Реферат: Проектирование осушительной системы

Курсовая работа по гидромелиорации студента Осокина Евгения

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Санкт-Петербург 1999

Введение.

В данной курсовой работе запроектирована осушительная сеть для ускорения поверхностного стока.

Исходные данные.

Осушаемая площадь, с которой приходит поверхностный сток, F=190 га. Верхний слой грунта – супесь, мощностью 0,8 м, с коэффициентом фильтрации кф=0,4 м/сут, второй слой грунта – песок, мощностью 3,3 м, с коэффициентом фильтрации кф=0,6 м/сут.

Проводящая и оградительные части осушительной системы.

Проводящая часть осушительной системы состоит из закрытых коллекторов и открытых каналов. Оградительная сеть системы представлена нагорными каналами, служащих для перехвата поверхностных вод с прилегающей территории.

Закрытые коллекторы.

Для рассчитываемой сети принимаем гончарные трубы. Скорость потока в закрытом коллекторе находится в пределах 0,3-1,5 м/с, минимально допустимый уклон коллектора i=0,002.

Закрытые коллектора оборудованы смотровыми колодцами, служащих для наблюдения за работой коллекторов и играющих роль отстойников. Места установки смотровых колодцев – при смене уклона коллектора, при повороте больше, чем на 60°, при соединении двух коллекторов и через каждые 500-600 м.

Открытые каналы.

Каналы имеют трапецеидальное сечение. Ширина канала по дну 0,5 м, минимальный уклон i=0,003. Для каналов с большими уклонами и скоростями течения характерен тазмыв русла, в связи с этим производится укрепление дна канала и откосов. Для защиты откосов производится их одерновка, что обеспечивает их устойчивость и долговечность. Для защиты каналов от заиления в засушливые периоды необходимо очищать каналы от наносов и заиления.

Дренаж.

Используются закрытые дренажи по возожности равномерно распределенные по всей территории. Для осушения используется продольное и поперечное расположение дрен в плане. Дрены впадают в закрытые коллекторы. Дренаж выполнен из гончарных труб с внутренним диаметром 100 мм и длиной 333+5 мм. Приток воды осуществляется в щели между трубками. Глубина заложения дрен в=1,1 м, междренное расстояние В=10 м. Дрены расположены в нижнем слое грунта и являются несовершенными, т.к. находятся выше водоупора. Для защиты дренажа от поступления в него вместе с водой частиц грунта используются рулонные фильтры.

Определение глубины заложения дрен и междренного расстояния.

При назначении глубины заложения дрены “в” учитывается, что в>hпромерзания, в>тах нормы осушения, т.е. дренаж должен поддерживать норму осушения.

Для нашего случая в=1,1 м.

Определим среднесуточную приточность воды в дрену при атмосферном типе осадков:

qp%=(P-E)p% r+d,

где (Р-Е)р% - среднесуточная интенсивность превышения осадков над испарением,

(Р-Е)р%=10 мм/сут – для весеннего периода,

(Р-Е)р%=17 мм/сут – для летнего периода,

r - коэффициент поглощения почвой атмосферных осадков, для песка r=0,9,

d - составляющая водного балланса, учитывающий влагозаносы в осушаемом грунте и уровень грунтовых вод на начало периода осушения,

d=0 – для летнего периода,

- для весеннего периода,

где а’=0,6 м,

m=0,056кф1/2а’1/3 – коэффициент водоотдачи,

t=5 сут – период осушения,

.

Следовательно, среднесуточная приточность воды в дрену

для лета: qp%= 0,017*0,9 + 0 = 0,0153 м/сут = 15,3 мм/сут,

для весны: qp%= 0,01*0,9 + 0,0044 = 0,0134 м/сут = 13,4 мм/сут

Для определения междренных расстояний, воспользуемся следующими формулами:

- расстояние между дренами,

где - коэффициент висячести дрены.

Для летнего периода:

а = 0,8 м

Нd=1,1-0,6*0,8=0,63 м

с=0,4 м

м

Задаемся значением В=11 м:

м

Для весеннего периода:

а'=0,6 м

Нd=1,1-0,6*0,6=0,74 м

с=0,4 м

м

Задаемся значением В=13 м:

м

Окончательно принимаем междренное расстояние В=11 м

Гидравлический расчет закрытого коллектора.

Расчетный расход закрытого коллектора определяется по формуле:

Q=qF,

где q=0,008 м/сут – для песка,

F – площадь водосброса.

Предварительно определяется глубина заложения конца дрен. Для этого составляется ведомость дрен, впадающих в закрытый коллектор (табл. 1).

По результатам таблицы на рисунке 1 наносим отметки начала дрен. Выделяем два расчетных участка закрытого коллектора.

Q1=0,008*78900 = 631,2 м3/сут = 631,2/86400=0,0073 м3/с

Q2=0,008*78950 + Q1=631,6 м3/сут+631,2 м3/сут =6316,7/86400+0,0073 =0,0146 м3/с

Диаметр труб расчитывается по формуле Шези (полное сечение, безнапорный режим):

,

где Q – расчетный расход,

w - площадь живого сечения,

i – проектный уклон коллектора,

R – гидравлический радиус,

с – коэффициент Шези.

; ; c=2pr=pd ; ; ,

где п=0,016 – коэффициент шероховатости для гончарных труб.

Выражаем из формулы Шези диаметр:

Назначаем следующие стандартные значения: d1=100 мм и d2=125 мм

Скорость в коллекторе не должна превосходить 1,5 м/с (условия обеспечения устойчивости) и должна быть более 0,3 м/с (условие обеспечения незаиления).

м/с

м/с

Cкорости воды в закрытом коллекторе на рассматриваемом участке соответствуют требованиям. Окончательно принимаю диаметр коллектора равный : d1=100 и d2=125 мм

Гидравлический расчет открытого канала.

Определяем расход открытого канала. В нашем случае рассматриваем четыре сечения. Расчет ведется для летнего и весеннего периодов. Для лета в большей степени рассматривается дренажный сток, для весны – поверхностный.

Qок=qдрFдр+qповFпов

Для лета: Qок1-1=(79,5+27,1) 0,8+(60,4+21,2)*1=166,88=0,166 м3/с

Qок2-2=(12,68+0,63) 0,8+(4,23+1,35)*1+166,88=183,11=0,183 м3/с

Qок3-3=(17,98+2,97) 0,8+18,25*1+183,11=218,12=0,218 м3/с

Qок4-4=(15,55+1,08) 0,8+14,58*1+218,12=246,002=0,246 м3/с

Для весны: Qок1-1=(60,4+21,2)*7=571,2=0,571 м3/с

Qок2-2=(4,23+1,35)*7+571,2=610,26=0,61 м3/с

Qок3-3=18,25*7+610,26=738,01=0,738 м3/с

Qок4-4=14,58*7+738,01=840,07=0,84 м3/с

Определяем гидравлическую глубину h по формуле Шези методом подбора.

По результатам таблицы строим график к=f(h).

С помощью формулы Шези и графика к=f(h), определяем глубину, отвечающую летнему и весеннему расходу.

Модуль расхода определяется по формуле:

,

где i – уклон канала, i=0,003 – для сечения 1-1, 2-2; i=0,0033 для сечения 3-3; i=0,003 – для сечения 4-4.

Зная модули расхода по графику определяем глубину h:

Для летнего периода:

h=0,22 м

h=0,23 м

h=0,25 м

Для весеннего периода:

h=0,33 м

h=0,34 м

h=0,36 м

Проверка по скоростям в канале.

Скорость в канале должна быть больше заиляющей Vзаил=0,3м/с и меньше размывающей Vразм=0,6 м/с.

Для лета:

м/с

м/с

Для весны:

м/с

м/с

Как видно из расчёта во всех случаях из-за больших расходов скорости в канале намного превышают размывающую. Необходимо уменьшить уклоны канала.

i=0,00009 – для сечения 1-1, 2-2; i=0,00006 для сечения 3-3, 4-4.

Зная модули расхода по графику определяем глубину h:

Для летнего периода:

h=0,39 м w=0.536

h=0,40 м w=0.56

h=0,45 м w=0.686

h=0,47 м w=0.713

Для весеннего периода:

h=0,56 м w= 1.01

h=0,565 м w=1.024

h=0,631 м w=1.25

h=0,655 м w=1.35

Проверка по скоростям в канале.

Скорость в канале должна быть больше заиляющей Vзаил=0,3м/с и меньше размывающей Vразм=0,6 м/с.

Для лета:

м/с

м/с

Для весны:

м/с

м/с

Как видно из расчёта во всех случаях cкорость в канале больше заиляющей Vзаил=0,3м/с и менше размывающей Vразм=0,6 м/с.

Проверка выполнена!