Експлуатаційна гідрометрія

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Організація служби експлуатації гідромеліоративної системи

Головною задачею служби експлуатації гідромеліоративних систем - створення оптимальних умов для отримання високих і стійких врожаїв сільськогосподарських культур на меліорованих землях при найбільш ефективному використанні водних і земляних ресурсів. З цією метою експлуатаційний персонал здійснює раціональне регулювання водного режиму грунтів, планове використання, підтримання технічних приладів системи у справному стані шляхом систематичного нагляду, ремонту, постійного удосконалення і покращення технічного рівня всіх елементів системи на основі новіших досягнень науки, техніки і попереднього досвіду. Крім того проведення заходів по охороні навколишнього середовища і покращення меліоративного стану земель.

В період експлуатації на працівників служби експлуатації покладається: складання планів водокористування (регулювання водного режиму грунтів) і їх виконання, впровадження більш сучасних способів і техніки поливу (зволоження грунту), боротьба із втратами води з каналів і на полях, забезпечення найбільш ефективного використання системою води, своєчасне відведення надлишкової води за межі обслугованої системою території, проведення заходів по покращенню меліоративного стану земель, попередження їх засолення і заболочення, утримання в робочому стані каналів і споруд системи, проведення безаварійного пропуску повеней, попередження розмиву, замулення і заростання каналів і споруд системи, проведення заходів по переходу експлуатації системи на індустріальну основу, заключення договорів на технічне обслуговування внутрішньогосподарської сітки, впровадження механізації експлуатаційних робіт, автоматизації і телемеханізації управління; проведення робіт по технічному удосконалюванню системи, реконструкції, дообладнання і підвищення рівня експлуатації шляхом впровадження досягнень науки, техніки, передового досвіду, здійснення контролю якості будівельних і ремонтних робіт, проведення заходів по підготовці кадрів масової кваліфікації, природоохронних заходів та ін.

Силами самих господарств або спеціальними організаціями, яким господарства здають ці роботи по підрядним договорам на технічне обслуговування, відбувається експлуатація мережі і споруд внутрішньогосподарського значення.

В даному проекті експлуатація осушувальної території і внутрішньогосподарського значення відбувається силами господарств осушувальної системи “Воронка”.

Штат адміністративно-управлінського і лінійного персоналу назначають у відповідності з затвердженнями типовими штатними нормативами керівників і робітників водногосподарських експулуатаційних організацій.

Чисельність адміністративно-управлінського персоналу назначається у відповідності з укрупненими нормативами в залежності від того до якої групи по приведеній площі меліорованих земель віднесена дана система і по допоміжним нормативам ІТР в залежності від кількості на системі машин і обладнання, автоматизації, об'ємів робіт, чисельності працюючих і інших умов.

Дана система знаходиться в зоні обслуговування Ковельського УМС, тому необхідність організації адміністративно-управлінського персоналу відпадає.

В залежності від приведеної площі меліорованих земель, обслуговуємих експлуатаційних дільниць, протяжності і витрат каналів, кількості і пропускної спроможності гідротехнічних споруд, кількості машин, механізмів і обладнання: приймається лінійний персонал системи.

Чисельність постійних працюючих експлуатаційних дільниць призначаються в залежності від особливості системи і об'єктів робіт.

Штатний персонал Ковельської експлуатаційної дільниці №3 підібрано згідно штатних нормативів і всі експлуатаційні роботи веде дана дільниця.

Система обслуговується Ковельським УМС. Безпосередньо обслуговує дану гідромеліоративну систему бригада №3 з чисельністю робітників - 10 чоловік.

Рис. 1. Структурна схема лінійної служби експлуатації ЕД №3

Таблиця 1. Штат служби експлуатації ЕД №3

№ п/п	Назва посади	Розряд	Кількість штатних одиниць	Посадовий місячний оклад, грн.	Примітка
1	2	3	4	5	6
1 2 3 4	Начальник ЕД №3 Інженер-гідротехнік Технік-гідротехнік Лаборант	вища освіта вища освіта сер. освіта сер. освіта	1 4 1 1	110 100 90 80
5 6 7 8	Бригадир ОГО Оглядачі гідротехнічних об'єктів Оглядачі гідротехнічних об'єктів Оглядачі гідротехнічних об'єктів	5 розряд 4 розряд 3 розряд 2 розряд	3 7 32 28	80 70 70 60	Виконується весь комплекс робіт
9 10 11	Тракторист-машиніст Тракторист-машиніст Газоелектрозварник	5 розряд 4 розряд 4 розряд	1 2 1	80 70 80	Обслуговує 2 механізми з навіс ним обладнанням, 3 механізми з слюсарем
	Всього		81	890
Додатковий штат
12	Оглядачі ГТС	3 розряд	7	70
13	Русловий ремонт	4 розряд	3	70
	Всього		10	140

2. Розробка і проведення плану водокористування

На осушувальній системі сільськогосподарські культури повинні бути своєчасно і в оптимальній кількості забезпечені водою з метою отримання високих і стійких врожаїв.

Витратами води на транспірацію визначається потреба рослин у воді. Крім того частина води витрачається на випаровування з поверхні грунту. Під водоспоживанням культури розуміємо сумарну витрату води на транспірацію і випаровування з поверхні грунту, яка зайнята даною культурою. У різних культур водоспоживання не однакове, крім того для тієї ж культури воно відрізняється в залежності від пори року і різних умов проростання. Водоспоживання залежить від метереологічних умов (вологості, температури повітря і іншого), біологічних особливостей культури, урожайності, агротехнічних прийомів її обробітку, водно-фізичних властивостей грунтів, їх водного режиму.

Водно-балансові розрахунки на осушувальних землях виконуються для прогнозування водного режиму грунтів - визначення кількості води, яку необхідно скинути з осушувальної території в період надлишку вологи чи подати для зволоження в період її нестачі, для років 50, 75 і 90%-і забезпеченості опадами.

На основі водного балансу визначається характер регулювання водного режиму, який розраховується по місцях вегетаційного періоду для кожної сільськогосподарської культури за формулою:

де - зміни вологозапасів активного шару грунту за розрахунковий період, ;

Е - сумарне водоспоживання даної сільськогосподарської культури за місяць, ;

- кількість ефективних опадів за місяць, ;

- запас продуктивної вологи в активному шарі грунту, .

Розрахункові значення компонентів водного балансу визначається наступним чином.

Сумарне водоспоживання сільськогосподарських культур за вегетаційний період визначається за формулою А. М. Янголя:

,

де Y -проектна урожайність культури, т/га;

- емпіричний коефіцієнт;

n - коефіцієнт, який залежить від норми осушення;

- сума середньодобових дефіцитів вологості повітря за вегетаційний період, мм;

Кількість ефективних опадів визначається за формулою:

де h - шар опадів за розрахунковий період;

- коефіцієнт використання опадів за розрахунковий період, приймається рівним 0,7...0,8;

На початку вегетаційного періоду продуктивний запас вологи в активному шарі грунту визначається за формулою:

де Р - середня пористість активного шару в відсотках до об'єму;

Н - товщина активного шару грунту, м;

- середня найбільша вологість активного шару ґрунту на початку вегетації в відсотках від повної вологості;

- середня найменша допустима для сільськогосподарських культур вологість активного шару ґрунту в відсотках від повної вологості.

Таблиця 2. Зведена таблиця площ і урожайності культур

№ п/п	Назва культури	Площа під культурою	% від площі	Урожайність культур, ц/га
		в господарстві	на ГМС		до покращення	Після покращення
1	Озимі зернові з підсівом багаторічних трав	118	353,79	14,18	23,2	35
2	Багаторічні трави (сіно)	114	341,82	13,70	27,4	34
3	Льон	59	176,90	7,09	1,6	4,5
4	Кукурудза на силос	71	212,82	8,53	258,2	290
5	Цукровий буряк	151	453,09	18,16	185	320
6	Кукурудза на силос	71	212,82	8,53	258,2	290
7	Картопля	117	350,80	14,06	162,1	200
8	Багаторічні трави (сіно)	131	392,92	15,75	27,4	34
	Всього	832	24,95	100%

Вихідні дані для розрахунку водного балансу активного шару ґрунту складається у вигляді програми для років 50, 75, 90-і забезпеченості.

дренаж зволоження ґрунт гідромеліоративний

3. Розрахунковий режим зволоження грунтів

На основі розрахунків водного балансу розробляється розрахунковий режим зволоження грунтів, строків, тривалості і норм зволоження грунтів, який являє собою сукупність числа, строків, тривалості і норм зволоження грунтів під різними сільськогосподарськими культурами.

Розрахунок ведемо в табличній формі (див. лист №3). Заповнення таблиці проводимо в наступному порядку. В графу 2 вписуються тільки ті культури, які по водному балансу (див. лист №3) потребують додаткового зволоження. Крім того не враховуємо тих культур, для яких зрошувальна норма менше 300 м3/га, вважаючи, що ця нестача вологи покривається завдяки попередньому шлюзуванню. Записуємо (графа 3) площу зайняту під культурою. Із таблиці розрахунку водного балансу (лист №3) вписуємо зрошувальну норму (графа 4).

В залежності від величини зрошувальної норми і таблиці розрахунку водного балансу визначається кількість зволоження (графа 5) n.

де М - зрошувальна норма, м3/га;

mp - рекомендована норма зволоження, м3/га.

По кожному зволоженню виписують норми (графа 6), які прийняті з врахування рекомендованих розрахунком зрошувальних норм М. На основі водно-балансових розрахунків назначають строки зволоження (графа 7 і 8).

Тривалість зволоження t (графа 9) залежить від способу, норми зволоження, водопроникності грунту і цілого ряду інших умов. Тривалість зволоження складає 3-5 діб по крайніх дренажах, а при зволоженні шляхом інфільтрації води із каналів 10-15 діб.

Норму зволоження брутто mбр (графа 10), яка враховує втрати води при транспортуванні її від джерела до місця зволоження приймаємо на 15-20% більше тої, яка отримана розрахунком (графа 6).

mбр = (1,15...1,20) mnt, м3/га

Розрахунковий модуль зволоження qбр (графа 11) визначається за формулою:

л/с на 1га

де t - тривалість зволоження, діб.

Витрати води Qбр (графа 12) , які необхідно подати для зволоження площі під даною культурою, га.

Об'єм води необхідний для зволоження ґрунтів під культурою (графа 14) визначається за формулою:

тис. м3.

3.1 Внутрішньогосподарський план зволоження ґрунтів

Внутрішньогосподарський план зволоження ґрунтів включає в себе план проведення зволожень полів, зайнятих різними сільськогосподарськими культурами і план подачі води в внутрішньогосподарську осушувально-зволожувальну мережу. План проведення зволожень складає гідротехнік господарства разом з агрономом для засушливого року (75% забезпеченості опадами) на основі наступних матеріалів: плану осушувальних земель господарства, грунтової карти, характеристики водно-господарських властивостей грунтових різновидностей, режиму зволоження, планової урожайності. На плані осушувальних земель показані канали осушувально-зволожувальної мережі, регулюючі споруди, водомірні пристрої, свердловини для спостереження за рівнями грунтових вод, межі полів сівозміни, розміщення в них сільськогосподарських культур (див. лист №5).

План проведення зволожень грунтів складається в табличній формі (див. лист №4). Графи 1-3 цієї таблиці заповнюються по даних, які приведені на плані ділянки осушення, графи 4-8 з таблиці режиму зволоження (див. лист №3).

Витрати та об'єм для зволоження грунтів під даною культурою (графи 9-10) визначаються відповідно за формулою:

де - площа під культурою в господарстві, га (табл. 3.1).

План подачі води на внутрішньогосподарську осушувально-зволожувальну мережу, являється заявкою господарства на воду. Він складається на основі даних плану осушувальної системи. В плані подачі в календарному порядку визначають витрати води в точках виділу її господарству, як суму витрат одночасно діючих каналів нижнього порядку.

3.2 Системний план подачі води на зволоження

Системний план подачі водокористування являє собою календарний графік забору води із джерела зволоження і розподілу її по системі. Витрати води по руслових шлюзах-акумуляторах і інших вузлах розподілу визначається з нарахуванням витрат води при її транспортуванні, можливості використання дренажних вод з вище розташованих ділянок, а також з врахуванням транзитних витрат, необхідних для підтримання санітарного стану річки і задоволення водоспоживання господарств, розташованих нижче даного осушувального масиву.

Системний план водокористування складається в ГМС на основі внутрішньогосподарських планів зволоження, характеристики каналів і споруд, даних про використання осушувальних земель, об'єму регульованого стоку в водосховище.

План складається у вигляді таблиці 3.14. Визначаються середні витрати води в голові каналів, які обслуговують площу даного господарства за формулою

де W - подекадний об'єм в м3, який необхідно подати в господарство;

Т - кількість секунд в декаді.

Визначаються витрати води в головах інших каналів-зволожувачів за формулою

,

де К- коефіцієнт співвідношення площ;

- площа, яка обслуговується одним із каналів зволожувачів, га;

тг - площа типового господарства, га.

Зволоження здійснюється цілодобово. Горизонти води в каналах повинні бути постійними і підтримуватись на рівні не менше 30...40 см від бровки, щоб не допустити перезволоження преканальних смуг. Для цього затори шлюзів в головах каналів необхідно відрегулювати так, щоб витрата яка поступає в канали була рівна витраті її на інфільтрацію в грунт при підгрунтовому зволоженні.

Зволоження краще починати з нижніх ділянок, пересуваючись поступово вверх по течії води в провідних каналах, що виключає можливість перезволоження верхніх ділянок і недозволоження нижніх.

При досягненні оптимальної вологості грунту, яка визначається в залежності від глибини залягання грунтових вод, яка визначається в залежності від глибини залягання грунтових вод, або ж іншим більш точним методом, подачу води в мережу припиняють.

4. Дообладнання і оснащення гідромеліоративної системи спорудами і приладами

4.1 Розрахунок гончарного дренажу

Для визначення відстані між дренажами використаємо теоретичні формули, рекомендації науково-дослідних організацій. На основі фактичних дослідів даних існуючих осушувальних систем, побудованих в аналогічних умовах, здійснюється перевірка.

Відстань між дренажами визначається за формулою:

де А - емпіричний коефіцієнт, який залежить від величини річної норми опадів;

К - коефіцієнт фільтрації, який визначається способом встановлення рівня грунтових вод, м/добу;

- коефіцієнт водовіддачі, визначається за формулою

- потужність шару грунту із якого проводиться відвід надлишкової вологи; =0,6 м;

Kt - коефіцієнт, який залежить від глибини закладання.

На зв'язних грунтах доцільно використовувати дрени глибиною 1,2...1,4 м.

Коефіцієнт Kt залежить від тривалості залягання водоупору.

Розрахунок відстані між дренами виконуємо на ЕОМ. По розрахунку оптимальна відстань між дренами Е=20м, труби гончарні діаметром 50 мм з фільтром із рулонних матеріалів у вигляді суцільної полоси знизу і полосок на стиках. Розрахунок наведений в таблиці 4.1.

Розміри поперечного перерізу елементів провідної мережі визначаємо гідравлічним розрахунком за формулами рівномірного безнапірного руху.

Встановлення розмірів поперечного перерізу елементів провідної мережі починаємо з колектора найнижчого порядку 1.20.3 Др.

Вихідними даними для гідравлічного розрахунку є похідна та витрати води, яка надходить до колектора.

Розрахункові витрати колектора визначають використовуючи залежність

л/с

де Q - розрахункова витрата води колектора в створі, л/с;

F - водозбірна площа в створі, га;

- розрахунковий модуль дренажного стоку, л/с га.

Розрахунковий модуль дренажного стоку (л/с га) визначається за методикою Укр НД ІГІ Му (А. М. Янголь):

де - модуль стоку;

=0,7 л/с га передпосівний період забезпеченістю 10%;

К0 - коефіцієнт, який залежить від річної норми опадів, К0=1,2;

- коефіцієнт, який залежить від коефіцієнту фільтрації, =1,0 для торфу при К = 0,6 м/добу;

- коефіцієнт, який залежить від відстані між дренами, =0,7 при Е=20м.

Підставивши всі значення у формулу 4.4 отримаємо:

(л/с га).

Будуємо поздовжній профіль по трасі колектора 1.213 Др (див. лист).Профілі по закритих колекторах викреслюємо по закритих масштабах: вертикальний 1:100, горизонтальний 1:2000.

Трасу колектора (див. лист) розбиваємо на пікети від ПК0+00 в місці впадання в колектор 1.21 Др до ПК 2+80 у витоку.

Визначаємо на плані місця перетину траси колектора з горизонталями місцевості, отримаємо лінію поверхні землі. Відмітки поверхні землі на кожному пікеті знаходимо по профілю і записуємо у верхній рядок таблиці.

Відкладаємо глибину дрени t=1,2 м в диктуючій точці, якою буде являтись місце зміни похилу землі ПК0+62.

Проектуємо дно колектора через диктуючу точку. По похилу (дна) поверхні землі визначаємо відмітки дна колектора зліва від ПК0+62

Починаючи з диктуючої точки визначаємо відмітки дна колектора. Відмітку дна в диктуючій точці знаходимо як різницю поверхні землі на ПК0+62 і глибини дрен t=1,2 м

.

Похил колектора 1.21.3 Др нижче ПК0+62 приймаємо мінімальним і рівним і=0,002.

Враховуючи глибину витяжки по трасі колектора і записуємо у відповідний рядок таблиці.

Викреслюємо план траси з нанесенням впадаючих в колектор дрен.

Визначивши похил дна колектора приступаємо до гідравлічного розрахунку.

Пропускна спроможність колектора d=75 мм при похилі і=0,005

Q=1,84 л/с

Водозбірна площа по формулі

(га)

Максимально можливу довжину дрен, які підключаються до колектора, визначаються по формулі:

м

де F - водозбірна площа, га;

Е - відстань між дренами, м.

Максимальна довжина дрен

.

По плану визначаємо сумарну довжину дрен від витоку ПК0+62 (місце зміни похилу).

Отримана довжина дрен більше максимально допустимої отже місце зміни діаметра та наступного стандартного значення, тобто 100 м знаходиться між точками впадання дрен №18, №16 і №17, №15, тобто ПК1+75.

Визначаємо місце зміни діаметра із 75 мм на 100 мм.

Для d=100 мм при і=0,005, Q = 3,98 л/с.

Водозабірна площа F = 3,98/0,59 = 6,75 (га).

Сумарна довжина дрен

Сумарна довжина дрен, з плану, підключених до колектора,

Отже, діаметр колектора на ПК0+00 рівний 100 мм. Витрата води в гирлі колектора 1.21.3 Др визначається за формулою (4.3).

Результати розрахунків заносимо в таблицю 4

Таблиця 3.Результати гідравлічного розрахунку дренажного колектора

Колектор	Положення розрахункового перерізу	Діаметр, мм	Витрата, л/с	Швидкість, м/с
1.21.3 Др	ПК 1+75 ПК0+00	751100 100	1,84 3,71	0,42 0,47

4.2 Експлуатаційна гідрометрія

Ролі і задачі водообліку

Під експлуатаційною гідрометрією на осушувальній системі “Воронка” розуміють виконання вимірювань, які характеризують режим водних об'єктів у процесі експлуатації. Вимірювання проводять з допомогою водомірних тестів.

Облік води на осушувальній системі є основою проведення планів водокористування.

Основні задачі водообліку зводяться до створення і отримання оптимального водно-повітряного режиму шару грунту, необхідного для отримання стійких високих врожаїв сільськогосподарських культур, що може бути забезпечено лише у тому випадку, коли система і всі її елементи будуть підтримуватись у робочому стані.

Технічний стан осушувальної системи повинен постійно вдосконалюватись на основі впровадження нової техніки, автоматизації, щоб забезпечити ріст продуктивності праці робітників сільського господарства і служби експлуатації, більш раціонального використання осушувальних земель. В задачу водообліку входить постійна турбота про охорону навколишнього середовища.

Режим водних об'єктів характеризується об'ємом, швидкістю руху, глибиною, горизонтом, шорсткістю і гідравлічним похилом русла. Дані про витрати і рівні води в річці і каналі служать основними вихідними матеріалами при проектуванні і експлуатації осушувальної системи, при воднобалансових розрахунках і дослідженнях. Ці дані необхідні для характеристики дії осушувальної системи і її окремих елементів, встановлення зв'язку між рівнями в каналі і рівня грунтових вод, встановлення транспортних витрат через осушувальний масив. Гідрометричні вимірювання дають можливість корегувати річні плани регулювання водного режиму осушувальної території.

Гідрометричні вимірювання на осушувальній системі проводять на водомірних постах двох типів: основних балансових і допоміжних чи контрольних. Пости обладнують у відповідності з їх призначенням, місцем встановлення, умовами роботи, прийнятими методами вимірювань. Місце для встановлення водомірного поста вибирається на прямолінійній ділянці водоприймача чи каналу з правильною формою поперечного перерізу. Витрати води на гідрометричному пості визначають русловим методом.

Для збільшення точності вимірювання витрат при систематичних і контрольних замірах русловим методом, більшої стійкості ділянки гідромоста, правильного розподілення швидкостей і направлення течії, постійної форми поперечного перерізу створа використовують фіксоване русло. Фіксоване русло призначене для періодичних і систематичних вимірювань витрати води у відкритих каналах при відсутності чи неможливості застосування інших способів і засобів вимірювання на транзитних водомірних постах, а також на головних ділянках каналів при відсутності підпірного режиму руху потоку в руслі.

Гідравлічний розрахунок для градуювання фіксованого русла при рівномірному руслі води визначається по формулі

м3/с

Размещено на Allbest.ru

...