4.5. Расчет регулирующей осушительной сети.

По варианту 1. Соотношение между толщиной запахиваемого минерального грунта и слоя торфа hm/ht допускается до 1 .2. Исходя из этого допущения припашку минерального грунта принимаем 0,15м. Следовательно глубина рыхления составляет b3 = 0,55м. Глубину заложения дрен принимаем 0,75.

Расчетные зависимости для определения междренного расстояния по варианту 1. Следующие:

W = HCH (1 - s) + (a - a1)m + (р - е)t; /1/

s = 0,8 .0,9, m = 0,056 ÖК3 Öв-НР, t = 20 сут;

W

q = t ; /2/

Нр = в - а1 - 0,6а ; /3/

Мв = Нр - Мн + Мg ; /4/

Т = 0,5К1вМв + КнМн ; /5/

S(К1М1 + К2М2 + К3М3)

Кв = b3 ; /6/

q mв

Нр = Нр - Cos b К¢в ;

Т 2Mg Mв

L нд = pКН pD MН ; /8/

К _ Д+2 _ К

Фi = Кф Д КФ ; /9/

49,4 (1,012d0 - 1,82+1)

Ф0i = (n/s)(0.0066d4.5 + 1.33) ; /10/

tT _

В = 4 (ÖL2нg + 4m Lнg) ; /11/

Обозначения приводятся в таблице 4.1.

/Расчетная схема принята по справочнику осушения под ред. Б.С. Маслова, 1985г, табл. 11.13/б/, стр.162/

При неустановившейся фильтрации В = 14,9м.

По варианту 2. Время освобождения пахотного слоя почвы от гравитационной воды определялось по зависимости Х. А. Писарькова и уточненное С. Ф. Аверьяновым и К. М. Мячи:

m Barctn x

t = 3 Ök1(e - q2) /12/

2h1 Ök1

x = B Öe+q2 /13/

4k2h22

q2 = B2 /14/

где: К1, К2 - коэффициенты фильтрации соответственно пахотного /К1 =

Кв/ и подпахотного горизонтов / К2 = Кн = 0,099 м/сут/;

q2 - интенсивность поступления воды в закрытые собиратели из подпахотного слоя, м/сут;

h1, h2 - мощность пахотного /h1 = 0,55 м/ и подпахотного /h2 = 1,45 м/ слоёв, м.

Нормативное время освобождения пахотного слоя почвы принято 3 суток. По заданному времени t = 3cут. следует, что расстояние между собирателями равны 16,8 м. Из формул /12, 13, 14/ следует, что расстояние между собирателями не зависят от диаметров и конструкций дренажных труб, т.е. приток к дренам меньше их водоприемной способности.

По данным СевНИИГиМ должно выполнятся условие между водопроницаемостью грунта и траншейной засыпкой:

К3вТ > 1,48К1h1 , /15/

где вТ - ширина траншеи, м;

К3 - коэффициент фильтрации засыпки;

К1 - коэффициент фильтрации пахотного слоя почвы.

h1 - глубина пахотного слоя почвы.

1,48 Кh1 1,48 1,81 0,55

К3 > Вт 0,4 > 3,68 м/сут

По варианту 3. Для снижения фильтрационного сопротивления при движении воды из пахотного слоя к закрытым собирателям принято кротование на глубину 0,60м дренером с диаметром 10см с расстоянием между кротовыми дренами 5м.

Согласно экспериментальным данным /сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации, М.1981г стр. 253/ кротовые дрены позволяют увеличить расстояние между собирателями в 1,5 - 2 раза. Кротовины устойчивы на суглинистых грунтах в течении 1 - 3 лет.

Таким образом по третьему варианту расстояние между собирателями, с учетом кротового дренажа, можно принять 35 м.

По варианту 4, кроме запашки торфа и устройства собирателей дополнительно предусмотрены колодцы-поглотители и закрытый материальный дренаж, который закладывается ярусом ниже. Таким образом, регулирующая сеть в понижениях будет состоять из 3-х ярусов: 1-й - кротовый дренаж через 5 м; 2-й - выборочные собиратели; 3-й - пластмассовый дренаж через 18 м с колодцами-поглотителями и колонками-поглотителями, которые устраиваются в местах пересечения дрен-собирателей и сети закрытого дренажа с средней глубиной закладки 1,2 м. Обязательное глубокое рыхление. Водно-воздушные условия осушаемых почв, наиболее близкие к оптимальным значениям для сельскохозяйственных культур, обеспечивает 4 вариант мелиоративной системы. Этот вариант принимается за проектное решение.

4.6. Гидравлический расчет коллектора.

Расчетный расход в коллекторе определили по формуле:

Qкол. = qF + S qnFn

где: q - расчетный модуль дренажного стока, л/га, q=0.5л/с га;

F - площадь водосбора, F=65га;

qn - расчетный модуль поверхностных вод, л/с га;

Fn - площадь водосбора поверхностных вод, обслуживаемая

колодцами-поглотителями, га, Fn = 10га.

Объем надмерзлотной воды в пахотном слое, подлежащей удалению в течение расчетного периода /= 20 сут./ , определяется по формуле:

V = (m hn х 103 + р - е ),

Рассматривая поглотительные колодцы как систему вертикальных скважин при установившемся режиме фильтрации воды из пахотного слоя, средний приток надмерзлотных вод к колодцу-поглотителю / м3/сут / за расчетный период можно определить по формуле Дюпюи:

pКn(Н2 - h2)

Q = ln R

r0

где: Кn - коэффициент фильтрации пахотного слоя, м/сут;

Н - действующий напор над колодцем-поглотителем

/над кровлей мерзлоты/, принимается 0,6 hn / hn -

мощность оттаявшего пахотного слоя /, м;

R - радиус слияния колодца-поглотителя, м;

r0 - приведенный радиус колодца-поглотителя, м;

hо - слой воды на «пороге перетока» в колодец-поглотитель

/в нашем случае можно принять нулю/, м.

Принимая длину колодца-поглотителя равной 2м и ширину: h=0,5м, найдем значение приведенного радиуса:

b + h' 2 + 0.5

r0 = П 3,14 = 0,8 м

с учетом допущений / hо = 0, H = 0.6hn R = 3r0 /:

pKП h2П 3,14 1,81 /0,5/2

Q = 0.36 Х 1,25 = 0,36 1,25 2,4 = 0,46 м3/сут

460 30

QКОЛ = 0,5 65 + 86400 = 32,5 + 0,16 = 32,66 л/сек

Для коллекторов из пластмассовых труб во избежание размыва грунта у водоприемных отверстий максимальная скорость воды должна быть не более 1,5 м/с.

Скорость течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и полном заполнении их водой следует принимать не менее 0,3 м/с.

Таким образом площадь сечения коллектора будет:

Q 32.66

W = V = 15 = 2,177 дм2 = 217,7 см2

Для пропуска расчетного расхода принимаем трубу диаметром 20 см.

4.7. Проверка работы закрытого дренажа и коллектора в период

снеготаяния.

1. Расчет коэффициента фильтрации засыпки из крупнозернистого песка в мерзлом состоянии выполнен по формуле А.И.Климко, В.И.Штылова /Методические указания по проектированию засыпок закрытых дренажей в зоне сезонного промерзания Л.,1980г/:

Км = Ко

где: Wс - содержание прочносвязанной влаги в почвогрунте по массе,

за которую принимается влажность, соответствующая коли-

честву незамерзшей воды в грунте при температуре воды -8С

/примерно соответствует максимальной молекулярной вла-

гоемкости/; h - m

i - объемная льдистость i = i0 + i¢ (i = 0,917 , где h - объёмная пористость, m - коэффициент водоотдачи;

/0,458 l0 + 0.175¡0 + 1,013 Wm/t ,

i¢ = 73,2

где t - абсолютная величина средней отрицательной температуры