Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
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% +,
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,
=0,056кф1/2а1/3 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).
№ |
L |
ПЗ |
Iзем |
iдр |
в |
Др |
|||
Нз |
Кз |
Н |
К |
Дрн |
Дрк |
||||
1 |
,70 |
66,27 |
,003081 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,60 |
,17 |
|
2 |
,72 |
,29 |
,003096 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,62 |
,19 |
|
3 |
,75 |
,32 |
,003057 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,65 |
,22 |
|
4 |
,78 |
,34 |
,003017 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,68 |
,24 |
|
5 |
,81 |
,36 |
,002978 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,71 |
,26 |
|
6 |
,84 |
,38 |
,002939 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,74 |
,28 |
|
7 |
,87 |
,41 |
,002899 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,77 |
,31 |
|
8 |
,90 |
,43 |
,002860 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,80 |
,33 |
|
9 |
,93 |
,45 |
,002821 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,83 |
,35 |
|
10 |
,96 |
,47 |
,002781 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,86 |
,37 |
|
11 |
,00 |
,50 |
,002703 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,90 |
,40 |
|
12 |
,04 |
,54 |
,002735 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,94 |
,44 |
|
13 |
,07 |
,58 |
,002767 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,97 |
,48 |
|
14 |
,11 |
,63 |
,002799 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,01 |
,53 |
|
15 |
,14 |
,67 |
,002831 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,04 |
,57 |
|
16 |
,18 |
,71 |
,002864 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,08 |
,61 |
|
17 |
,21 |
,75 |
,002896 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,11 |
,65 |
|
18 |
,25 |
,77 |
,002811 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,15 |
,67 |
|
19 |
,29 |
,82 |
,002863 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,19 |
,72 |
|
20 |
,32 |
,86 |
,002916 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,22 |
,76 |
|
21 |
,36 |
,91 |
,002969 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,26 |
,81 |
|
22 |
,39 |
,95 |
,003021 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,29 |
,85 |
|
23 |
,43 |
,98 |
,002981 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,33 |
,88 |
|
24 |
,46 |
,02 |
,003013 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,36 |
,92 |
|
25 |
,50 |
,06 |
,003045 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,40 |
,96 |
|
26 |
,54 |
,11 |
,003045 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,44 |
,01 |
|
27 |
,58 |
,15 |
,003045 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,48 |
,05 |
|
28 |
,63 |
,19 |
,003045 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,53 |
,09 |
|
29 |
,67 |
,23 |
,003045 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,57 |
,13 |
|
30 |
,72 |
,27 |
,002994 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,62 |
,17 |
|
31 |
,78 |
,32 |
,002907 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,68 |
,22 |
|
32 |
,84 |
,36 |
,002819 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,74 |
,26 |
|
33 |
,90 |
,41 |
,002732 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,80 |
,31 |
|
34 |
,95 |
,45 |
,002699 |
,0026 |
,1 |
,1 |
,85 |
,35 |
|
35 |
,05 |
,50 |
,002532 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,95 |
,40 |
|
36 |
,08 |
,54 |
,002489 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,98 |
,44 |
|
37 |
,11 |
,59 |
,002557 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,01 |
,49 |
|
38 |
,15 |
,63 |
,002626 |
,0026 |
,1 |
,1 |
,05 |
,53 |
|
39 |
,18 |
,69 |
,002745 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,08 |
,59 |
|
40 |
,21 |
,72 |
,002766 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,11 |
,62 |
|
41 |
,25 |
,77 |
,002796 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,15 |
,67 |
|
42 |
,29 |
,81 |
,002825 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,19 |
,71 |
|
43 |
,33 |
,86 |
,002855 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,23 |
,76 |
|
44 |
,38 |
,91 |
,002885 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,28 |
,81 |
|
45 |
,42 |
,96 |
,002914 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,32 |
,86 |
|
46 |
,46 |
,02 |
,003036 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,36 |
,92 |
|
47 |
,50 |
,06 |
,003048 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,40 |
,96 |
|
48 |
,55 |
,11 |
,003015 |
,0030 |
,1 |
,1 |
,45 |
,01 |
|
49 |
,60 |
,15 |
,002982 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,50 |
,05 |
|
50 |
,65 |
,20 |
,002948 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,55 |
,10 |
|
51 |
,70 |
,24 |
,002915 |
,0029 |
,1 |
,1 |
,60 |
,14 |
|
52 |
,75 |
,27 |
,002811 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,65 |
,17 |
|
53 |
,80 |
,31 |
,002755 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,70 |
,21 |
|
54 |
,85 |
,35 |
,002699 |
,0026 |
,1 |
,1 |
,75 |
,25 |
|
55 |
,90 |
,39 |
,002644 |
,0026 |
,1 |
,1 |
,80 |
,29 |
|
56 |
,95 |
,43 |
,002588 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,85 |
,33 |
|
57 |
,00 |
,47 |
,002532 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,90 |
,37 |
|
58 |
,03 |
,50 |
,002523 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,93 |
,40 |
|
59 |
,07 |
,53 |
,002511 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,97 |
,43 |
|
60 |
,10 |
,56 |
,002500 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,00 |
,46 |
|
61 |
,13 |
,59 |
,002514 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,03 |
,49 |
|
62 |
,17 |
,63 |
,002518 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,07 |
,53 |
|
63 |
,20 |
,66 |
,002540 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,10 |
,56 |
|
64 |
,23 |
,69 |
,002584 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,13 |
,59 |
|
65 |
,27 |
,72 |
,002551 |
,0025 |
,1 |
,1 |
,17 |
,62 |
|
66 |
,30 |
,70 |
,002774 |
,0027 |
,1 |
,1 |
,20 |
,60 |
|
67 |
,33 |
,67 |
,002870 |
,0028 |
,1 |
,1 |
,23 |
,57 |
|
68 |
,35 |
,65 |
,003490 |
,0034 |
,1 |
,1 |
,25 |
,55 |
|
69 |
,38 |
,60 |
,004130 |
,0041 |
,1 |
,1 |
,28 |
,50 |
|
70 |
,41 |
,75 |
,017056 |
,0170 |
,1 |
1,1 |
,31 |
,65 |
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.
; ; =2r=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
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.
h |
R |
c |
k |
||
0,100 |
,065 |
,774 |
,050 |
,254 |
,295 |
0,200 |
,180 |
,148 |
,207 |
,631 |
2,098 |
0,300 |
,345 |
,522 |
,525 |
,942 |
7,487 |
0,400 |
,560 |
,897 |
,062 |
,670 |
,432 |
0,500 |
,825 |
,271 |
,873 |
,010 |
,792 |
0,600 |
,140 |
,645 |
,015 |
,065 |
79,312 |
0,700 |
,505 |
,019 |
,544 |
,899 |
137,625 |
0,800 |
,920 |
,393 |
,515 |
,555 |
223,253 |
0,900 |
,385 |
,767 |
,985 |
,062 |
343,606 |
1,000 |
,900 |
,142 |
,011 |
,444 |
,981 |
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!