Проектирование осушительной системы
В данной курсовой работе запроектирована осушительная сеть для ускорения поверхностного стока.
1. 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.
2. 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.
2.1. 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.
2.2. 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.
3. 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.
4. 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% ?+?,
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,
? - коэффициент поглощения почвой атмосферных осадков, для песка ?=0,9,
? - составляющая водного балланса, учитывающий влагозаносы в осушаемом грунте и уровень грунтовых вод на начало периода осушения,
?=0 – для летнего периода,
- для весеннего периода,
где а’=0,6 м,
?=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
5. 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,
? - площадь живого сечения,
i – проектный уклон коллектора,
R – гидравлический радиус,
с – коэффициент Шези.
?=2?r=?d
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
6. 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
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:
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 мw=1.024
h=0,631 мw=1.25
h=0,655 мw=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:
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!