Размещено на http://www.allbest.ru/

Петрозаводский Государственный университет

Кафедра Лесного хозяйства

Курс «Гидротехнические мелиорации»

Осушение земель лесного фонда

Курсовой проект

Выполнил: ст.гр.63301

Вагизов В.И.

Проверил:доцент Харитонов А.Н.

Петрозаводск 2012



СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

Паспорт объекта

Введение

Исходные данные для проектирования

1. Характеристика объекта осушения

1.1 Местоположение объекта осушения

1.2 Характеристика гидролесомелиоративного фонда (ГЛМФ)

1.3 Объекты ГЛМФ

2. Выбор методов и способов осушения, конструкции осушительной сети

2.1 Методы осушения

2.2 Способы осушения

3. Определение расстояний между регулирующими каналами

4. Правила размещения осушительной сети в горизонтальной плоскости

5. Проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости

5.1 Определение глубины каналов

5.2 Определение коэффициентов откоса

5.3 Уклоны дна каналов

5.4 Построение продольного профиля канала

5.5 Построение поперечного профиля канала

6. Гидрологические расчеты

7. Гидравлический расчет

8. Расчет трасс

9. Расчет земляных работ

10. Расчет эффективности лесоосушительных мероприятий

Заключение

Список использованной литературы



Паспорт объекта

гидролесомелиоративный осушительный проектирование

Паспорт является краткой характеристикой объекта. В нем приводятся основные сведения об осушительной системе:

а) общая площадь объекта -500 га;

б) площадь, занятая под трассами каналов, дорог и проездов - 55,9 га;

в) тип осушительной системы (по исполнению, способу отвода воды и характеру воздействия на водный режим):

- по исполнению - открытая,

- по способу отвода воды - самотечная,

- по характеру воздействия на водный режим - односторонняя;

г) протяженность осушительной сети ( в т.ч. проводящая), км:

- протяженность осушительной сети - 63,74 км,

- протяженность проводящей сети - 8,91 км,

-протяженность общая - 72,65 км,

д) густота осушительной сети (в т.ч. по проводящей и по регулирующей сетям), м/га:

- густота осушительной сети - 127.48 м/га,

- густота проводящей сети - 17.82 м/га,

-густота осушительной сети - 145.3 м/га.

е) объем выемки грунта: 121 387 м³ _;

ж) применяемые механизмы на трассоподготовительных и на земляных работах:

кусторезы, корчеватели, трактора: Т-130Б и ДТ-75Б. экскаваторы: Э-352,Э-354 и ТЭ-3М.

з) потребное количество механизмов на земляных работах, шт. - 4 шт.;

и) ежегодный лесоводственный эффект за первое, второе и третье десятилетия, м³:

- за первое - Д1дес.ель = 338,2м³/га;

Д1дес.сосна = 94,9 м³/га;

Д1дес.береза = 47 м³/га.

- за второе - Д2дес.ель = 549,6м³/га;

Д2дес.сосна = 154,2 м³/га;

Д2дес.береза = = 76,4 м³/га.

- за третье - Д3дес.ель = 422,8м³/га;

Д3дес.сосна = 118,6 м³/га;

Д3дес.береза = 58,8 м³/га.

В состав проекта входят следующие чертежи:

а) топографический план осушительной системы в горизонталях (рисунок 1);

б) продольные профили одного регулирующего и одного проводящего каналов (рисунок 2: рисунок 3);

в) поперечные профили двух детально запроектированных каналов на нулевых пикетах.



Введение

Главными задачами лесного хозяйства, базирующегося на принципах непрерывного и неистощимого лесопользования, является:

-рациональное использование всех земель лесного фонда в целях получения с единицы площади максимального количества древесины и других продуктов леса;

-создание условий для выращивания растений;

-выращивание древостоя на избыточно увлажненных землях;

-на болотах вовлечение в лесохозяйственное использование ранее не использованных земель;

- на лесах с заболоченной почвой: повышение производительности древостоев.

Цели гидролесомелиорации:

-регулирование водного режима почвы;

-проведение лесокультурных и лесохозяйственных мероприятий.

Карелия относится к территориям со значительной степенью заболоченности. Избыточно увлажненные земли в лесном фонде республики составляют около 37% площади. В настоящее время нет реального альтернативного осушению варианта выращивания высокопродуктивных насаждений на таких площадях.

Высокая лесоводственная и экономическая эффективность этого мероприятия уже доказана многочисленными исследованиями как в нашей стране, так и за рубежом. С другой стороны, за период освоения избыточно увлажнённых земель было допущено много ошибок, которые не позволили достичь желаемых результатов.

Одной из главных ошибок гидролесомелиорации является неправильный выбор объектов. В мелиоративное строительство было вовлечено много земель с бедными почвами. Для того чтобы эти ошибки не повторялись в будущем, необходимо научиться правильно определять лесорастительные условия и оценивать потенциальное плодородие земель гидролесомелиоративного фонда, а так же устанавливать достигнутый после осушения лесоводственный эффект.

В настоящее время крупномасштабные работы по лесомелиорации приостановлены.

В ходе работы планируется практически закрепить теоретические навыки работы с помощью топографического плана в горизонталях, плана насаждений и таксационных описаний по планировке и строительству осушительной сети.



Исходные данные для проектирования

Республика Карелия.Средняя зона. Сегежа.

Топографический план в горизонтали в М 1:10 000

Цель осушения: Повышение производительности лесов

Тип леса: ельник осоко-сфагновый.

Почвогрунты:

Глубина торфа - 0.6 м

Степень разложения торфа - 40 %

Зольность торфа - 8.0 %

Ботанический состав торфа - осоковый

Плотность торфа - плотный

Подстилающий грунт - глина

Таксационная характеристика насаждения

Состав: 7Е 2С 1Б

Класс бонитета: Vа

Класс возраста: VIII (плохая отзывчивость)

Полнота: 0.8

Густота: 600 шт/га

Средний диаметр: 28 см.

Диаметр и кол-во пней

20-30 см 300 шт/га

Глубина грунтовых вод: 0.1 м

10. Водосборная площадь магистрального канала или транспортирующего собирателя 500 га.



1. Характеристика объекта осушения

1.1 Местоположение объекта осушения

Данный объект по лесорастительному районированию относится к зоне средней тайги, по мелиоративному районированию - к зоне северной Карелии (территории находящиеся севернее г.Медвежегорска).

Данный объект осушения находится в Сегежском лесхозе (Медвежьегорский район).

Лес произрастает на переувлажненной почве, поэтому нуждается в постоянном регулировании водного режима.

1.2 Характеристика гидролесомелиоративного фонда (ГЛМФ)

Объектами осушения в лесном хозяйстве являются земли гидролесомелиоративного фонда (ГЛМФ). Это переувлажненные земли лесного фонда, водно-воздушный режим которых выступает в качестве основного экологического фактора, ограничивающего рост древесной растительности, и поэтому нуждающийся в постоянном или временном регулировании водного режима с целью улучшения их использования, когда это хозяйственно целесообразно с учетом лесоводственно-мелиоративных, природоохранных, технико- экономических т других требований.

ГЛМФ можно разделить на основной и временный. К основному относятся земли постоянного и периодического переувлажнения, нуждающиеся в постоянном регулировании водного режима; к временному - вырубки и гари, нуждающиеся в регултровании водного режима в период восстановления леса.

ГЛМФ - величина непостоянная. Она может увеличиваться с интенсификацией лесного хозяйства и развитием мелиоративной науки.Анализ ГМЛФ необходим для обоснованного принятия решения об осушении и об очередности строительства объектов.

Лесоводственная эффективность осушения оценивается по величине дополнительного текущего прироста древесины. Она зависит от плодородия осушаемых земель, поэтому группы эффективности осушения приурочены к определенным группам типов леса и условиям местопроизрастания.

Величина дополнительного текущего прироста после осушения зависит от географического положения объекта осушения. С продвижением на север она уменьшается. В Карелии такая тенденция установлена Г.Е.Пятецким.

Эффективность гидролесомелиорации зависит от возраста осушаемых древостоев. Чем старше деревья, тем слабее они отзываются на мелиорацию. Деревья в раннем возрасте лучше отзываются на улучшение водного режима почв. С лесоводственной точки зрения в первую очередь следует осушать наиболее молодые насаждения. Однако в этом случае может увеличиться срок окупаемости объекта.

Важным показателем, который влияет на продолжительность срока окупаемости гидролесомелиоративных работ является доля болот в осушаемом ГЛМФ. С экономической точки зрения целесообразнее осушать покрытые лесом площади.

1.3 Объекты ГЛМФ

К первоочередным объектам гидролесомелиорации относятся земли ГЛМФ первой и второй групп эффективности осушения. Там могут быть получены наилучшие результаты. Во вторую очередь следует осушать сосняки сфагновые и верховые болота на неглубоких торфах.

Земли четвертой группы эффективности осушения в Карелии можно включать в ГЛМФ, если они расположены в лесопарковой зоне или вдоль автомобильных дорог для повышения устойчивости насаждений против выбросов газов.

При назначении объектов под осушение надо учитывать мощности строительных организаций и реальные возможности лесохозяйственных предприятий по освоению осушаемых площадей. Планировать объемы лесоосушительных работ следует с учетом возможности проведения всего комплекса гидролесомелиоративных мероприятий.

Решение о проведении гидролесомелиоративных работ принимается с использованием таблицы 1 .

Таблица 1.

Категория переувлажненных земель лесного фонда, лесоводственная эффективность и рекомендуемый способ их осушения

Группы типов леса и условий местопроизрастания	Группа эффективности осушения	Категория ГЛМФ	Основной метод и способ осушения
1	2	3	4
1. Леса болотно-травяные на торфянисто-, торфяно-перегнойных и торфяных почвах низинного типа заболачивания и низинные болота: а) хвойные б) лиственные	1 2	основной	Коренное осушение постоянными каналами
2. Леса травяно- и долгомошно-сфагновые на торфянисто-подзолистых, торфянисто- и торфяно-глеевых и торфяных почвах переходного типа заболачивания и переходных болот	2	2	То же
Сосновые сфагновые леса на верховых и верхово-переходных торфах и верховые болота с глубиной торфа: -менее 1 м. более 1 м. при уклоне поверхности - более 0.0025 - менее 0.0025	3 4 5	3 4 5	То же То же То же
4. Леса долгомошно-черничные влажные на слабооторфованных и грубогумусных минеральных гидроморфных повчах.	4	4	То же
5.Вырубки, гари и молодняки преимущественно на суглинистых почвах временного переувлажнения после удаления древостоя.	-	Временный	Поверхностное осушение временными каналами и бороздами

Данный объект по типу леса-ельник осоко-сфагновый, он относится ко 2 группе типов леса (таблица 1 ), что соответствует 2 группе эффективности осушения, категория ГЛМФ - основной, метод и способ осушения - коренное осушение постоянными каналами.



2. Выбор методов и способов осушения, конструкции осушительной сети

Проектировать осушительные системы следует с ечетом причин заболачивания. Источниками поступления воды на землю ГЛМФ могут быть:

а) атмосферные осадки;

б) поверхностные воды,притекающие с окружающего водосбора;

в) грунтовые воды,притекающие с окружающего бассейна;

г) грунтовые воды, выклинивающиеся под напором из подстилающих слоев грунта;

д) воды половодий и паводков рек,ручьев и озер.

2.1 Методы осушения

Осушительная система должна воздействовать на водные режим переувлажненных почв. Вид такого воздействия называется методом осушения. Существуют следующие методы осушения:

- ускорение поверхностного стока;

-понижение уровня грунтовых вод;

-предохранение территории от затопления водами поверхностного стока с окружающего водосбора;

-предохранение территории от затопления водами грунтового стока с окружающего водосбора;

- предохранение территории от затопления водами половодий и паводков рек и озер;

-увеличение расхода влаги на эвапотранспиацию.

Метод осушения зависит от типа водного питания. В случае присутствия нескольких причин заболачивания следует применять различные методы осушения в комплексе.



2.2 Способы осушения

Способом осушения называется система технических приемов и лесохозяйственных мероприятий, направленных на регулирование водного режима почв. Каждому методу соответствуют свои способы осушения.

Для ускорения поверхностного стока проводят бороздование и ликвидируют непроточные депрессии.

Понизить уровень грунтовых вод можно путем устройства открытых регулирующих каналов или закрытых-дрен.

Предохранение территории от затопления водами поверхностного и грунтового стока осуществляется устройством ограждающих каналов: нагорных - для перехвата поверхностных вод и ловчих - для грунтового стока.



3. Определение расстояния между регулирующими каналами

В последний период мелиоративного строительства, лесоосушительные системы проектировались в соответствии с техническими указаниями 1955, 1962, 1971 годов.

В 1977 году были разработаны региональные правила строительства осушительных систем для Карелии.

Последние общесоюзные правила были разработаны в 1986 году. В каждом новом руководстве изменялось в сторону уменьшения расстояние между регулирующими каналами. Впервые введен лесоводственный метод для определения расстояний между каналами в 1986 году.

Осушительная сеть должна обеспечить норму осушения, то есть такое минимальное понижение уровня почвенно-грунтовых вод в наименее осушенной зоне между осушителями, которое обеспечит достижение оптимального (исходя из поставленных задач) водно-воздушного режима. Такое положение почвенно-грунтовых вод достигается при определенных параметрах осушительной сети.

В России лесные земли, как правило, осушаются глубокими (около 1м) каналами, а основным нормативом при проектировании осушительной сети является расстояние между осушителями. В Таблице 2 приведен базовый вариант, на основе которого рассчитывают расстояния между осушителями для конкретного региона путем ввода соответствующего поправочного коэффициента. Эти коэффициенты для всех районов нашей страны указаны в “Руководстве по осушению лесных земель”. Для южной Карелии такой коэффициент равен 0.85; для средней - 0.80.

При глубоком залегании водоупора (более 3м), а также при дополнении регулирующей сети бороздами расстояния между осушителями могут быть увеличены на 20%.

При грунтово-напорном водном питании расстояния между осушителями уменьшают на 20-30%.

Таблица 2.

Базовые расстояния между осушителями при установившейся глубине 1,0 м.

Тип леса	Расстояние между осушителями, м, обеспечивающие
	Максимальную продуктивность насаждений	Максимальную рентабельность осушения
1	2	3
Ельник болотно-травяной	75	150
Сосняк болотно-травяной	80	160
Ельник долгомошный	65	120
Ельник травяно-сфагновый	60	120
Сосняк травяно-сфагновый	70	120
Сосняк по переходному болоту	60	100
Сосняк долгомошный	80	120
Сосняк сфагновый	55	110
Сосняк по верховому болоту	40	60

Тип леса объекта осушения ельник осоко-сфагновый, он относится к 2 группе типов леса(таблица 1), максимальная рентабельность осушения из таблицы = 120

120*0,80=96 м. (т.к. поправочный коэффициент для средней Карелии равен 0,80) - это базовое расстояние между осушителями. При проектировании осушительной сети в плане расчетные расстояния между осушителями могут изменяться в пределах ±10%.



4. Правила размещения осушительной сети в горизонтальной плоскости

Расположение осушительной сети в плане зависит от целей мелиорации, типа и интенсивности водного питания, типа торфяной залежи и подстилающих грунтов, рельефа и конфигурации осушаемого участка, наличия на объекте коммуникаций, сооружений, квартальных просек, существующих каналов. Будучи составной частью осушительной системы, осушительная сеть должна быть увязана с остальными ее элементами.

Направление движения поверхностных вод обусловлено рельефом местности. В большинстве случаев и грунтовые воды движутся в том же направлении. Осушительная сеть должна перехватывать потоки поверхностных вод и грунтовых вод и сбрасывать их в водоприемник.

Регулирующая сеть предназначена для сбора избыточных вод с осушаемого участка. Осушители должны быть параллельны между собой, длина их не должна превышать 1500м. Следует проектировать осушители так, чтобы они не пересекали квартальные просеки. Между верховьем осушителей и смежным проводящим каналом проектируются разрывы, которые используются в качестве проездов. Сопряжение каналов регулирующей сети с собирателями в плане проводится под углом 60-90°.

Проводящие каналы должны удалять воду с осушаемых участков без затопления их в вегетационный период. Они располагаются по самым низким отметкам поверхности земли. На участках с плавным уклоном поверхности без выраженных тальвегов и лощин проводящую сеть следует проектировать в зависимости от удобства размещения в плане регулирующей сети. Проводящие каналы должны иметь как можно меньше пересечений с дорогами, линиями связи и электропередач, другими коммуникациями. Сопряжение магистрального канала с водоприемником проектируется под углом 45-60°, а собирателей с магистральными каналами - под углом 60-80°. При больших углах проектируются закругления.

Ограждающая сеть чаще всего состоит из нагорных и ловчих каналов. Нагорные каналы строят по границам осушаемых участков. В зависимости от условий поступления воды с водосбора на осушаемую площадь их проектируют сплошными или прерывистыми.

Для ограждения осушаемого участка от притока грунтовых или грунтово-напорных вод проектируют ловчие каналы. При заболачивании территории напорными водами каналы проектируют по линиям наиболее высоких напоров. Ловчие каналы приурочивают к зоне наиболее высокого стояния грунтовых вод.

Каналы осушительной сети целесообразно приурочивать к существующим просекам и дорогам. Около квартальных просек их следует располагать с нагорной стороны. Вдоль дороги лучше устраивать каналы с двух сторон для ее защиты от притока воды и уменьшения числа мостов.

Встречающиеся на осушаемых участках небольшие водоемы следует сохранять в природоохранных целях. Для этого каналы проектируют в обход водоемов.

Проектирование осушительной сети следует начинать с водоприемника (в случае необходимости его регулирования), затем намечают проводящую сеть и в последнюю очередь - регулирующую.

Предварительное расположение каналов осушительной сети намечается прямо на топографических картах или на аэрофотоснимках. В курсовом проекте - на топографическом плане в горизонталях. При выносе трас каналов в натуру местоположение каналов уточняется, и сведения об их плановом размещении заносят в трассировочные и пикетажные журналы. По данным этих журналов вычерчивается окончательный план осушительной сети. Отношение общей длины каналов к осушаемой площади характеризует густоту осушительной сети (м/га). В проекте она вычисляется отдельно для проводящей и регулирующей сети и для всей осушительной сети в целом.



5. Проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости

Сохранность и эффективность работы каналов осушительной сети во многом зависит от соблюдения норм проектирования. В первую очередь это относится к таким параметрам, как глубина канала, коэффициенты откосов и уклоны дна.

Глубина осушительной сети устанавливается в зависимости от почвенно-грунтовых условий с учетом влияния осушения на рост леса.

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП) - глубина осушительных каналов равна 1м после осадки торфа.

Если мощность торфа меньше глубины канала, то указанные величины пропорционально уменьшаются. Минеральные грунты не оседают. Глубина проводящих каналов должна быть больше глубины осушителей, чтобы вода из осушителей не заливала собиратели.

Для гидравлически не рассчитываемых каналов глубина собирателей должна быть на 10-15 см. больше, чем осушителей.

При водосборной площади более 500 га увеличение глубины собирателя определяется гидрологическими и гидравлическими расчетами.

5.1 Определение глубины каналов

Вслед за сбросом запасов воды, поверхность торфяников оседает - это происходит вследствие понижения уровня грунтовых вод, верхние слои становятся более плотные, значительно уменьшается их объём, они увеличивают давление на нижние слои.

Положительные стороны осадки торфа:

1) Повышение концентрации питательных элементов в объеме почвы;

2) Корни растений достигают более плодородных нижележащих слоёв торфа;

Отрицательная сторона - происходит уменьшение глубины канала, но этот момент легко учесть.

Принятая в нашей стране схема осушения лесных земель предполагает глубину осушителей после осадки торфа около одного метра. Для компенсации осадки торфа, проектную глубину каналов надо увеличить: в плотных торфах - на 10-15% , в торфах средней плотности - на 15-20%, в торфах средней рыхлости - на 20-25%, в рыхлых торфах - на 25-40%. Если мощность торфа меньше глубины канала, тогда надо рассчитать осадку органического грунта и прибавить к этой величине один метр.

При впадении одного канала в другой в младшем канале не должно быть подпора воды. Для этого старший канал должен быть глубже, чем младший, на величину меженного горизонта воды в первом. Для гидравлически рассчитываемых каналов глубина бытового наполнения определяется расчетом. Для гидравлически не рассчитываемых каналов глубина собирателей принимается на 5-10 см больше глубины осушителей, а глубина магистральных каналов на 10-25 см больше глубины собирателей.

Нагорные каналы проектируются не глубже 1.3 м, в целях исключения отрицательного влияния на водный режим окружающих суходолов.

Глубина ловчих каналов зависит от положения водоупора. Их следует закладывать там, где грунтовые воды подходят ближе к поверхности земли. В природоохранных целях глубину ловчих каналов проектируют не более 2.0 м.

На данном объекте осушения торф - плотный, поэтому для компенсации осадки торфа, проектную глубину каналов надо увеличить на 10-15 %, => проектная глубина осушителя с учётом усадки торфа равна 1,12 м., а собирателя 1,22 м (глубже на 5 %, чем осушитель).

5.2 Определение коэффициентов откоса

В целях обеспечения устойчивости боковых стенок каналов откосы делают наклонными. Крутизна откосов выражается коэффициентом - m, который равен отношению горизонтальной проекции откоса к глубине канала:

m=l/Т ,

где m - коэффициент откоса;

l - горизонтальная проекция откоса;

T - глубина канала.

Крутизну откосов проектируют в зависимости от вида грунта, категории и глубины каналов.

Таблица 3

Коэффициенты откосов каналов.

Вид грунта	Коэффициенты откосов
	Для осушителей	Для проводящих и оградительных каналов глубиной , м	Для водоприёмников
		0.8-1.5	Более 1.5
1	2	3	4	5
Глина	0.75-1.00	1.00-1.25	1.25	1.25-1.25
Суглинки: Лёгкий Средний Тяжёлый	1.25-1.50 1.00-1.25 1.00	1.50 1.25 1.00-1.25	1.50-1.75 1.25-1.50 1.25-1.25	1.75-2.00 1.50-1.75 1.50-1.75
Супеси	1.50	1.50	1.50-1.75	1.75-2.00
Песок мелкозернистый, насыщенный водой, плывун Песок среднезернистый Песок крупнозернистый	Необходимо крепление подводной части с коэфф. Откосов в верхней части 2.00 2.00-2.50 2.25-3.00 2.75-3.00
	1.00 1.25-1.50	1.50-1.75	1.75-2.00 1.50-2.00	2.00-2.50 2.00-2.25
Торф осоковый: Слабо разложившийся Хорошо разложившийся	0.50 0.75	0.50-0.75 0.75-1.00	0.75-1.00 1.00-1.25	1.00-1.25 1.25-1.50
Торф сфагновый: Слабо разложившийся Хорошо разложившийся	0.50 0.75	0.50-0.75 0.75-1.00	0.75-1.00 1.00-1.25	1.00-1.25 1.25-1.50
Торф древесный: Слабо разложившийся Хорошо разложившийся	1.00 1.00-1.25	1.00 1.25-1.50	1.00-1.25 1.50-1.75	1.25-1.50 1.50-1.75

Коэффициенты откосов зависят от способа производства работ и применяемых механизмов. При устройстве каналов экскаваторами нарушается связь грунтов и поэтому проектируются более пологие откосы (с увеличением на 0.25- 0.50). При строительстве каналов фрезерными канавокопателями в торфяных грунтах со степенью разложения до 40-45% допускается уменьшение коэффициента откоса до 0.25. При устройстве борозд и неглубоких осушителей (глубиной до 0.7м) плужными канавокопателями в песчаных грунтах допускается уменьшение коэффициента откоса до 0.75-1.00.

В случае прорезания каналом разнородных грунтов проектируют сложный откос, где нижняя часть пологая, а верхняя - крутая. Для регулирующей сети при слое торфа более половины глубины канала можно проектировать откос по торфяному грунту, а при слое торфа менее половины глубины канала - по минеральному грунту. Исключение составляют песчаные грунты, где откосы проектируются по нижнему грунту при заглублении в него канала более чем на 25см.

Нагорные каналы устраиваются с более пологими верховыми откосами (2.0-3.0, а в местах концентрации стока до 5.0).

На данном обьекте осушения коэффициент откоса для собирателя и осушителя равен 0,75(таблица 3).



5.3 Уклоны дна каналов

Скорость воды в канале определяется уклоном дна. Уклоны дна как правило соответствуют уклонам поверхности.

При больших скоростях воды происходит размыв канала, при малых происходит заиление. Уклоны дна проектируются в определенных пределах.

Таблица4.

Уклоны дна каналов осушительной сети.

Вид канала	Допускаемый уклон	Оптимальный уклон
собиратели	0.0003-0.005	0.002-0.005
осушители	0.0003-0.02	0.0008-0.02

i=h/L ,

где i- уклон;

h- превышение;

L - расстояние.

i1 = 0.4/600 = 0.0008, h₁=0.4м l₁=600м

i2 = 0.6/400 = 0.0015, h₁=0.6м l₁=400м

icp= i1 +i2 / 2

Средний уклон = 0.0011%

Данный уклон является оптимальным, как для собирателей, так и для осушителей.

5.4 Построение продольного профиля канала

Порядок проектирования продольных профилей каналов:

1) проектирование осушителей;

2) определение их глубины;

3) определение глубины собирателя;

4) проектировка всего канала.

Проектирование продольных профилей начинается с младших каналов. Затем составляются профили старших каналов, на которых отмечают места впадения младших каналов и положение их дна. При подтоплении проводящих каналов их проектируют первыми.

Продольные профили строят на миллиметровой бумаге. Горизонтальный масштаб принимают равный масштабу плана осушительной сети 1:5000 или 1:10000, вертикальный соответственно - 1:50 или 1:100.Продольный профиль состоит из двух частей: вверху - чертеж, внизу - таблица.

Построение продольного профиля производится в следующей последовательности. В начале в таблицу заносят номера пикетов, плюсовые точки, глубину торфа, характеристику почвогрунтов. Выписывают отметки поверхности земли. Затем на чертеже строят линию поверхности земли. Для этого отметки пикетов и плюсовых точек откладывают в выбранном масштабе против пикетов и плюсовых точек от верхней линии таблицы, которая одновременно является и условным горизонтом. На профиле обозначается граница минерального и органического грунта. Так как при изысканиях ведется измерение глубины торфа до 3 метров, то линия поверхности земли должна быть не ближе 4см от верхней графы таблицы при вертикальном масштабе 1:100 и не ближе 8см при вертикальном масштабе 1:50. На чертеже также указывается имя, точка сопряжения и положение дна старшего канала или название водоприемника и положение горизонта воды в нем.

С учетом всей информации, обозначенной на профиле, проектируют дно канала. Для этого сначала по ординатам от точек поверхности земли откладывают расстояния, равные проектной глубине канала, то есть дублируют линию поверхности земли на проектной глубине, а затем сглаживают эту линию за счет незначительного уменьшения или увеличения глубины на отдельных участках канала. Дно проводящего канала проектируют с учетом глубины каналов, которые впадают в него. Положение дна каждого младшего канала в местах сопряжения должно быть выше старшего канала на величину меженного горизонта воды в последнем.

После проведения линии дна заполняются остальные графы таблицы. Уклоны дна равны отношению разности отметок дна канала в точках перелома проектной линии и расстояния между этими точкам. Скорости движения воды в каналах должны быть такими, чтобы не происходило ни размыва ни заиления русла. Такие скорости обеспечиваются определенными уклонами дна каналов, для осушителей от 0.0003 до 0.02 и для проводящих каналов от 0.0003 до 0.005. При проектировании более крутых уклонов надо предусматривать крепление дна и откосов каналов. Отметки дна в переломных точках определяют графическим способом. На остальных пикетах и плюсовых точках они рассчитываются. Для этого величину уклона дна умножают на соответствующее расстояние и полученную величину превышения приплюсовывают к отметке на предыдущем пикете. Отметки определяют с точностью до 0.01м, уклоны дна - до двух значащих цифр.

Глубина канала = отметка поверхности - отметка дна

Продольный профиль состоит из 2-х частей: вверху - схематическое изображение профиля канала, внизу - таблица, с информацией о параметрах, в ней указываются следующие данные:

1) номера пикетов;

2) расстояния между пикетами;

3) отметки поверхности;

4) глубина торфа;

5) проектируемые уклоны дна;

6) проектные отметки дна;

7) объём выемки;

8) вид грунта;

9) ширина канала по верху;

10) глубина канала;

Каналы осушительной сети обычно строят трапецеидальной формы. Ширину такого канала по верху рассчитывают по формуле:

В= в + 2mТ,

где: В - ширина канала по верху, м;

в - ширина канала по дну, м;

m - коэффициент откоса;

Т - проектная глубина канала, м

Эта формула действует в тех каналах, где толщина торфяного слоя больше глубины канала. В данном случае толщина торфяного слоя больше глубины канала, поэтому расчеты ведутся по следующим формулам для осушителя на нулевом пикете:

Bос = 0.4+2Ч1Ч0.52 = 1.44 м

Bсоб = 0,4+2Ч1.25Ч0.52 = 1.7 м

Объем выемки грунта вычисляют между каждой парой соседних пикетов по формуле:

V=(F₁+F₂)/2 Ч L ,

Где V- объем выемки между пикетами, м³;

F₁ и F₂ - площади поперечных сечений канала на двух соседних пикетах, м²;

L- расстояние между этими пикетами, м

Площадь поперечного сечения канала вычисляют как площадь трапеции:



S=(b+В)/2 ЧТ,

где S- площадь поперечного сечения канала, м²;

В - ширина канала по верху, м;

b - ширина канала по дну, м;

Т - проектная глубина канала, м.

Пример: V= (1.6+1.6)/2Ч600=960

Sнтр+Sвтр=S

Sнтр=(0.4+1.4)/2Ч0.52=0.47

Sвтр=(0.4+2.3)/2Ч0.52=1.45

S=0.47+1.45=1.92

5.5 Построение поперечного профиля канала

Форма поперечного сечения мелиоративного канала зависит от грунта и величины пропускаемого расхода воды. Чаще всего применяются трапецеидальная и сложная формы. Первая - в однородных грунтах, вторая - в сложных. Крупные каналы строят с поперечным сечением, близким к параболическому.

В курсовом проекте надо начертить поперечные профили для регулирующего и проводящего каналов на нулевых пикетах. На профилях указываются все элементы и параметры каналов (рисунок 1). Вычерчивают профиль в масштабе 1:50.



Рисунок 1. Поперечный профиль собирателя N-10 на ПК 0

1-бровки; 2-берма; 3-кавальер; 4-сточная воронка; в-ширина канала по дну,м; В-ширина канала по верху,м; Т-проектная глубина канала,м; m - коэффициент откоса.



6. Гидрологические расчеты

Гидрологическими расчетами определяется количество воды, стекающее с водосборной площади. Гидравлическим расчетом определяется количество воды, которое может вмещать в канал.

Для нормальной работы осушительной сети каналы и сооружения на осушительной сети должны вмещать в себя все стекающие с водосборной площади воды при определенной глубине их наполнения.

Гидрологические и гидравлические расчеты проводятся для:

- каналов осушительной сети при водосборной площади более 500га;

- трубопереездов;

- дренажей;

- водоприемников (ручьи).

Гидрологические и гидравлические расчеты проводятся для периода весеннего половодья на предмет устойчивости каналов к размыву по поверочным максимальным расходам. В меженный период (самая минимальная водность) проводятся расчеты на заиление каналов по поверочным минимальным расходам. В период летне-осенних паводков проводятся расчеты для определения размеров каналов по расчетным средним расходам.

Места проведения расчетов:

1) в устьях каналов;

2) при уменьшении водосборной площади на 20%;

3) до и после впадения каждого гидравлически рассчитываемого канала.

Расчётные модули стока определяем по методу А.Д. Дубаха для средневысоких летних вод (период летне-осенних паводков):



Q1 = q * F

где: Q₁-расход воды, м³/с

q - модуль стока

F-площадь водосбора (200 га);

гидролесомелиоративный осушение земля

где: q - модуль стока;

F-площадь водосбора (500 га);

i - средний уклон поверхности водосбора (0.002);

k - коэффициент прихода и расхода влаги (в лесной зоне 1.2-2.0, в расчете 1.5)

q = 0,59

Q1 = 0,59 * 500 =0,3 м³



7. Гидравлический расчёт

Q₂=WЧV_ср. ,

где, Q2 - расход воды, м³/с ;

W - площадь живого сечения, м²;

V_{ср .}- средняя скорость потока, м/с.

W= (в+m*hр)* hр,

Где W - площадь живого сечения, м²

в- ширина канала по дну, м;

hр- расчетная глубина воды в канале, м;

m- коэффициент откоса.

h р= h2+1=0,62+0,08=0,7 м

1 = h1. - Ос.торфа - 0,4 = 0,6 - 0,12 - 0,4 =0,08 м

W (S)=Sнтр+Sвтр=0,65+0,14=0,79 м²

Sнтр=(b+В)/2 Чh2=(1,7+0,4)/2*0,62=0,65

Sвтр=(b+B)/2*1=(1,86+1,7)/2*0,08=0,14

Смоченный периметр рассчитывается по формуле:

В данном случае канал имеет простой профиль, поэтому:

Х1= 0,4 + 2 * 0,62 * 1,6 = 2,38 м

Х2=2*0,6*1,4=1,7 м

Х=Х1+Х2=2,38+1,7=4,08 м

Гидравлический радиус R находится по формуле:

,

Где W - площадь поперечного сечения, м²

X - смоченный периметр, м.

W = (B + в /2)*h,

В = в + m*hр = 1,7 + 2*1*0,08 = 0,14 м

W= 0,79 м²

R = 0,79/4,08 = 0,19 м

Для приближенных расчетов скоростной коэффициент можно определить по формуле Базена:

,

Где С - скоростной коэффициент;

y - коэффициент шероховатости русла (в расчётах принимаем равным 1,3);

R - гидравлический радиус,м.

С = 87/(1 + 1,3/) = 87 / 5.29 = 16,4

Скорость течения воды рассчитывается по формуле Шези:

,

Где V - скорость течения воды, м/сек;

C - скоростной коэффициент;

R - гидравлический радиус,м;

i - уклон дна водотока.

Vcр = 16,4* = 0,28 м/с

Q2 = 0,79*0,28 =0,22 м³/с

Q₁> Q₂ - это значит, что воды вытекает больше,чем может содержаться в водоприемнике, поэтому система работает неправильно.



8. Расчет трасс

При продольной разработке выемки экскаваторами ширина трассы определяется по формуле:

b_тр= b+b₁+b₂+b₃ ,

где: b_тр - ширина трассы, м;

b - ширина канала по верху, м;

b₁ - ширина полосы стены леса до канала, принимается равной 1-2 м ;

b₂ - ширина бермы между каналом и кавальером (равна глубине канала), м;

b₃ - ширина кавальера (обычно 3м), м.

Рисунок 2. Поперечный профиль трассы с регулирующим каналом (или проводящим).

Для осушителя:

b_{тр о.}= 1 + 2,34 + 1,12 + 3 = 7,46 м

Для собирателя

b_{тр с.}=1 + 2,9 + 1,22 + 3 = 8,12 м

Ширина трассы под дорогу рассчитывается следующим образом:

В_{тр д.}=2b1+2b2+b3+b4 ,

где b_{тр д.} - ширина трассы, м;

b1 - ширина полосы от стены леса до канала (1-2 м);

b2 - ширина бермы между каналом и дорогой, м;

b3 - ширина осушителя на границе верхнего и подстилающего грунтов, м;

b4 - ширина собирателяна границе верхнего и подстилающего грунтов, м;

Рисунок 3. Поперечный профиль трассы под дорогу с двумя каналами

b_{тр д.}= 2*1+2*4+2,34+2,9+4,5=19,74 м

Площадь трассы под рубку:S_тр = В_тр Ч L_тр , где

S_тр- площадь трассы, м²;

L_тр- длина трассы, м.

1) площадь магистральной трассы:

S _трм = B тр д*L,

Где B тр д - поперечный профиль трассы,

L- длина дороги

S= 3000*19,74=59220 м² =5,9 га

2) площадь трасы собирателей:

S _{тр с} = 4950*8,12 = 40194 м² = 4 га

3) площадь трассы осушителей:

S _{тр о} = 61740*7,46 =460580,4 м² = 46 га

Общая площадь под трассы вычисляется, как сумма площадей Se = S _{тр о.}+ S _{тр с.}+ S _трм = 5,9+4+46=55,9 га.



9. Расчет земляных работ

Объем земляных работ по каналам рассчитывается между каждой парой пикетов и указывается на продольном профиле. Суммируя результаты, полученные между пикетами, определяют общий объем выемки по каналу.

В проекте продольные профили составляются только для двух каналов, поэтому для того, чтобы вычислить объем выемки по всем каналам, сначала надо рассчитать объем выемки тех каналов, для которых составлены продольные профили, и по ним рассчитать объем выемки на 1 погонный метр для проводящей и для регулирующей сетей. А затем рассчитывается объем выемки для тех каналов, для которых не проектировались продольные профили. Он будет равен объему выемки на 1 пог. м, умноженному на длину каналов.

Необходимое количество землеройной техники для строительства осушительной сети рассчитывается по формуле:

где: N- количество землеройной техники, шт;

W-объем земляных работ, м³;

H_c-норма выработки на один механизм за смену, м³/см;

K- количество смен за период строительства, шт.

Предполагается, что осушительная сеть должна быть построена за один год при односменной работе. Количество дней в году на строительстве каналов - 200.

На данном объекте:

Объем выемки для собирателей

1862/1000 = 1,82 м³/пог.м.

W_{по пров. сети} = 1,82*8910 = 16 216,2 м³

Объем выемки для осушителей

1633/990 = 1,65м³/пог.м.

W_{по осуш. сети} = 1,65*63740 = 105 171 м³

Общий объем земляных работ регулирующей и проводящей сетей:

W_общ = W_{по пров. сети} + W_{по осуш. сети} = 16 216,2 + 105 171 = 121 387,2~ 121 387 м³

Норма выработки на один механизм 150 м³/смен (H_c)

Количество смен за период строительства 200 смен (K)

N = 121 387/150*200 = 4 шт

Т.е. для строительства необходимо 4 шт. экскаваторов.



10. Расчет эффективности лесоосушительных мероприятий

Проведение лесоосушительных мероприятий повысит прирост и улучшит эстетическое состояние насаждений, растущих на избыточно увлажненных землях, улучшит условия ведения лесного хозяйства и позволит включить в хозяйственное освоение все площади внутри мелиоративного фонда, доступ к которым раньше был затруднен. Такие изменения определяются понятием общехозяйственной эффективности осушения. Лесоводственная эффективность осушения оценивается по величине дополнительно выращенной древесины и выражается в м³/га.

Определение дополнительного прироста осушенных насаждений производится следующим образом. По таблице 7 отыскивается величина дополнительного прироста для соответствующей породы при полноте насаждения 0,7. Если осушаемое насаждение имеет другую полноту, то вводится поправочный коэффициент.

Полученное значение прироста умножается на долю участия породы в составе насаждения. Общий дополнительный прирост на всей осушаемое площади определяется путем умножения результата, полученного на 1 га, на покрытую лесом площадь. Трассы каналов и проезды из расчета исключаются.

Данный объект относится к 5-ой группе эффективности (т.к. её нет, рассчитываем по 4) осушения, состав по породам 10С, VI класс возраста, полнота 0,5. Поправочный коэффициент = 0,81.

Ддес. = Т*Кс*Кп*Sп.л.,

Где Д1дес. - лесоводственная эффективность;

Т - дополнительный текущий годичный прирост древостоев после осушения, м³/га;

Кп - поправочный коэффициент( 0,81);

Кс - доля участия породы в составе насаждения; Кс = 1, т.к. состав по породам 10С;

Sп.л. - площадь, покрытая лесом.

Sп.л.= Sобщ. - Sзан. = 600 - 55,9 = 544,1 га ,

Где: Sобщ. - общая площадь объекта, га;

Sзан. - площадь, занятая под осушительной сетью, га;

Д1дес.ель = 0,8*0.7*1.11*544.1=338,2м³/га;

Д1дес.сосна = 0,8*0.2*1.09*544,1 = 94,9 м³/га;

Д1дес.береза = 0,8*0,1*1,08*544,1 = 47 м³/га.

Д2дес.ель = 1,3*0.7*1.11*544.1=549,6м³/га;

Д2дес.сосна = 1,3*0.2*1.09*544,1 = 154,2 м³/га;

Д2дес.береза = 1,3*0,1*1,08*544,1 = 76,4 м³/га.

Д3дес.ель = 1,0*0.7*1.11*544.1=422,8м³/га;

Д3дес.сосна =1,0*0.2*1.09*544,1 = 118,6 м³/га;

Д3дес.береза = 1,0*0,1*1,08*544,1 = 58,8 м³/га.

Расчет общего дополнительного прироста даёт возможность оценить то, как древостой отвечает на осушение, т.е. в данном случае проведение лесоосушительных мероприятий повысило производительность древостоя.



Заключение

Проект лесоосушения разрабатывался на основе топографических, лесоводственных, почвенно-грунтовых, и гидрологических изысканий.

В процессе разработки были построены продольные профили осушителя и собирателя, поперечные профили осушителя и собирателя, Топографический план осушения объекта.

Также было определено: площадь, занятая под трассами каналов, дрог и проездов; протяженность осушительной сети; густота осушительной сети; объемы выемки грунта; потребное количество механизмов на земляных работах; ежегодный лесоводственный эффект за первое, второе и третье десятилетия.



Список использованной литературы

1. Гидролесомелиорация: Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности (2604) «Лесное хозяйство»./ПГУ; Сост.А. Н. Харитонов. Петрозаводск.1997.,34с.

2.Писарьков Х.А. и др. Гидротехнические мелиорации лесных земель. Изд. 3-е, перераб. М.,”Лесная пром-сть”, 1978. 248 с.

Размещено на Allbest.ru

...