0

—

глубина

потока при равномерном движении («нор­

 

 

мальная»

глубина);

 

 

Лп = т 2 ; " H i =

т 1 ;

Лг = г-

— относительные мощности

 

 

"о

«о

'Ч

 

потока; К — глубина воды в дрене.

Значения / (г|) вычисляют по формулам или таблицам. При расположении д р е н ы в ы ш е в о д о у п о р а

расчет проводят по формуле Дюпюи и напоры отсчитывают от водоупора.

Как показали исследования и проверка И. А. Скабаллановичем формулы Дюпюи для условий днепровского и

£99

 

 

москворецкого

дренажей,

 

 

результаты

получаются

 

 

близкие

к

натурным.

 

 

 

В м е т о д е

 

С.

Ф.

 

 

А в е р ь я н о в а

расчета

 

 

береговой

дрены

 

при

по­

 

 

ступлении

грунтовых

вод

 

 

с водосбора

различают два

 

 

случая

работы

 

дрены:

Рис. 68. Расчетная схема берегово­

1) водоприемник

прорезает

го дренажа

по С. Ф. Аверьянову.

водоносный

слой

 

и 2)

во­

 

 

доприемник

располагается

 

 

в водоносном слое(рис. 68).

Расход

береговой дрены

рассматривается как

суммар­

ный расход воды, поступающей в дрену из реки и с водосбо­ ра, и определяется_по формуле Дюпюи с коэффициентом ос.

2ах

V2

т

1

—

м3 /сутки

на

1 пог. м дрены.

 

Ординаты поверхности грунтовых вод определяются по

формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I — а .

 

П0)^г

-

а .

 

 

* — «о "Г 1 I „. \п

 

,

к т

 

 

 

1+Ох

 

 

 

1 + в 1

КТ, '

 

 

а,

1

 

а .

 

 

 

 

 

 

= •

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

Л =

1,47

lg-

mi

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

Ж

 

 

. При отсутствии расхода с поймы (Q2 =0) расход дрены меньше расхода, подсчитанного по формуле Дюпюи для за­ ложенной на водоупоре дрены.

На расстоянии х=Т от дрены поверхность грунтовых вод за дреной устанавливается выше уровня воды в дрене на величину

(Н-К).

Для расчета береговых дрен, расположенных выше водоупора, имеются методы С. Н. Нумерова, В. П. Недрига. А. В. Романова, Н. Н. Веригина и др.

300

Г л а в а V I I I

ОСВОЕНИЕ ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Заболоченные поймы с наибольшей эффективностью можно использовать под овощные и кормовые культуры, сенокосы и пастбища лишь при выполнении всего комплекса гидромелиоративных, культуртехнических и агротехниче­ ских мероприятий.

Только при св.оевременном, правильном освоении мелио­ рируемых земель, интенсивном использовании их и полу­ чении высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйствен­ ных культур затраты на мелиоративные мероприятия быст­ ро окупаются.

На несвоевременно осваиваемых поймах осушительные системы, находясь без присмотра и ремонта, разрушаются, а каналы зарастают, заиливаются и перестают отводить воду.

Разрыв во времени между мелиорацией пойм и их освое­ нием вызывает новые дополнительные затраты, не преду­ сматриваемые проектами. Несвоевременное получение пла­ нируемых урожаев сельскохозяйственных культур, увели­ чивающиеся сроки окупаемости причиняют значительный ущерб народному хозяйству и компрометируют мелиоратив­ ные мероприятия.

Перенесение на поймы методов освоения внепоймеиных земель без учета природных особенностей каждой поймы, как показала практика, приводит к неудовлетворительным результатам.

Интенсивное использование пойм при высоких урожаях возделываемых сельскохозяйственных культур невозможно без дорог с устойчивым покрытием и долговечными соору­ жениями, пригодными для передвижения сельскохозяй­ ственных машин и автотранспорта. Надежность дорог и сооружений в эксплуатации достигается при хорошо прове­ денном осушении оснований, обеспечивающем своевремен­ ный отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод.

801

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности