Гидротехнические мелиорации лесных земель. Учебно-методическое пособие

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИ В ПЛАНЕ

Определение масштаба эскизного плана и превышения ме-

жду горизонталями. Студенту выдается эскизный план осушаемого участка в горизонталях. На нем в условных обозначениях изображается ситуация, приблизительно соответствующая условиям заболоченных лесных площадей (болото, луг, гарь, вырубка, кустарник, древостой и т. д.).

Для перевода эскизного плана в топографический план местности необходимо определить линейный масштаб, используя данные задания по площади осушаемого участка. Масштаб плана М определяется по формуле

Fп

где Fб – действительная площадь осушаемого участка, см2; Fп – площадь плана, отведенного под осушаемый участок размером22×17 см (замеряется на листе формата А4).

Параметры, входящие в формулу (1.1), должны иметь одинаковую размерность (см2, м2). Полученный масштаб округляется до ближайшего большего по стандарту. Сечение горизонталей принимается равным 0,5–1 м, а отсчет отметки производится от временного репера, которому присваивается любая отвлеченная отметка.

Определение среднего уклона поверхности осушаемого участка.

В дальнейших расчетах потребуется применить значения уклонов местности как водосборной площади, так и осушаемого участка. Для водосборной площади требуется топографическая карта всего водосбора, с которого вода будет поступать к объекту осушения. При отсутствии такой карты определяется средний уклон только осушаемого участка. С этой целью на плане выбираются три участка с различными уклонами, которые характеризуются разными расстояниями между соседними горизонталями. На каждом участке определяется уклон i –

как отношение превышения между горизонталями h к расстоянию между ними по перпендикуляру lг (горизонтальное проложение):

11

Средний уклон iср определяется как отношение арифметической суммы значений уклонов in к количеству замеров n:

n

åin

Полученное значение следует считать средним уклоном водосборной площади.

Расчет проектной глубины каналов. Существенным морфомет-

рическим элементом любого осушительного канала является проектная глубина Тпр, придаваемая при подготовке каналу канавокопателем или экскаватором, и установившаяся глубина Туст, которую принимает канал после осадки торфа (рис. 2.1, 2.2).

Рис. 1.1. Поперечный профиль канала:

1 – бровка; 2 – берма; 3 – кавальер; 4 – воронка;

b – ширина по дну; В – ширина по верху; l – заложение откоса; hрасч – горизонт воды в канале; Тпр – проектная глубина канала;

Туст – установившаяся глубина канала

Рекомендуемые значения установившейся глубины осушителей зависят от первоначальной мощности торфяной залежи(табл. 2.1). При проектировании глубины осушителей учитывается осадка торфа, поэтому и глубина каналов проектируется больше на величину осадки . Если под торфом глубиной до1,3 м залегает песок, целесообразно проектировать дно осушителей в песке, что увеличит поступление воды в канаву. Если под торфом залегает глина, рекомендуется углубить дно осушителей на 0,1–0,2 м, что уменьшит его зарастание, а также зарастание откосов.

12

Таблица 1.1

Минимальные значения установившейся глубин осушителей, м

Водоупор

Рис. 1.2. Сопряжение каналов в вертикальной плоскости:

О – осушитель; С – транспортирующий собиратель; МК – магистральный канал

Проектную глубину осушителей определяют по формуле

где m – коэффициент, зависящий от плотности торфа и типа болота

(табл. 1.2).

13

Определение проектной глубины осушителя выполняется двумя способами в зависимости от мощности торфа.

Пример 1. Мощность торфа Тторфа = 0,45 м. Глубину канала после осадки торфа Туст.ос принимаем равной 0,8 м. Болото низинного типа. Торф плотный, m = 1,2. Получим:

Тпр.ос = 1,2 ∙ 0,8 = 0,9 м.

Проектная глубина собирателейТпр.соб планируется на0,2 м больше Тпр.ос в торфяных грунтах, и на 0,1 м – в минеральных:

Тпр.соб = 0,9 + 0,1 = 1,0 м.

Проектная глубина магистрального канала Тпр.м.к задается больше Тпр.соб на 0,3 м в торфе и на 0,2 м – в подстилающем грунте:

Тпр.м.к = 1,0 + 0,2 = 1,2 м.

Для дальнейших расчетов необходимо вычислить глубину канала после осадки торфа:

Туст.м.к = Тпр.м.к / m = 1,2 / 1,2 = 1,0 м.

Осадка торфа Hо определяется разницей между Тпр.м.к и Туст.м.к:

Hо = 1,2 – 1,0 = 0,2 м.

Пример 2. Мощность торфа Тторфа = 0,6 м. Торф низинный со степенью разложения 55 %, плотный, m = 1,2, Туст.ос = 1,0 м. В этом случае 0,6 м глубины канала расположено в торфе и0,4 м – в минеральном грунте. В результате осушения осадку дает только слой торфа в0,6 м (см. рис. 1.1). Мощность слоя торфа после его осадки определяется следующим образом:

Туст.торфа = Тторфа / m = 0,6 / 1,2 = 0,5 м.

т. е. осадка торфа составляет

Hо = 0,6 – 0,5 = 0,1 м.

На эту величину увеличивается глубина осушительного канала:

Тпр.ос = Туст.ос + 0,1 м = 1,0 + 0,1 = 1,1 м.

Таким образом, одна часть канала (0,6 м) расположится в торфе, а другая (0,5 м) – в минеральном грунте.

14

Проектная глубина каналов проводящей сети определяется следующим образом:

Тпр.соб = 1,1 + 0,1 = 1,1 + 0,1 = 1,2 м,

Тпр.м.к = 1,2 + 0,2 = 1,2 + 0,2 = 1,4 м,

Туст.м.к = Тпр.м.к – Hо,

Туст.м.к = 1,4 – 0,1 = 1,3 м.

Глубина нагорных каналов проектируется не более 1,3 м в целях исключения отрицательного воздействия на окружающую природную среду. Глубина ловчих каналов определяется положением водоупора, но, в природоохранных целях, не более 2 м. При глубине более 2 м ловчие каналы прокладываются в местах, где грунтовые воды проходят ближе к поверхности земли.

Определение расстояний между осушителями. Стоимость и эффективность мелиорации лесных земель в значительной степени зависит от расстояния между каналами, а выбор этого расстояния, в свою очередь – от многих факторов: цели осушения, причин заболачивания, характера климата, почвогрунтов, насаждений, уклона поверхности, типа водного питания, толщины торфа, характера подстилающего грунта и т. д. Расстояния между осушителями определяется гидрологическим, технико-экономическим и лесоводственным методами.

В курсовой работе расчет проводится на основе базового варианта для конкретного региона и участка мелиорации в соответствии с его почвенно-грунтовыми, лесорастительными и гидрологическими условиями и в зависимости от планируемой конечной эффективности мелиорации. Расстояние между осушителями Lос (в метрах) устанавливается по максимальной рентабельности системы, причем в лесах 1-й и 2-й групп расстояние принимается на основании максимальной продуктивности насаждения после осушения. При этом используется формула

где Lбаз – базовое расстояние между осушителями, м (прил. 3); Kос – зональный коэффициент (табл. 1.3); K – коэффициент, учитывающий глубину осушителей (табл. 1.4); Ki – поправочный коэффициент для учета уклона местности (табл. 1.5).

15

Таблица 1.3

Поправочные коэффициенты Kос на расстояния между осушителями при осушении лесных земель

16

17

18

Окончание табл. 1.4

При определении расстояний между осушителями допустима корректировка расстояний на основе расчета по местным нормам осушения, а также с учетом местного опыта.

Для рассмотренного выше примера1 при мощности слоя торфа

более 1 м (Тторфа = 0,45 м), тип леса – ельник болотно-травяной, расстояние базового варианта, отвечающее максимальной рентабельности и ма-

ксимальной продуктивности при установившейся глубинеТуст.ос = 0,8 м составит 160 и 80 м соответственно (см. прил. 3, низинный тип заболачивания).

19

Поправочный зональный коэффициент Kос = 0,73 (Красноярский край, Восточно-Сибирский район, см. табл. 1.3). При установившейся глубине осушителя Туст.ос более или менее 1 м (см. табл. 1.1) вводится поправочный коэффициент K (см. табл. 1.4). Поправочный коэффициент на уклон местности Ki = 1,01 (i = 0,0025).

Например, при мощности торфа Тторфа = 2,3 м и установившейся глубине канала Туст.ос = 1,2 м (см. табл. 1.1) поправка составит K = 1,14, а расстояние между каналами регулирующей сети:

Lос = 160 ∙ 0,73 ∙ 1,01 = 117,97 = 112 м (при Туст.ос = 1,0 м);

Lос = 160 ∙ 0,73 ∙ 1,14 ∙ 1,01 = 134,49 = 134 м (при Туст.ос = 0,8 м).

Результаты вычислений расстояния между осушителями заносятся в табл. 1.6. Через такое расстояние осушители и размещаются на плане, согласуясь с его масштабом (рис. 1.3).

Таблица 1.6

Вычисление оптимального расстояния между осушителями

Длина каналов и степень канализации. Длина каналов зависит от их назначения, условий рельефа, расстояния между осушителями, хозяйственно-эксплуатационных условий. Осушители целесообразно проектировать в пределах квартала (500–1000 м), чтобы они не пересекали просеки. В сложных рельефных условиях и на выровненных, без уклонов, территориях их длина допускается в границах 200–500 м, а на площадях с достаточным уклоном – до 1500 м.

На длину проводящей сети влияют размеры и рельеф осушаемой территории, а также длина регулирующей сети и местонахождение водоприемника. Собиратели проектируются длиной 1–2 км, а магистральные каналы – в зависимости от отдаления водоприемника от осу-

20