Внутрихозяйственная оросительная сеть

Министерство образовании и науки Кыргызской республики Кыргызско — Российский Славянский университет Факультет архитектуры, дизайна и строительства Кафедра гидротехнического строительства и водных ресурсов КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: «Внутрихозяйственная оросительная сеть»

Выполнил: студент гр. КИОВР — 1 — 10

Канатбеков М Проверила: профессор Иванова Н.И.

Бишкек — 2013

Содержание Реферат Введение

1. Природно-климатические условия

1.1 Климат

1.2 Месторасположение объекта и его целевые назначения

1.3 Инженерно-геологические характеристики оросительной системы

1.4 Гидрогеологическая характеристика оросительной системы

1.5 Почвы и их солевой состав

2. Режим орошения сельскохозяйственных культур

2.1 Неукомплектованный график гидромодуля у

2.2 Комплектованный гидромодуля

3. Оросительная сеть проектируемого массива

3.1 Проектирование оросительной сети

3.2 Расчет регулирующей оросительной сети

3.3 Расчет проводящей сети

3.4 Гидравлический расчет каналов

3.4.1 Гидравлический расчет участкового канала

3.4.2 Гидравлический расчет внутрихозяйственного канала Заключение Список использованных источников Реферат Курсовая работа 28 с., 3 рисунков 13 табл., 3 источников, 3 прил.

МЕЛИОРАЦИЯ, ГИДРОМОДУЛЬ, КОМПЛЕКСНЫЙ ГЕКТАР, ОРОСИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ, ПРОВОДЯЩАЯ СЕТЬ, ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КРУПНОСТЬ, КОЭФФИЦИЕНТ ЗЕМЕЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Цель работы — проектирование оросительной сети севооборотного массива.

Объект — крестьянское хозяйство «Нефрить».

В процессе работы проводились все основные гидравлические расчеты, с учетом климатических, геологических и гидрологических условий.

В результате курсовой работы была запроектирована внутрихозяйственная оросительная сеть крестьянского хозяйства «Нефрить».

Введение

Сельскохозяйственная мелиорация это научно-обоснованная система мероприятий, направленных на коренное улучшение земель, повышения их плодородия. Мелиорация улучшает: водные, воздушные и солевой режимы почвы, регулирует микроклимат, создает благоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур.

В курсовом проекте необходимо: изучить инженерно-геологические, экологические и другие характеристики района; запроектировать внутрихозяйственную оросительную сеть; произвести расчет регулирующей сети и гидравлический расчет каналов; кроме того, в проекте необходимо уточнить коэффициент земельного использования с учетом полос отчуждения на лесополосы, дорожную сеть, водосборно-сбросную сеть, оросительную сеть.

Курсовым проектом намечается орошение земель крестьянское хозяйство «Нефрить» с помощью оросительной сети на площади 441 га.

Исходные данные для режима орошения сельскохозяйственных культур берем для гидромодульного района III. Площадь одного поля составляет 49 га, количество полей 9.

1. Природно-климатические условия

1.1 Местоположение объекта и его целевые назначения Рассматриваемый объект находится в Джаильском районе Чуйской долины в западном направлении от города Бишкек в 80 км. Ближайший железнодорожный путь находится в поселке городского типа Каинде.

1.2 Климат По климатическим условиям система весьма неоднообразно, что обусловлено рельефом местности. Для характеристики климатических условий взяты данные многолетних наблюдений метеостанции «Калининская». Метеостанция находится на высоте 770 м и характеризует зону предгорных равнин.

Таблица 1- Среднемесячная температура воздуха

Средняя годовая температура воздуха 9,4 °С. Самая низкая температура наблюдается в январе -6,8 °С. Наиболее жаркие дни наблюдается в июле и августе. Продолжительность безморозного периода колеблется от 151 дня до 166 дней. Продолжительность вегетативного периода 172 дня, что дает возможность возделывать в данном районе сельскохозяйственные культуры с длительными вегетативными периодами.

Таблица 2- Годовое распределение испарения с поверхности земли

Этот климатический фактор является важным элементом и приходной частью водного баланса рассматриваемого массива орошения. Осадки влияют как на степень увлажнения, так и на режим орошения сельскохозяйственных культур.

Таблица 3- Годовое распределение осадков по месяцам в многолетнем разрезе

Осадки в основном выпадают в весенне-летний период времени, примерно 64%. Выпадение твердых осадков составляет не более 15%.

Рассматриваемая зона открытого действия западных ветров, повторяемость которых достигает 25% в год. На ветровой режим предгорной зоны значительное влияние оказывает горный ветер, из-за направления горных ущельев. Ветры обычно предшествуют выпадению осадков, скорость ветров колеблется в пределах 1,9−22 м/с.

1.3 Инженерно-геологическая характеристика района оросительной системы Рельеф участка спокойный. Поверхность уреза орошается с коллекторно-дренажной сетью. Уклон севера к уклону юга 1 = 0,003. Уклон с востока на запад 1 = 0,003. Абсолютная отметка колеблется от 119 до 140 км.

Район расположен на северном склоне Кыргызского хребта с высотами 600−1200 м. Он сложен из изверженных, метаморфических и осадочных грунтов.

В геологическом отношении горная часть сложена породами песчаниками, солонцами, известь. При переходе системы гор в равнину, наблюдается смена геологического строения третичных красно цветных мергелистых песчаников осадочными породами четвертичного периода, представленные слоями галечника мощностью до 5 метров, прикрытых сверху слоем от 2,3 до 2,8 суглинков.

1.4 Гидрогеологическая характеристика оросительной системы

Природа и условия залегания грунтовых вод определяется в основном климатическими, геологическими условиями местности и на галечниковых. поток обеспечивается за счет фильтрационных вод в горных областях и на галечниковых конусах выноса, в пределах которых река разбирается на орошение и имеет повышенные фильтрационные потери, как по руслу реки, так и из оросительной сети. Уровень грунтовых вод колеблется от 3 до 5 метров

1.5 Почвы и их солевой состав На глубине 15 0−180 см наблюдается выделение гипса и минеральных солей. Содержание солей обычно колеблется в пределах 0,2%-0,3%. Большое содержание водорастворяемых солей обуславливают щелочную среду (РН>8,5). Эти почвы содержат

2,5% - 3,5% суглинка доходит до 60−70 см.

2. Режим орошения сельскохозяйственных культур Совокупность числа, сроков и норм полива называют режимом орошения. При проектировании режима орошения определяют суммарное водопотребление, оросительные и поливные нормы, сроки и число поливов каждой культуры севооборота и составляют график гидромодуля.

Запроектированный режим орошения должен обеспечивать в почве оптимальный водный, воздушный и связанный с ними питательный и тепловой режимы, не допускать подъема уровня грунтовых вод и засоления почвы .

2.1 Неукомплектованный график гидромодуля Для массивов орошения, которые характеризуются разнообразием природно-хозяйственных условий, необходимо провести районирование по гидромодулю. В данной работе все орошаемые земли принадлежат гидромодулю III.

Режимы орошения сельскохозяйственных культур, входящих в севооборот, суммируют с учетом доли каждой культуры в севообороте .

Гидромодуль (q) — удельный расход воды, который необходимо подать на один комплексный гектар. Комплексный гектар — воображаемый гектар, на котором культуры расположены в том же составе и процентном соотношении, что и в севообороте.

(1)

а. — доля площади, занимаемой культурой в составе севооборота;

т — поливная норма, м3/га;

t — продолжительность полива, сут.;

86,4 — переводной коэффициент учитывающий

По формуле определяем гидромодуль для всех поливов каждой культуры. Результаты расчетов занесены в ведомость неукомплектованного графика гидромодуля (табл.4). По данным таблицы 4 строим неукомплектованный график гидромодуля (рис. 1).

Суммарный гидромодуль определяем путем графического суммирования гидромодуля всех культур за каждый день вегетационного периода. На миллиметровой бумаге по оси абсцисс откладываем в масштабе календарное время оросительного периода с указанием месяцев, декад и дней, а по оси ординат — гидромодуль. Поливы каждой культуры на графике изображены в виде прямоугольников, площадь которого означает объем воды необходимый данной культуре в каждый полив. Каждый прямоугольник заштрихован условным знаком поливаемой культуры и имеет порядковый номер полива.

Построение графика начинают обычно с культуры, имеющей наибольшее число полей, поливов или наибольшую продолжительность поливных периодов. В данном случае наибольшее число полей имеют многолетние травы. Построив гидромодули всех культур, получают неукомплектованный график гидромодуля всех культур орошаемого севооборота (рис.4). Этот график обычно ступенчатый и имеет значительную разницу между максимальной и минимальной ординатами. По нем}' сельскохозяйственные культуры не поливают, потому что требуемые для полива расходы воды очень неравномерны. Оросительные каналы и сооружения в этом случае надо строить на пропуск максимального расхода, который будет всего несколько дней в году. В остальные же дни оросительная сеть будет пропускать значительно меньшие расходы и поэтому может заилиться, зарасти травой, а потери воды на фильтрацию излишне возрастут, что усложнит регулирование горизонтов и расходов воды в каналах и водозаборных сооружениях. Строительство оросительной системы на максимальный расход ведет к значительному увеличению строительных работ и капитальных вложений. Полив также практически невозможен еще и потому, что в соответствии с колебанием ординат гидромодуля должно изменятся и потребное число поливальщиков, дождевальных машин и пропашных агрегатов для своевременно? послеполивной культивации.

Таким образом, полив по неукомплектованному графику экономически невыгоден и технически неприемлем.

Таблица 4 — Неукомплектованный график гидромодуля

2.2 Укомплектованный график гидромодуля Так как подавать воду на полив по неукомплектованному графику технически неприемлемо и экономически не выгодно, график укомплектовывают. Для этого сокращают или удлиняют поливные периоды и передвигают сроки полива сельскохозяйственных культур так, чтобы избавиться от «пиков» и «пробелов» .

Целью укомплектования является:

1) выравнивание ординат гидромодуля (ликвидация «пиков» и «пробелов'');

2) уменьшение максимальной ординаты гидромодуля.

При укомплектовании необходимо соблюдать основные правила:

поливная норма не изменяется (т — сопят):

поливы лучше начинать на 3 — 5 дня раньше намеченного срока. Допускается начинать полив на 1 — 2 дня позже, но не в напряженный период и не для основной культуры: севооборота (которая имеет наибольшее число поливов и занимает больше всего полей в севообороте);

средняя дата полива не должна изменяться более чем на трое суток;

4) продолжительность максимальной (расчетной) ординаты гидромодуля должна быть не менее 10−15 дней.

Данные укомплектованного графика орошения сведены в таблицу 5. По этим данным строим укомплектованный график гидромодуля (рисунок 2).

Таблица 5 — Укомплектованный график гидромодуля

3. Оросительная сеть проектируемого массива

3.1 Проектирование оросительной сети Проектирование оросительной сети на плане должно решаться одновременно с решением вопросов организации территории и труда.

В курсовом проекте проектирование оросительной сети на плане проводящихся одновременно с размещением различных с/х угодий и организации территории, проектируем в М 1:10 000 с сечением горизонталей 1 м, уклоном 0,001−0,003. Сверху проектируется межхозяйственный канал, который будет являться источником орошения для внутрихозяйственной сети. По наибольшему уклону проектируем внутрихозяйственный распределитель, обслуживающий весь севооборотный массив. Далее проектируем участковые распределители. При этом необходимо назначить длину участковых распределителей не более 1−1.5 /а/. Размеры полей назначаются исходя из заданной площади поля, при этом желательно чтобы поля были прямоугольными с соотношением сторон 1:1. 1:2. 1:3,1:4. уклон участкового распределителя 0,001−0,003. В данной работе используем соотношение 1:3 и уклон участкового распределителя, равный 0,001 (приложение А).

3.2 Расчет регулирующей оросительной сети Регулирующая оросительная сеть состоит из временных оросителей, выводных и распределительных борозд, которые служат для забора воды из участковых каналов и подачи ее в поливные полосы и борозды.

Регулирующая оросительная сеть запроектирована по продольной схеме. При такой схеме временные оросители расположены вдоль борозд или полос, а выводные бороздыпоперек борозд или полос.

Целью расчета регулирующей оросительной сети является установление общего количества элементов сети (временные оросители, выводные и поливные борозды), а т.ж. числа одновременно действующих элементов. Расчет произведен для одного самого нижнего поля в следующей последовательности:

1) Определяем общий расход канала, обслуживающий весь севооборотный массив:

Q1−1K = qmax*Ant, л/с (2)

где qmax — максимальная ордината укомплектованного графика гидромодуля;

qmax = 0,33 л/с *га;

Ant — площадь севооборота нетто.

Ant = Abr*КЗИ, га (3)

где КЗН= (0,92…0,94); КЗИ = 0,93

Abr = abr*Nпол., га (4)

аbr — 49 га Аbr = 49*9 = 441 га

Аnt = 441*0,93 =410,13 га

Q1−1K= 0,33*410,13 = 135 л/с

2) количество одновременно работающих участковых распределителей:

(5)

Уточняем расход участкового канала:

Qуч.==

3) устанавливаем общее число временных оросителей:

(6)

площадь обслуживаемая одним временным оросителем:

= (7)

tпродолжительность полива из временного оросителя (t=1−2 суш.);

т — максимальная поливная норма ведущей культуры севооборота; т = 700 м3/га

Qвр.ор. — расход временного оросителя, который определяется по ниже приведенной таблице 3.

Таблица 6-Определение расхода временного оросителя

Так как уклон временного оросителя меньше 0.004 (i = 0.122), значение расхода временного оросителя примем равным 80 л/с.

га

4) находим число одновременно действующих временных оросителей:

(8)

5) Уточняем расход одного временного оросителя:

= (9)

6) Определяем число тактов работы временных оросителей на участковом распределителе:

(10)

7) Устанавливаем общее число выводных борозд на каждом временном оросителе:

(11)

В — ширина поля; В = 500 м.

lб — длина поливной борозды. Значение lб найдём из таблицы 4.

Таблица 7 — Длина борозд и размеры бороздной струи в зависимости от уклона участка и водонепроницаемости почвы.

Зная, что i=0,122 и что для пахотных земель Джаильского района характерна средняя водопроницаемость почвы, найдём величину lб

lб = 180 м

8) Находим число одновременно действующих выводных борозд:

(12)

Qвыв.б. — расход одной выводной борозды, принимается в пределах Qвыв.б. = 10 — 30 л/с.

Qвыв.б. = 22 л/с

Nод.д.выв.б. = =3

9) Число тактов работы на выводных бороздах:

nвыв.б. = (13)

10) определяем общее число поливных борозд:

Nпол.б. (14)

L' - расстояние между временными оросителями или длина выводной борозды:

(15)

а — расстояние между бороздами, а = 0,6 м;

Значение L берём с плана внутрихозяйственной оросительной сети L = 980 м, тогда:

11) Устанавливаем число одновременно действующих борозд:

(16)

qб. — расход воды, подаваемый в одну борозду. Найдём qб. из таблицы 3.2.2:

qб.= 0,2…0,4 л/с.

Примем qб. равным 0,4 л/с, тогда:

12) Находим число тактов работы поливных борозд на выводной борозде:

(17)

3.3 Расчет проводящей сети Расчет проводится в следующем порядке:

1) расход нетто участка 1 — 2 равен уточненному расходу участкового канала

Qnt1−2 = Qуч = 135 л/с=0,13 м3/с (18)

2) расход брутто участка 1 — 2 складывается из суммы расхода нетто и потерь воды на фильтрацию и испарение.

Qbr1−2 = Qnt1−2+S1−2 = 0,13 + 0,002 = 0,132 (19)

где S — потери в земляном русле, м3/с Потери воды на фильтрацию составляют около 98% общих потерь и зависят от водопроницаемости грунта, глубины залегания грунтовых вод или водоупора, степени прерывистости работы канала, поперечного сечения и глубины наполнения.

Величину потерь для канала в земляном русле определяем по формуле Костякова:

(20)

где: у — процент потерь на 1 км длины канала;

l — длина канала, км;

Qnt — расход воды в конце канате, м3/с.

(21)

где: Qnt — расход воды нетто в канале, м3/с;

A и m — коэффициент и показатель степени, зависящие от водопроницаемости грунта. Определяется из таблицы 8.

Таблица 8 — Зависимость показателей, А и m от грунтов

Так как наибольшую долю пахотных угодий Джаильского района занимают средние грунты, выполним гидравлический расчёт для них.

Потери воды из канала на испарения составляют около 2% от общих потерь и при расчёте не учитываются.

==4,32% на 1 км Расход нетто участка 2- 3 равен расходу брутто участка 1- 2

Qnt 2−3 = Qbr 1−2 = 0,132 м3/с (22)

3) КПД для участка 1−2:

Расход брутто участка 2 — 3 зависит от коэффициента полезного действия канала. В курсовой работе внутрихозяйственный канал запроектирован в виде железобетонного параболического лотка, КПД которого равно = 0,97.

(24)

Находим коэффициент полезного действия всей системы, если КПД будет меньше или равен 0,8, то система будет работать не эффективно, т.к. большое количество воды будет теряться на потери:

(25)

Так как условие соблюдается, система будет работать эффективно.

3.4 Гидравлический расчет каналов Гидравлическим расчетом определяются параметры поперечного сечения канала, устойчивого к размыву и заилению.

Гидравлический расчет каналов ведется по формулам гидравлики для равномерного движения и выполняется:

для определения гидравлических элементов каналов — на максимальный расход;

для проверки на неразмываемость — на форсированных расход;

для проверки каналов на незаиляемость — на минимальный расход. Построение продольных профилей ведем в следующем порядке:

по отметкам, полученным с плана, вычерчиваем продольный профиль местности по оси канала:

заполняем штамп характеристик продольного профиля:

проводим гидравлический расчет канала для определения размеров канатов и других гидравлических элементов.

Участковый распределитель выполнен в земляном русле и имеет трапецеидальное сечение, а внутрихозяйственный распределитель выполнен в виде железобетонных лотков параболического сечения.

3.4.1 Гидравлический расчет участкового канала Участковый канат должен подводить воду непосредственно к полю севооборота.

Для гидравлического расчета используем следующие данные:

1) нормальный расход брутто Qнорм = 0,135 м3/с;

2) минимальный расход Qmin= 40%*Qнорм = 0,054 м3/с;

3) заложение откоса m1 = 1,5;

4) шероховатость n = 0,225

Необходимо найти ширину канала по дну b и глубину наполнения Н.

Расчёт проводим в следующей последовательности:

1) определяем предварительную глубину воды в канале:

h= (26)

где A — коэффициент, зависящий от ширины русла, А = 0,6…1; А = 0,85.

2) находим относительную ширину канала по дну:

= (27)

в = - 1,5 = 0,32

3) устанавливаем ширину канала по дну:

b = в*h = 0,32*0,44= 0,140,2 (28)

Зная ширину канала методом подбора найдём нормальную высоту при нормальном расходе. Для этого рассчитаем гидравлические характеристики:

(29)

щ = (b+m*hнор)*hнор, м2 (30)

h находится из графика зависимости К = (f).

Для построения графика зависимости К = (f) объединим формулы (29) и (26)

(31)

Используя эту зависимость, поострим график зависимости К = f (h), где по абсцисс отложим значения К, а по ординат — h. Найденные координаты сведём в таблице 9

Таблица 9 — Расчётные данные графика зависимости K=f (h)

Используя данные таблицы 9, построим график (рис. 3).

Рисунок 3 — График зависимости K=f (h)

щ = (0,2+1,5*0,44)*0,44 = 0,378 м²

Смоченный периметр:

ч = b+2hнор= 1,78 м (32)

Гидравлический радиус:

(33)

Коэффициент Шези:

3,24 (34)

Расход:

Qнор = щ*С* = 0,378*3,24*0,017 м3/ (35)

Таким же образом найдём гидравлические характеристики при min расходе:

(36)

щ =(b+m*hmin) hmin= (0,2+1,5*0,33)*0,33=0,229 м² (37)

Смоченный периметр:

ч = b+2hmin= 1,38 м (38)

Гидравлический радиус:

(39)

Коэффициент Шези:

3,06 (40)

Расход:

Qmin = щ*С* = 0,229*3,06*0,008м3/с (41)

Все гидравлические элементы канала для нормального и минимального расходов воды заносим в таблицу 10

Таблица 10 — Гидравлические элементы канала

4) Строительная высота канала равна:

Нстр = hнорм +, м (42)

где — строительный запас, = 0,2…0,3 м Нстр = 0,44 + 0,26 = 0,7 м

Vф= (43)

Проверим полученные скорости на размыв:

Vраз = К* (44)

Vраз = 0,53*

К — коэффициент, зависящий от типа грунта, определяется по таблице 11

Таблица 11 — Определение коэффициента К

5) Проверяем полученные скорости на заиление и размыв. Допустимая скорость на размыв определяется по формуле:

Vзаил = A* (45)

где, А — коэффициент, зависящий от гидравлической крупности наносов, А=(0,33…0,55)м/с Гидравлическая крупность — скорость оседания частиц в стоячей воде.

Vзаил = 0,33*

Vmin = (46)

Vзаил (47)

Участковый канал, запроектирован в земляном русле, не будет заиляться или размываться при прохождении по нему нормального и минимального расходов воды.

Для самотечной подачи воды из участкового канала в регулирующую сеть, на поле необходимо обеспечить командование уровней в участковом канале (старший канал) над уровнем воды во временных оросителях (младшие каналы). Командование — превышение уровней воды в старших каналах над уровнем воды в младших каналах.

После вычисления параметров поперечного сечения канала, на миллиметровой бумаге построен продольный профиль участкового канала.

3.4.2 Гидравлический расчет внутрихозяйственного канала Внутрихозяйственный канал проектируем в виде железобетонного параболического раструбного лотка. Для определения типа лотка используем следующие данные:

1) форсированный расход Qф = 1,2· Qнорм =162 л/с=0,162 м3/с;

2) нормальный расход Qнорм = 135 л/с=0,135 м3/с;

3) минимальный расход Qmin = 40%· Qнорм. = 54 л/с=0,054 м3/с;

По формуле Ежова устанавливаем наполнение воды в лотке:

(48)

(49)

(50)

(51)

К — расходная характеристика, определяющаяся по формуле:

(52)

(53)

(54)

(55)

Данные вычислений занесены в таблице 12 ниже:

Таблица 12 — Характеристики внутрихозяйственного распределителя

По форсированному наполнению воды в канале определяем марку и габаритные размеры лотка (табл. 13).

Таблица 13 — Строительные характеристики лотка

Лотки опираются на плиты, размеры которых устанавливаются в соответствии с маркой лотка. Для Лр — 60 плиты типа П-6−4,5 имеют размер (см): 60Ч45Ч10, вес арматуры — 2,26 кг, объем Vп — 0,54 м³. По вычисленным данным построен продольный и поперечный профили внутрихозяйственного канала

Заключение

В данном курсовом проекте необходимо было запроектировано оросительная сеть севооборотного массива, с учётом обеспечения наиболее рационального использования вводно — - земельных ресурсов исходя из природно — климатических, почвенно — гидрологических и других условий данного гидромодульного района.

В ходе работы были получены следующие результаты:

1) запроектированный режим орошения с максимальной ординатой укомплектованного графика гидромодуля, qmax = 0,33л/с*га;

2) план внутрихозяйственной оросительной сети;

3) определены расходы воды в отдельных звеньях системы;

4) определены параметры поперечного сечения участкового канала;

5) проведена проверка на размыв и заиление;

6) найденный тип: ЛР — 60.

Список использованных источников

оросительная сеть канал

1. Справочник по гидравлическим расчетам /Под ред. П. Г. Киселева. — М.: Энергия, 1974 -313 с.

2. Внутрихозяйственная оросительная сеть. Методические указания к курсовому проектированию.- Фрунзе.: Киргизский СХИ, 1990. -2 часть

3. Справочник по мелиорации. — М.: Росагропромиздат, 1989. -384 с.