Гидротехнические мелиорации лесных земель. Учебно-методическое пособие

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Е. А. Гудаева К. В. Гудаев

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ

МЕЛИОРАЦИИ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методического пособия для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело», профили «Лесовосстановление, лесоводство и лесоустройство», «Лесовосстановление и лесопользование», 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», всех форм обучения

Красноярск 2017

УДК 630.385(078.5) ББК 43.47я73

Г93

Рецензенты: кандидат технических наук,

заместитель директора по науке М. С. ЧЕРНЯТИН (Сибирский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации);

старший преподаватель И. М. ЕНАЛЕЕВА-БАНДУРА (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева)

Гудаева, Е. А.

Г93 Гидротехнические мелиорации лесных земель: учеб.-метод. пособие / Е. А. Гудаева, К. В. Гудаев ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Красноярск, 2017. – 96 с.

Рассмотрены основные положения по подбору, обоснованию и технической регламентации проектирования осушительной сети на заболоченных территориях, а также расчет экономической эффективности проектируемых мероприятий.

Предназначено для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 по направлениям подготовки35.03.01 «Лесное дело», профили «Лесовосстановление, лесоводство и лесоустройство», «Лесовосстановление и лесопользование», 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», всех форм обучения. Может быть полезно специалистам в области гидромелиорации лесных земель, лесоведения и лесоводства, лесной экологии и биогеоценологии и охраны окружающей среды при решении вопросов повышения продуктивности лесных земель, сохранения биоразнообразия и устойчивости экосистем.

УДК 630.385(078.5) ББК 43.47я73

© СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2017 © Гудаева Е. А., Гудаев К. В., 2017

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время гидротехнические мелиорации лесных земель

всочетании с лесохозяйственными и лесокультурными мероприятиями являются почти единственным реальным средством увеличения прироста древесины и повышения ее качества. Кроме того, при гидротехнических мелиорациях улучшаются условия заготовки, трелевки и вывозки древесины, естественное и искусственное возобновление леса, его санитарно-гигиенические и эстетические свойства, повышаются продуктивность и качество кормов на осушенных лесных сенокосах и пастбищах.

Дисциплина «Гидротехнические мелиорации лесных земель» входит в цикл профессиональных дисциплин. В соответствии с программой особое место в ней отводится осушению лесных земель– лесохозяйственным мероприятиям, направленным на регулирование

влажности заболоченных и избыточно увлажненных лесных почв с целью повышения продуктивности произрастающих на них насаждений. Успех лесоосушения во многом зависит от правильного проектирования осушительных систем, при котором должен использоваться опыт научно-исследовательских, проектных и производственных организаций.

В результате освоения данной дисциплины студенты приобретут следующие умения (профессиональные компетенции):

-использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;

-принимать участие в проектно-изыскательской деятельности

всвязи с разработкой мероприятий, обеспечивающих достижение хо- зяйственно-целесообразных лесоводственных и экономических - ре зультатов в лесном и лесопарковом хозяйстве;

- обосновывать принятие конкретных технических решений при разработке технологических процессов и изделий; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения.

Итоговой формой контроля по дисциплине является выполнение курсовой работы, которая включает необходимые расчеты, позволяющие сделать правильную оценку запроектированного мероприятия. В связи с этим студентам необходимо не только хорошо освоить теоретические основы гидролесомелиорации, но и приобрести прак-

4

тические навыки в решении вопросов, связанных с проектированием

иэксплуатацией мелиоративных систем и гидротехнических сооружений на них.

Вданном учебно-методическом пособии излагаются методы расчетного обоснования гидролесомелиоративных мероприятий, организации гидролесомелиоративных работ, включающих взаимоотношения производственных, проектных и строительных организаций,

ипрогноза лесоводственной эффективности лесоосушения, а также приемы гидравлических расчетов каналов и объема земляных работ

исведения по оценке степени эффективности лесоосушительных работ. Дополнительную информацию по рассматриваемым темам можно получить из источников, приведенных в библиографическом списке.

Предназначено для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 по направлениям подготовки35.03.01 «Лесное дело», профили «Лесовосстановление, лесоводство и лесоустройство», «Лесовосстановление и лесопользование», 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профиль «Лесоинженерное дело», всех форм обучения. Может быть полезно специалистам в области гидромелиорации лесных земель , лесоведения

илесоводства, лесной экологии и биогеоценологии и охраны окружающей среды при решении вопросов повышения продуктивности лесных земель, сохранения биоразнообразия и устойчивости экосистем.

5

ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа является частью учебного плана подготовки бакалавров, позволяющей им приобрести навыки проектирования гидротехнических осушительных систем и их элементов; закрепить и углубить знания, полученные при изучении курса «Гидротехнические мелиорации лесных земель»; научиться пользоваться справочной литературой, инструкциями, учебниками, таблицами и т. д., а также расширить технический кругозор.

Для выполнения курсовой работы открытой осушительной сети каждому студенту выдается индивидуальное задание(прил. 1) по осушению участка, в котором приводятся следующие исходные данные:

-местонахождение объекта;

-план лесной площади в горизонталях с указанием сечения поверхности;

-цель осушения;

-таксационная характеристика участка (преобладающая поро-

да, возраст, бонитет, полнота, группа типов лесов, тип леса);

-характеристика почвогрунтов (мощность торфа, зольность, плотность, степень разложения, подстилающий грунт);

-характеристика водосборной площади(лесистость, заболоченность, озерность, площадь);

-характеристика осушаемого участка (тип болота, площадь);

-способ осушения;

-срок выдачи задания и сдачи курсовой работы.

Согласно заданию, в результате выполнения соответствующих расчетов студент должен представить:

-пояснительную записку с выполненными расчетами объемом 25–35 с, оформленную в соответствия с требованиями ГОСТ 2.105–95;

-графическую часть (поперечный и продольный профили каналов осушительной сети, представленные на листе формата А3).

В пояснительную записку входят:

-физико-географическая характеристика района расположения объекта осушения (климат, рельеф, гидрология, почва, лесохозяйственные и экономические условия) с указанием исходных данных;

-характеристика осушаемой территории(рельеф, повышения, понижения, уклоны и т. д.);

-обоснование выбранных элементов регулирующей сети и определение оптимального расстояния между осушителями;

6

-определение рабочих и проектных глубин каналов, коэффициентов откосов;

-построение продольного и поперечного профилей каналов.

-гидрологический и гидравлический расчет магистрального

канала;

-расчет объемов земляных работ для каналов и всей запроектированной сети;

-определение степени канализации;

-устройство противопожарных водоемов, сооружений, трубпереездов, пешеходных мостиков, дорожной сети и т. д. с обозначением их на плане;

-подбор и обоснование мелиоративно-строительных машин

имеханизмов для строительства осушительной сети;

-расчет по укрупненным показателям стоимости строительства осушительной сети;

-мероприятия по содержанию и ремонту(реконструкции) осушительной сети;

-определение эффективности лесоосушения и срок окупаемости затрат;

-противопожарные мероприятия и техника безопасности;

-охрана окружающей среды.

Пояснительная записка выполняется в рукописном или печатном виде на листах формата А4. Она включает: титульный лист (прил. 2), реферат, задание, содержание, введение, основную часть, список использованных источников, приложения.

Вреферате студент должен дать краткую характеристику -вы полненной работы с указанием числа страниц пояснительной записки, количества таблиц, рисунков, формул, а также привести перечень ключевых слов.

Всодержании обозначаются разделы курсовой работы с указанием страниц.

Во введении студент должен в сжатой форме представитьос новные задачи, стоящие перед лесным хозяйством в области гидролесомелиорации, цели и задачи курсовой работы, основания для проектирования открытой осушительной сети.

Вразделе о физико-географических условиях необходимо на -ос новании задания и справочной литературы показать местонахождение объекта (географическое расположение, климатические, гидрологические, земельно-грунтовые и экологические условия). Кроме этого, здесь дается характеристика объекта, сведения о водосборной пло-

7

щади, водоприемнике, лесоводственная и почвенная характеристика объекта мелиорации, источники водного питания.

В основной части приводятся необходимые расчеты. В ее завершении студент представляет обоснованные выводы с указанием стоимости затрат на строительство осушительной сети, прироста на осушаемой территории и других показателей. Чертежи разрабатываются по мере выполнения работы и даются в приложении. Графическая часть выполняется в туши и цвете по ГОСТ21.103–78 с необходимыми основными надписями и выделенным рабочим полем листа.

Список использованных источников оформляется в соответствии с ГОСТ 7.1–2003. Минимальный перечень литературы, которую должен использовать студент при выполнении работы, приведен в библиографическом списке данного учебно-методического пособия.

Выполняя курсовую работу, каждый студент должен понимать, что разрабатывает отдельную часть мелиоративного процесса, который включает следующие виды работ(в проектах по осушению лесных земель они разрабатываются все):

-общие исследования;

-разработку планового задания;

-производство изысканий;

-проектирование;

-строительство;

-освоение осушенных земель;

-эксплуатацию.

Проектирование может осуществляться либо в две стадии(технический проект и рабочие чертежи), либо в одну(технорабочий проект – технический проект, совмещенный с рабочими чертежами). При этом технический проект является основным документом, в котором решаются все вопросы строительства(технические и экономические), а рабочие чертежи разрабатываются на основе технического или технорабочего проекта в зависимости от стадии проектирования. В этих чертежах окончательно устанавливают трассы каналов, места постройки сооружений, объемы и стоимость работ.

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки с приложениями (ведомостей объемов работ и смет) и чертежей.

Расчетно-пояснительная записка включает:

-местоположение объекта осушения;

-сведения о проведенных изысканиях и изученности объекта;

-характеристику природных и хозяйственно-экономических условий объекта по результатам изысканий(климат, рельеф, гидро-

8

логию, почвенно-геологические и гидрогеологические условия, лесохозяйственную характеристику, описание существующей сети водоприемников, причины избыточного увлажнения);

-описание и обоснование запроектированных мероприятий и расчеты расположения сети, расстояние между осушителями, элементы поперечного профиля каналов, расчеты проводящих каналов и регулируемых водоприемников, сооружения на сети;

-способы эксплуатации системы;

-ожидаемую эффективность и основные технико-экономические показатели.

В состав чертежей входят:

-план осушительной сети с горизонталями;

-продольные и поперечные профили проводящих каналов, водоприемников и некоторых осушителей (при необходимости);

-чертежи сооружений.

Для получения необходимых материалов для составления проекта осушения проводится комплекс работ(исследований), называемый изысканиями. Они могут включать общие лесомелиоративные обследования, детальные комплексные изыскания и трассировочные работы.

При общих лесомелиоративных исследованиях выявляют мелио-

ративный фонд и водоприемники, ориентировочный объем, стоимость и очередность работ, их целесообразность и эффективность. На основе

этих материалов заказчик совместно с проектной организациейсо ставляет задание на производство проектно-изыскательских работ.

В нем указывается цель осушения, площадь, сроки выполнения работ, стадии проектирования и т. д.

Детальные комплексные изыскания могут быть нескольких видов видов: топографические, гидрологические и гидротехнические, поч- венно-грунтовые и гидрогеологические, лесоводственные и др. По их данным оставляется план в масштабе.

Гидрологические и гидротехнические изыскания проводят с целью получения характеристики стока. Для этого используют имеющиеся материалы, а при их отсутствии проводят на водоприемниках наблюдения за горизонтами и расходами воды в характерные периоды стока , устанавливают причины избыточного увлажнения и характеристики водоприемников. По данным изысканий вычерчивают план, продольные и поперечные профили, графики колебания уровней и расходов воды.

Почвенно-грунтовые изыскания ввиду необходимости устрой-

ства скважин путем бурения грунта на глубину не менее 1,5–2 м часто

9

совмещают с гидрогеологическими. Наличие буровых скважин позволяет определить толщину слоя и степень разложения торфа, вид подстилающего грунта, динамику грунтовых вод и т. д. В результате таких изысканий устанавливают ожидаемую эффективность гидролесомелиорации, расстояние между канавами, заложение откосов, допустимые скорости воды в каналах, стоимость выемки грунта, проходимость машин и метод осушения.

Лесоводственные изыскания проводятся в целях уточнения границ мелиоративного фонда и распределения его по типам леса, составу насаждений, возрасту и бонитетам.

Таким образом, итогом проектирования осушительной системы является проектно-сметная документация с пояснительной запиской. На завершающем этапе проектирования осуществляется вынос проекта в натуру и трассировка осушительной сети. Изыскания необходимо проводить для того, чтобы правильно определить степень развития, характер и направление болотообразовательного процесса, верно подобрать способ и метод осушения.

10