15 Проектирование магистрального и межхозяйственных каналов

15.1 Состав и назначение проводящей сети

Проводящая сеть - это постоянная сеть, которая строится в период строительства системы и в её задачу входит транспортировка воды от источника орошения к орошаемым массивам и распределение ее в пределах этих орошаемых массивов между отдельными хозяйствами, севооборотами и полями севооборота (поливными модулями).

В состав проводящей сети входят:

- магистральный канал - это крупное сооружение, расход которого более 10-15 м³/с, большой протяженности, имеет свое название - Кара-Кумский, Обь-Каспийский, Донской и т.д. и на схемах (картах) всегда подписывается. Магистральный канал распределяет воду в межхозяйственные распределители. Все каналы на схемах обозначаются по шифру (по номенклатуре), нумерация каналов начинается от головы старшего канала.

- межхозяйственные распределители различных порядков, распределяют воду между отдельными хозяйствами, т.е. подают воду в хозяйственные распределители;

- хозяйственные и внутрихозяйственные распределители подают и распределяют воду внутри хозяйств;

- участковый распределитель - это последний постоянный канал на поле, он подает воду непосредственно на поливной модуль.

В конструктивном отношении открытая сеть может иметь каналы в земляном русле или в облицовке (рисунок 1), а также в виде лотков (рисунок 2).

Схема открытой оросительной сети представлена на рисунке 3.

Не обязательно вся номенклатура каналов должна присутствовать на системе, все зависит от рельефа местности и площади системы.

15.2 Магистральный канал

По своей длине он делится на 2 части - холостую и рабочую. Длина холостой части зависит от типа водозабора. Может быть 4 типа водозабора.

Самотечный - вода забирается с помощью регулятора и подается на поля. Это самый дешевый тип водозабора и применяется он в том случае, когда источник орошения командует (расположен выше) над орошаемой площадью.

Плотинный тип водозабора - источник орошения не командует над всей частью орошаемой территории. Тогда уровень воды в источнике орошения поднимается с помощью плотины и вода забирается регулятором из подпертого уровня.

Механический водоподъем применяется в том случае, когда плотинного водоподъема недостаточно.

При комбинированном водоподъёме часть площади орошается насосной станцией, а часть - из магистрального канала самотеком.

При самотечном способе водозабора магистральный канал (рисунок 4) проектируется с уклоном меньше, чем уклон реки и точка водозабора А относится выше по течению реки, этим самым увеличивается подкомандная площадь.

Представим схему расчета как плоскую задачу, поскольку точка А - общая для уклона реки и уклона канала (рисунок 5).

Найдем падение канала , м, и , м, реки.

(1)

(2)

(3)

Длина холостой части магистрального канала зависит от уклона канала и чем он меньше, тем длиннее холостая часть.

Для сокращения длины холостой части, магистральный канал проектируется с минимально допускаемым уклоном, обеспечивающим незаиляющую скорость движения воды в нем, если нет других ограничивающих условий (например необходимость лесосплава и т.д.).

При плотном водозаборе река перегораживается плотиной (рисунок 6). Представим схему расчета длины холостой части как плоскую задачу (рисунок 7).

Точка А₁ имеет отметку реки , а отметка точки А равна отметке реки плюс . Найдем отметку точки , м, как:

,

а отметка точки , м, равна:

Вычтем из отметки точки , отметку точки , получим ,м:

, ;

. (4)

Анализируя выражение 4 отмечаем, что длина холостой части уменьшается при плотинном водоподъеме.

Если получается большая длина холостой части, проектируется механический водоподъем, а если большая длина трубопровода, то лучше запроектировать комбинированный тип водозабора.

Определение расхода магистрального канала

Расход магистрального канала , м³/с, определяется в голове оросительной системы:

(5)

или , (6)

где - расход брутто магистрального канала в голове системы, м³/с;

- ордината графика гидромодуля системы, л/с га;

- площадь оросительной системы брутто, га;

- коэффициент земельного использования системы (средневзвешенная величина);

- коэффициент полезного действия системы (средневзвешенная величина);

- расход брутто для i-го мелиоративного района;

- коэффициент полезного действия магистрального канала.

Расход брутто , м³/с, предназначенный для каждого мелиоративного района, определяется по формуле:

, (7)

где - ордината графиков гидромодуля для мелиоративного района, л/с∙га;

- площади, орошаемые из каналов (трубопроводов), обслуживающих мелиоративный район, брутто, га;

- коэффициенты земельного использования мелиоративных районов;

- коэффициенты полезного действия системы межхозяйственных распределителей, обслуживающих различные мелиоративные районы.

Гидравлический расчет холостой части магистрального канала производится по формулам гидравлики при заданном коэффициенте формы русла (см. лекцию 19). В результате гидравлического расчета определяется уклон, с которым будет проектироваться и трассироваться на местности магистральный канал.

Трассировка магистрального канала. При трассировке встречается 2 случая: - известна командная точка на орошаемом массиве, к которой требуется подвести самотеком воду; известно место водозабора, требуется установить длину холостой части и верхнюю границу орошаемого массива.

Для трассировки необходимо иметь план в масштабе 1:50000 или 1:25000, c сечением между горизонталями 0,5; 1,0 или 2,0 м и уклон магистрального канала .

Когда известна точка водозабора, трассировка ведется от орошаемого массива в направлении к источнику орошения (рисунок 8).

Если масштаб участка 1:50000, сечение горизонталей через1 м и уклон = 0,0001, то между горизонталями требуется отложить отрезок равный 20 см на плане, что соответствует 10 км на местности.

Для этого выполняется интерполяция и между указанными горизонталями проводятся дополнительные - через 0,5; 0,25 или 0,10 м, что увеличивает точность построения, а между дополнительными горизонталями проводятся отрезки, соответствующие половине, четверти или десятой части расчетного отрезка 20 см.

Во втором случае трассировка ведется от источника орошения к орошаемому массиву. Уклон должен быть минимальным, особенно, если вода забирается из водохранилища.