Разработка открытой осушительной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Многосторонним и высокоэффективным средством преобразования заболоченных лесов является лесоосушительная мелиорация, позволяющая повысить продуктивность лесов, улучшить качество древесины, транспортно-эксплуатационные условия, естественное и искусственное возобновление леса, санитарно-гигиенические и эстетические условия.

Успех лесоосушения во многом зависит от правильного проектирования осушительных систем, при котором должен использоваться опыт научно-исследовательских, проектных и производственных организаций. Осушение лесных земель имеет ряд особенностей относительно осушения торфяников или сельскохозяйственных угодий.

Лесные земли осушают открытыми каналами. Глубину осушителей принимают равной 0,7-1,0 м на минеральных и заболоченных землях (с глубиной торфа до 0,5 м); 1,0-0,2 м - при большой глубине торфа (после его осадки). Расстояние между осушителями принимают 100-250 м в зависимости от типа леса, уклона поверхности и др.

При расположении каналов в плане, кроме рельефа, учитывают расположение квартальных просек. Каналы приурочивают к просекам. Вдоль каналов устраивают дороги.

Основной расчетный период послепаводковый, поверочный - летнепаводковый. Осушение должно обеспечить снижение уровня грунтовых вод на норму осушения.

Опыт эффективного осушения лесов и болот, рационального использования переувлажненных земель с торфяными почвами и болотами, вовлечения таких земель в лесохозяйственный оборот обеспечивает получение дополнительного прироста древесины [1].

Целью данного курсового проекта является разработка открытой осушительной сети для повышения продуктивности ельника болотно-разнотравного, произрастающего на болоте низинного типа.

1. Обоснование мелиоративных мероприятий

1.1 Экологические условия района местонахождения объекта

Местонахождение проектируемого объекта осушения: ГЛХУ «Могилевский лесхоз».

ГЛХУ «Могилевский лесхоз» расположен в северной части Могилевской области на территории Белыничского, Быховского, Могилевского, Шкловского, Дрибинского административных районов и на землях г.Могилева.

Лесхоз состоит из 10 лесничеств: Могилевское, Любужское, Чемерянское, Фащевское, Шкловское, Заходское, Вендорожское, Вильчицкое, Говядское, Досовичское и 2 мастерских участков, в которых организована заготовка и переработка древесины.

В состав лесхоза входит 13 лесничеств: Белыничский, Бобруйский, Быховский, Глусский, Горецкий, Климовичский, Кличевский, Костюковичский, Краснопольский, Могилевский, Осиповичский, Чаусский, Чериковский.

Общая площадь Могилевского ГПЛХО, по состоянию на 1 января 2014 года составляет 1211,2 тыс. га, в том числе покрытая лесом лесом площадь - 1062,5 тыс. га. Средняя площадь лесхоза - 93,2 тыс.га, лесничества - 10,2 тыс.га, обхода - 0,7 тыс.га. Лесистость территории области составляет 36%.

Распределение по группам и категориям защитности: эксплуатационные леса - 53,7%, водоохранные леса - 19,8%, защитные леса - 7,5%, леса выполняющие санитарно-защитные и оздоровительные функции - 19%.

Распределение по группам возраста: молодняки - 20,2 %, средневозрастные - 46,7 %, приспевающие - 21,6 %, спелые и перестойные - 11,5 %.

Распределение по преобладающим породам: хвойные - 61,5%, твердолиственные - 4,4 %, мягколиственные - 34,1 %.

Ежегодно осуществляется большой объем работ по посадке леса. В 2012 году было создано лесных культур на площади 161 гектар, в том числе сосна - 97 га, ель - 53 га, клен - 4 га, дуб - 3 га, береза - 11 га, ольха черная - 1 га, кроме того заложено плантаций новогодних елей на площади 8 га.

Климат на территории лесхоза умеренно-континентальный. Большое влияние на погоду оказывают воздушные массы Атлантического происхождения, что практически на всем протяжении календарного года обуславливает неустойчивый тип погоды.

Зимний период в большей степени мягкий и продолжается в течение четырех месяцев, начинается в конце ноября. Средние показания термометров в январе составляют минус 4-5 градусов. Снежный покров неуверенный, в отдельные периоды может достигать 10-15 см. Частые нашествия теплых воздушных масс с Атлантики обуславливает довольно пасмурную с низкой облачностью погоду практически на всем протяжении и зимнего периода. Весна в начальном этапе так же изобилует пасмурными и дождливыми днями. Из-за обильных осадков возможны существенные паводки на реках Неманского бассейна, в котором расположен район.

Лето всегда теплое и с большим количеством непродолжительных дождей и гроз, дожди ливневого характера большей частью, согласно прогнозу погоды, приходятся на июль месяц. Средние температуры макушки лета составляют плюс 18-19 градусов. В целом летом преобладают солнечные и малооблачные дни. Осень продолжительная и достаточно теплая. Значительные изменения в погоде происходят с увеличением активности Атлантических и Балтийских циклонических образований и, как правило, это наблюдается с середины октября. В это же время заметно опускаются температуры, и преобладает дождливая и ветряная погода. В среднем за год выпадает до 550 мм осадков. 70 % всех осадков приходится на теплый период времени (март-октябрь) [2].

Водосборная площадь магистрального канала проектируемой сети - 2 920 га. Расчётный модуль стока летне-осенних паводков 25-процентной обеспеченности составляет 0,37 л/сга. На данном участке находится низинное болото с грунтовым безнапорным типом питания. Произрастает ельник болотно-разнотравный. Бонитет насаждения IV, возраст 40 лет.

1.2 Элементы открытой осушительной сети

Развитая открытая осушительная сеть состоит из следующих элементов:

- регулирующей сети (осушитель - О или Ос, тальвеговые каналы - Т, борозды), которые принимают поверхностные и грунтовые воды и отводят их в транспортирующие собиратели;

- проводящей сети (транспортирующие собиратели - ТС, магистральные каналы - МК), которые транспортируют воду в водоприемник;

- оградительной сети (нагорные каналы - Н, ловчие - Л, защитные или пограничные (ЗК), которые служат для ограничения разрастания болота в стороны суходольных лесов;

- водоприемников (реки, большие ручьи, озера и т.д.), которые принимают и отводят всю воду;

- гидротехнических сооружений (мосты, трубчатые переезды, шлюзы-регуляторы, закрепление откосов, перепады, быстротоки и т.д.);

- дорожной сети с транспортными сооружениями, которые обеспечивают беспрепятственный выезд и въезд транспорта на осушенные земли;

- противопожарных и природоохранных мероприятий, служащих для предотвращения возникновения пожаров и охраны окружающей среды;

- осушаемых земель [3].

1.3 Основные требования при проектировании каналов

При проектировании открытых осушителей на лесных землях в плане необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

- необходимо трассы осушителей проводить под острым углом к горизонталям или гидроизогипсам, что позволяет более полно перехватывать водные потоки, при этом, чем больше уклон поверхности, тем под более острым углом проектируются осушители, соблюдая необходимый продольный уклон для канала и избегая резкого уменьшения его к устью;

- на участках со слабоводопроницаемыми грунтами при уклонах поверхности 0,0005 и менее допускается располагать осушители вдоль склона с ограждением верховьев заболоченных площадей нагорными каналами или предусматривать искусственное увеличение уклонов их дна (при длине осушителей не более 500 м) путем увеличения глубины к устью, а также дополнением регулирующей сети водоотводными бороздами, кротовым или щелевым дренажом;

- при осушении пойм, затапливаемых паводками, осушители следует располагать параллельно потоку паводковых вод, а собиратели - под углом к водоприемнику;

- трассы осушителей обычно проводятся параллельно одна другой и просекам; мелиоративные каналы по возможности прокладывают вдоль просек и дорог с нагорной стороны, что защищает последние от притока воды и позволяет использовать вынутый при рытье грунт под полотно дороги, а также уменьшить количество мостов, труб-переездов;

- осушители проводятся прямолинейными (при значительных уклонах, а также с учетом просек и дорог допускаются их изломы до 90є и по местам с возможным увеличением глубины торфа к их устью);

- между верховьем осушителей и смежным проводящим каналом проектируется разрыв не менее половины расстояния между осушителями, в связи с тем, что осушители не должны препятствовать заезду на межканальные полосы;

- на оторфованных площадях стремятся прокладывать каналы в местах с равномерной глубиной торфа, чтобы избежать неравномерной просадки торфа на дне канала;

- осушители вводятся в собиратели как с одной стороны, так и (предпочтительнее) с двух сторон, сопрягаясь при этом в плане под углом 60-90°;

- чтобы избежать пересечения квартальных просек, необходимо стремиться проектировать осушители в границах лесного квартала, длина их, как правило, от 500 до 1500 м, в зависимости от рельефа, расстояния между собирателями;

- на открытых или малолесных территориях (гари, пустыри, вырубки и редины), где не требуются трассоподготовительные работы, целесообразно при лесокультурных работах между осушителями проводить по уклону на расстоянии от 3-4 до 10-15 м проточные борозды глубиной 30-60 см;

- тальвеговые каналы проводятся по самым низким местам - низинам, лощинам.

Нагорные каналы проводят по границам осушаемых участков (нулевой залежи торфа) перпендикулярно к потоку стекающей с поверхности воды с вводом в ближайший водопроводный канал или водоприемник; при однородном рельефе водосбора, когда на осушаемую площадь вода поступает сплошным потоком, нагорный канал проектируют сплошным; при поступлении воды из водосбора на осушаемую площадь отдельными потоками нагорные каналы устраивают прерывистыми, V-образного расположения в плане чтобы каждый из них перехватывал отдельный поток, и вводится в ближайший водопроводный канал; нагорные каналы проектируются в местах с устойчивым грунтом и имеют плавный, без резких переломов продольный уклон (не менее 0,0005). Нагорные каналы проектируются в тех случаях, если расход воды, который прибывает с внешнего водосбора, больше расчетного расхода регулирующей сети.

Ловчие каналы проектируются вдоль линии выклинивания грунтового потока, при заболачивании территории напорными водами они проходят вдоль линии наивысших пьезометрических напоров, на болотах - по воронкам минерального дна. Ловчие каналы применяются в тех случаях, если коэффициент фильтрации верхнего метрового слоя почвы будет равным или более 0,5 м/сутки. Трассы ловчих каналов должны проходить в устойчивых грунтах и иметь плавный продольный уклон. Различают совершенные ловчие каналы, когда канал прорезает всю толщу водоносного слоя, и несовершенные (висячие), когда дно канала не достигает водоупора.

Основные требования, которыми необходимо руководствоваться при проектировании проводящей сети:

- проводящая сеть должна отводить воду самотеком и не мешать расположению осушительной сети;

- трасса проводящих каналов должна приближаться к прямой линии и иметь минимальную длину, особенно в холостой части, обеспечивая выведение воды с территории участка по кратчайшему пути;

- каналы необходимо проектировать на землях одного лесхоза с незначительным числом поворотов, пересечений с существующими и проектируемыми дорогами, просеками и другими объектами; внутренний угол поворота должен быть не менее 120є, при более крутых поворотах проектируется закругление радиусом не менее 10-кратной ширины канала по верху в размываемых и 5-кратной - в минеральных тяжело размываемых грунтах;

- проводящие каналы проектируются по наиболее пониженным местам рельефа (лощинам, тальвегам) перпендикулярно к горизонталям поверхности. Проводящую сеть на болотах необходимо размещать на участках с максимальной глубиной торфа, которая должна возрастать к устью канала, где наблюдается наибольшая осадка торфа;

- при трассировании проводящей сети следует стремиться к сокращению количества проводящих каналов, что достигается двусторонним впадением собирателей в магистральный канал и каналов старших порядков;

- пересечение проводящих каналов с дорогами, трубопроводами необходимо проектировать по возможности под прямым или близким к нему углом;

- сопряжение магистрального канала с водоприемником в плане проектируют под углом 45-60° к оси потока на выпуклом участке водоприемника; берега в местах впадения МК должны быть устойчивыми, без прослоек плывуна и торфа. Не допускается ввод магистрали на узких местах водоприемника и непосредственно выше мостов и других сооружений, создающих подпор; водоприемник не должен подпирать горизонты воды в магистральном канале;

- ввод транспортирующих собирателей в магистральный канал в плане проводят под углом 60-80є, при вводе под углом 90є необходимо проектировать закругление радиусом 10В, где В - ширина канала поверху [3].

1.4 Нумерация каналов на осушительной сети

При нанесении на план осушительной сети необходимо пользоваться сокращенными обозначениями каналов (приложение А). Нумерация каналов начинается с устья принимающего канала. При этом все каналы младшего порядка, впадающие в принимающий канал (канал старшего порядка) справа по течению нумеруются четными, а слева - нечетными цифрами. Например, осушитель имеет индекс О-2-1. Это значит, что осушитель впадает с левой стороны первым по счету от устья в транспортирующий собиратель (ТС-2) [3].

2. Проектирование осушительной сети

2.1 Определение среднего уклона поверхности осушаемого участка

Требуется определить на глаз не менее трех участков с разными уклонами, это значит с разными расстояниями между горизонталями, и на каждом участке провести перпендикулярно горизонталям линии. По каждой линии определяют уклон:

где h - превышение (разность отметок у концов линии);

l - длина линии, перпендикулярной горизонталям.

Длины линий составляют: l1=2 040м; l2=1 800 м; l3=1 760 м. Превышения для них соответственно равны: h1=5,0 м; h2=4,0 м; h3=4,0 м.

Уклоны по каждой линии равны:

i1=5/2040=0,0025

i2=4/1800=0,0022

i3=5/1760=0,0023

Средний уклон как среднеарифметическая величина всех уклонов:

Iср= (0,0025+0,0022+0,0023)/3=0,0023

2.2 Проектирование глубины каналов

При проектировании глубины осушителей учитывается осадка торфа. Вычисление проектной глубины производится с учетом коэффициента осадки рабочей или установленной глубины.

Проектную глубину осушителей рассчитываем по формуле:

,

где Нр - установленная (рабочая) глубина (1,2), м;

Кос - коэффициент осадки торфа (1,5).

Hпр = 1,2 • 1,5 = 1,8 м

Рабочая глубина транспортирующих собирателей принимается на 0,1-0,2 м больше, чем глубина впадающих осушителей:

м

Hпр ТС= 1,3 • 1,5 = 1,95 м

Рабочая глубина магистрального канала на 0,2-0,3 м больше, чем глубина транспортирующих собирателей:

м

Hпр МК = 1,5 • 1,5 = 2,25 м

2.3 Определение расстояния между осушителями

Расстояние между осушителями определяется по базовому варианту с учетом почвенно-грунтовых лесорастительных и гидрологических условий; введением соответствующих поправочных коэффициентов.

Вычисление оптимального расстояния между осушителями оформляется в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Оптимальное расстояние между осушителями

Тип леса	Рабочая глубина Ос, м	Уклон	Базовое расстояние между Ос, м	Поправочные коэффициенты на	Принятое расстояние, м
			при мах рентабельности	при мах продуктивности	зону, Кзон	глубину Ос	уклон поверхности	общий
С4	1,2	0,0023	150	75	1,07	1,14	1,03	1,24	186,0

Таким образом, оптимальное расстояние между осушителями составляет 186,0 м.

2.4 Длина каналов и степень канализации

Длина каналов зависит от их назначения, условий рельефа, расстояния между осушителями, хозяйственно-эксплуатационных условий. Осушители целесообразно проектировать в пределах квартала (500-1 000 м), чтобы они не пересекали просеки. В сложных рельефных условиях и на выровненных без уклонов территориях длина их допускается в границах 200-500 м, а на площадях с достаточным уклоном - до 1 500 м.

Подсчитывают длину всей осушительной сети и отдельных категорий каналов (Ос, ТС, МК, ЛК, НК), а также площадь осушаемого участка. На основании этих подсчетов вычисляется степень канализации, которая представляет собой отношение длины каналов к осушаемой площади. Степень канализации подсчитывают отдельно для проводящей и регулирующей сети и для всей осушительной сети [3]. Результаты сведены в таблицу 2.2. На данном участке находится 20 осушителей, длиной по 880 м. Общая длина осушителей составляет 17600 м.

Длина транспортирующих собирателей составляет 3840 м.

Длина магистрального канала составляет 2200 м.

Таблица 2.2 - Степень канализации

Сеть	Общая протяженность, м	Площадь осушаемого участка, га	Степень канализации, м/га
			Регулирующая сеть	Проводящая сеть	Вся сеть
Регулирующая	17 600	400	44,0	15,1	59,1
Проводящая	6 040

2.5 Поперечный профиль каналов

Открытый лесомелиоративный канал обычно имеет трапецеидальную форму (рисунок 2.1) и характеризуется следующими исходными величинами: проектной глубиной Нпр, шириной канала по дну b, коэффициентом откоса m.

Ширина канала по дну b зависит от категории канала, землеройного механизма и объема пропускаемой через канал воды. У каналов регулирующей сети ширина по дну берется конструктивно 0,40 м; для каналов гидравлически нерассчитанных, ограждающей и проводящей сетей - 0,40-0,60 м; для гидравлически рассчитываемых каналов (площадь водосбора 500 га и более) - по расчету. В каждом конкретном случае ширина канала по дну увязывается с габаритами землеройного механизма.

Рисунок 2.1 - Мелиоративный канал трапецеидальной формы

Ширина канала по верху (В) находят по формуле:

,

где b - ширина канала по дну, м;

m - коэффициент откоса;

Н - глубина канала, м;

Ширина осушителей по верху равна:

Вос=0,4 + 2 • 1,0 • 1,8 = 4,0 м

Ширина транспортирующих каналов:

Втс=0,4 + 2 • 1,25 • 1,95 = 5,28 м

Расчёт ширины магистрального канала будет приведен в гидравлическом расчёте.

Вынутый при строительстве каналов грунт или разбрасывают слоем до 15-20 см (в лесах лесопарковой зоны, на лесокультурных площадях и в питомниках), или отсыпают постоянные кавальеры - дамбы, или разравнивают под дорожные насыпи. Расстояние между бровкой канала и подошвой кавальера (насыпи) называется бермой. Ширина бермы - 1,5 м, но не менее глубины канала. Для попуска поверхностных вод в отвалах вынутого из канала грунта устраивают открытые или закрытые водосточные воронки. Водосточные воронки обычно устаивают в натуральных понижениях, или выровненных территориях через 30-50 м. Они прорезают целинный грунт на 20-40см и крепятся дерном. Ширина сточных воронок по дну 30-40 см, заложение откосов - по грунту. Когда вынутый грунт разбрасывается по поверхности , то воронки не устраивают [3].

2.6 Продольный профиль каналов

Продольные профили в производственных проектах создаются для всех каналов осушительной сети. Основой для построения продольных профилей служит план участка в горизонталях. Проектирование профилей начинается с осушителя (приложение Б), затем проектируется профиль собирателя (приложение В), на котором отмечается место впадения осушителей и положение их дна и, наконец, заканчивается проектированием профиля магистрального канала (приложение Г).

Построение продольных профилей ведется одновременно с гидрологическим и гидравлическим расчетами магистрального канала. Для построения продольного профиля необходимо знать проектную глубину, допустимые для них оптимальные уклоны, отметки поверхности и глубину торфа по линии оси канала (из задания), план трассы канала с указанием ситуации и закругления, данные по характеристике грунта и т.д. К построению продольных профилей приступают после того, как запроектируют осушительную сеть в плане (приложение А).

На трех каналах (МК, ТС, Ос) начиная от их устья (с пикета 0), разбивают пикеты через 100 м (1 см на плане) намечают дополнительные точки на характерных элементах рельефа. Далее по отметкам горизонталей плана (по перпендикулярным линиям к горизонталям) интерполяцией вычисляют для каждого пикета отметки поверхности (с точностью до 0,01 м). Желательно попикетное вычисление отметок занести в таблицу. По данным таблицы вычерчивают на миллиметровой бумаге продольные профили (МК, ТС, Ос). Масштаб профиля горизонтальный 1:10 000 (1см - 100 м), вертикальный 1:100 (1см - 1 м). Для небольших каналов горизонтальный масштаб увеличивают до 1:5 000 (в 1см 50 м), а вертикальный до 1:50 (В 1 см 0,5 м). Чертеж профилей состоит из двух частей. В верхней части вычерчивают профиль канала с падением его справа налево, а в нижней (под профилем) - сетку из ряда граф шириной 0,5-2,0 см. В левой половине сетки приводят названия граф. Построение продольного профиля начинают с заполнения граф сетки. Вначале в графы заносят существующие данные: номера пикетов, расстояния между ними, отметки поверхности земли, глубину торфа и подстилающий грунт. Затем строят верхнюю часть чертежа. Для этого против каждого пикета и промежуточных точек в выбранном вертикальном масштабе откладывают (накалывают) отметки поверхности, стремясь, чтобы ордината нулевого пикета (в устье канала) имела длину 4-6 см. После накалывания отметок все точки соединяют прямыми линиями и получают профиль поверхности. Затем через точки попикетно проводят ординаты с учетом с учетом осадки поверхности торфяной залежи объекта.

На профиле поверхности транспортирующего собирателя и магистрального канала показывают места впадения младших каналов при помощи флажков с вертикальной линией, длина которой под профилем соответствует глубине впадающих каналов, а поворот флажка (влево или вправо) - с какой стороны по течению они впадают. В местах сопряжения каналов на профиле показывают половину сечения старшего канала. Условными знаками на профиль наносят существующие и проектируемые мосты, трубы, крепление русла, глубину торфа и т.д.

Построив продольный профиль поверхности по оси канала и приняв во внимание проектную глубину канала и допустимые оптимальные уклоны, приступают к проектированию линии дна канала. Вначале с учетом проектной глубины и следуя по возможности уклонам поверхности земли, приблизительно наносят линию дна канала. При этом линия дна проектируемого канала должна соответствовать условиям сопряжения младшего канала со старшим. Кроме того, следует стремиться избегать уменьшения уклонов вниз по течению. Запроектированная линия дна канала может быть сглажена за счет уменьшения глубины, и по ней определяют уклоны дна каналов. Для рассчитываемого магистрального канала уклоны должны соответствовать гидравлическому расчету и допустимой скорости течения.

После окончательного проведения проектной линии дна каналов приступают к заполнению сетки с проектными графами:

- уклоны и расстояния;

- отметки дна;

- глубина выемки;

- заложение откосов;

- ширина каналов по дну и по верху;

- площадь поперечного сечения;

- объем земляных работ.

Заканчивается сетка нанесением плана трассы и километража. План канала вычерчивают в виде прямой линии, по обеим сторонам которой наносят ситуацию, места поворотов трассы направо и налево показывают окружностью на соответствующей стороне линии с указанием внутреннего угла поворота.

Заполнение сетки с проектными данными начинают с графы «Отметки дна». Для этого от отметок поверхности в переломных точках (устье и исток канала) вычитают запроектированную глубину канала и получают отметку дна в этих точках. Отметки вычисляют с точностью до 0,01 м. Прежде чем вычислить отметки на остальных пикетах, заполняют графу «Уклоны и расстояния». Для этого разность отметок дна в переломных точках или между устьем и истоком канала делят на расстояние между ними. Вычисления проводят до двух значащих цифр. Уклоны должны быть в пределах допустимых. Далее вычисляют отметки дна на остальных пикетах. Для этого величину уклона дна умножают на расстояние между пикетами (100 м) или плюсовыми (минусовыми) точками и полученное превышение приплюсовывают или вычитают от величины отметки на предыдущем или последующем пикете. Допускается расхождение за счет округления уклона до 0,01 [3].

2.7 Уклоны каналов

При осушении лесных земель каналы должны иметь такой продольный профиль, чтобы не было размыва дна и откосов канала и отложения в нем наносов. Уклоны дна регулирующих каналов должны быть близкими к уклону поверхности, но не менее 0,0003. Максимально допустимый уклон следует устанавливать исходя из условий, чтобы скорость течения воды при пропуске расхода весеннего паводка, летне-осенних паводков разной обеспеченности не вызывала размыва русла.

В проводящих каналах уклон поверхности воды при прохождении максимального расчетного расхода принимают равным или близким к уклону местности, он не должен превышать максимально допустимую скорость (imax), вычисленную по формуле:

где Vg - допустимая неразмывающая скорость, м/сек (0,353);

R - гидравлический радиус сечения канала при его полном наполнении (0,516 м);

С - коэффициент Шези (27,9).

Для проводящих каналов уклоны дна следует выбирать таким образом, чтобы они были плавными по всей длине с целью обеспечить равномерную скорость течения воды по длине канала или небольшое увеличение по направлению к устью [3].

2.8 Гидрологический расчет осушительных каналов

Главной задачей гидрологического расчета является определение расчетного и проверочного модулей или расходов воды. Выбор расчетного модуля стока зависит от гидрологических условий и характера использования осушаемой территории. По расчетным расходам определяются размеры поперечных сечений каналов и сооружений. По поверочным расходам воды определяют устойчивость русел против размыва и заиливания, затопления территории и т.д.

Руководством по осушению лесных земель при проектировании лесоосушительных систем гидрологические расчеты проводятся по данным фактических наблюдений или наблюдений на реках-аналогах, в крайнем случае, по эмпирическим формулам. Расчет проводится на следующие периоды стока:

- весеннего паводка;

- летне-осенних паводков;

- промежуточного периода.

Каналы в лесах хозяйственного значения и при осушении лугов с сохранением естественного травостоя рассчитываются на пропуск летне-осенних паводков 25-процентной обеспеченности.

Каналы в зеленых зонах городов, а также дренажные системы на окультуренных сенокосах проектируются с учетом летне-осенних паводков 10-процентной обеспеченности.

Проверка всех нерассчитываемых каналов на устойчивость русел на размыв проводится на весенних паводках 25-процентной обеспеченности; каналы лесоосушительной сети на сельскохозяйственных землях рассчитывают по нормам сельскохозяйственных земель.

Условия не подтопления устьев каналов, а также высота укрепления русел в неустойчивых грунтах и минимальные скорости для проверки каналов на заиливание определяют меженным расходам 25-процентной обеспеченности (для сельскохозяйственных угодий и лесопарков) и 50-процентной обеспеченности. Расчетные меженные модули стока при отсутствии фактических данных принимают в размере от 0,01 до 0,05 л/сек с 1 га.

Определив вид расчетного и поверочного модуля стока и процент его обеспеченности в соответствии с указаниями по определению расчетных гидрологических характеристик, вычисляют расчетные (Мр или qр) и проверочные модули стока. В учебных целях эти модули стока могут быть даны в исходном задании. На основе расчетного модуля стока (qр) и водосборной площади (исходное задание) находят расчетный расход (Qр) [3].

где Qр - расчётный расход, л/сек или м3/сек;

qр - модуль стока (0,37), л/с;

- водосборная площадь (2 920), га;

Qp = 0,37 •2920 = 1,080 м3/с

2.9 Гидравлический расчет каналов

После определения расчетного расхода с учетом уклонов и допустимой скорости течения проводят гидравлический расчет, при помощи которого определяют размеры поперечного сечения каналов и его пропускную способность, или расход воды в канале (Qп). Расход воды через канал не должен быть менее прихода или стока (Qр) более чем на 2 процента. В данном случае это значение должно превышать 1,102 м3/сек.

При выполнении курсового проекта гидравлический расчет для магистрального канала ведут для его устья и находят:

- расстояние (или глубину понижения) расчетного горизонта воды от бровки канала (h1);

- ширину канала по дну (b) при известной глубине канала, уклоне дна, коэффициенте откоса (m) и коэффициенте шероховатости (n).

Гидравлический расчет магистрального канала, в соответствии с расчетным расходом воды, начинают с вычисления путем подбора ширины его по дну (b). При этом выбирают такое значение (b), при котором пропускная способность канала (Qп) равна или приблизительно равна расчетному расходу воды (Qр).

Глубина канала - установленная 1,5 м; уклон дна канала i = 0,0023, коэффициент откоса m = 1,5, коэффициент шероховатости n = 0,035. Расчетный модуль стока летне-паводковых вод 0,37 л/секга, площадь водосбора F = 2 920 га, расчетный расход воды с водосборной площади - 1,080 м3/с.

Рабочая глубина МК определяется по формуле:

,

где Н - установленная глубина канала, 1,5 м;

h1 - расчетное расстояние от зеркала воды до бровки канала, 0,4 м.

В нашем случае:

м

Ширину канала по дну (b) сначала берем минимальную - 0,4 м. Площадь живого сечения (щ) определяется по формуле:

при m = 1,5, м2

Смоченный периметр (ч) определяется по формуле:

м

Гидравлический радиус:

м

Расходная характеристика К0 представляет собой отношение расчетного расхода Qр к квадратному корню уклона дна:

К0 = QP/vi = 1,080/0,0480= 22,50;

К = щ•CvR = 2,26•10,12 =22,87;

Qn = К•vi = 22,87•v 0,0023= 1,097 м3/с

Полученная пропускная способность магистрального больше стока - ширину канала по дну принимаем 0,4 м. Ширина магистрального канала по верху:

м

2.10 Объемы земляных работ на каналах

Объем земляных работ (W) на рытье каналов подсчитывают по формуле:

 ,

где щn и щn-1 - площади поперечных сечений каналов на двух соседних пикетах;

L - расстояние между пикетами.

Результаты вычислений сводят в ведомости (таблицы 2.3-2.5).

Объем выемки грунта на 1 га осушаемой территории можно найти по формуле:

Таблица 2.3 - Ведомость объемов земляных работ на осушителе Ос-2-9

№ ПК	Проектные размеры каналов	Расстояние между пикетами, м	Объем выемки, м3
	заложение откосов	глубина, Н, м	ширина, м	площадь сечения, м2	средняя площадь сечения, м2
			по дну	по верху
0	1,0	1,80	0,4	4,0	3,96	3,98 4,00 4,04 4,08 4,02 3,58 3,58 3,48 3,48	100 100 100 100 100 100 100 100 80	398 400 404 408 402 358 358 348 278,4
1		1,81		4,02	4,00
2		1,81		4,02	4,00
3		1,83		4,06	4,08
4		1,83		4,06	4,08
5		1,80		4,0	3,96
6		1,79		3,98	3,92
7		1,80		4,0	3,96
8		1,81		4,02	3,00
8+80		1,80		4,0	3,96
Всего	3354,4

Таблица 2.4 - Ведомость объемов земляных работ на собирателе ТС-2

№ ПК	Проектные размеры каналов	Расстояние между пикетами, м	Объем выемки, м3
	заложение откосов	глубина, Н, м	ширина, м	площадь сечения, м2	средняя площадь сечения, м2
			по дну	по верху
0	1,25	1,95	0,4	5,28	5,54	5,54 5,54 5,54 5,54 5,54 5,54 5,54 5,54	- 100 100 100 100 100 100 100 100	- 554 554 554 554 554 554 554 554
1		1,95		5,28	5,54
2		1,95		5,28	5,54
3		1,95		5,28	5,54
4		1,95		5,28	5,54
5		1,95		5,28	5,54
6		1,95		5,28	5,54
7		1,95		5,28	5,54
9		1,95		5,28	5,54
10		1,95		5,28	5,54	5,54	100	554
11		1,95		5,28	5,54	5,54	100	554
11+40		1,95		5,28	5,54	5,54	40	221,6
Всего	6315,6

Объем выемки на 1 погонный метр для осушителей равен:

Vп.п. Ос = 3354,4/880= 3,81 м3

Для собирателя объем выемки на 1 погонный метр равен:

Vп.п. Тс = 6315,6/1140= 5,54 м3

Для магистрального канала:

Vп.п. Ос = 18678/2200= 8,49 м3

Таблица 2.5 - Ведомость объемов земляных работ на магистральном канале

№ ПК	Проектные размеры каналов	Расстояние между пикетами, м	Объем выемки, м3
	заложение откосов	глубина канала, Н, м	ширина, м	площадь поперечного сечения, м2	средняя площадь поперечного сечения, м2
			по дну	по верху
0	1,5	2,25	0,4	7,15	8,49	8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49 8,49	100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100	849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849 849
1		2,25		7,15	8,49
2		2,25		7,15	8,49
3		2,25		7,15	8,49
4		2,25		7,15	8,49
5		2,25		7,15	8,49
6		2,25		7,15	8,49
7		2,25		7,15	8,49
8		2,25		7,15	8,49
9		2,25		7,15	8,49
10		2,25		7,15	8,49
11		2,25		7,15	8,49
12		2,25		7,15	8,49
13		2,25		7,15	8,49
14		2,25		7,15	8,49
15		2,25		7,15	8,49
16		2,25		7,15	8,49
17		2,25		7,15	8,49
18		2,25		7,15	8,49
19		2,25		7,15	8,49
20		2,25		7,15	8,49
21		2,25		7,15	8,49
22		2,25		7,15	8,49
Всего	18678,0

17600 • 3,81 + 3840 • 5,54+ 2200 • 8,49/400 = 267,52 м3

Результаты подсчета объемов выемки грунта отдельно по всем каналам сведены в сводную ведомость (таблица 2.6).

Таблица 2.6 - Сводная ведомость объемов земляных работ на осушительной сети

Каналы	Длина канала, м	Ширина канала, м	Площадь поперечного сечения, м2	Объем выемки, м3	Коэффициент откоса
		по дну	по верху
Проводящая сеть
МК	2 200	0,4	7,15	8,49	18678,0	1,5
ТС-1	780	0,4	5,28	5,54	4321,2	1,25
ТС-2	1140		5,28	5,54	6315,6
ТС-3	780		5,28	5,54	4321,2
ТС-4	1140		5,28	5,54	6315,6
Всего по проводящей сети	6 040	--	--	--	48594,0	--
Регулирующая сеть
О-1-2	880	0,4	4,0	3,96	3354,4	1,0
О-1-4	880		4,0	3,96	3354,4
О-1-6	880		4,0	3,96	3354,4
О-1-8	880		4,0	3,96	3354,4
О-1-10	880		4,0	3,96	3354,4
О-1-12	880		4,0	3,96	3354,4
О-1-14	880		4,0	3,96	3354,4
О-2-1	880		4,0	3,96	3354,4
О-2-3	880		4,0	3,96	3354,4
О-2-5	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-2	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-4	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-6	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-8	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-10	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-12	880		4,0	3,96	3354,4
О-3-14	880		4,0	3,96	3354,4
О-4-1	880		4,0	3,96	3354,4
О-4-3	880		4,0	3,96	3354,4
О-4-5	880		4,0	3,96	3354,4
Всего по регулирующей сети	17 600	--	--	--	67088,00	--
Всего по участку	23 640	--	--	--	115682,0	--

3. Организация и проведение мелиоративных работ

3.1 Трассоподготовительные работы

Последовательность выполнения работ при строительстве осушительной сети приводится в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Технологическая последовательность выполнения работ по строительству осушительной сети

Очередь	Элементы	Отдельные операции и последовательность их выполнения	Используемые механизмы
Первая	Водоприемник	Регулирование не предусматривается	Кусторезы Д-174Г или Д-513А (на С-100), КБ-4 (на С-100 БТГ); корчеватели: Д-496А, Д210Б (на С-100)
Вторая	Магистральный канал	1 Подготовка трассы 2 Разработка сечения 3Разравниван. кавальеров 4 Планировка откосов 5 Укрепление откосов 6 Сооружение мостов	Экскаваторы: Э-352, Э-352А, ТЭ-2М и другие. Бульдозеры :Д-259А, Д-494 и др. Автомобили, краны, планировщики, копры.
Третья	Собиратели	1 Подготовка трассы 2 Разработка сечения 3Разравниван. кавальеров 4 Сооружение мостов 5 Планировка откосов	Кусторезы, корчеватели, экскаваторы, каналокопатели, бульдозеры, копры автомобили, краны,
Четвертая	Осушители	1 Подготовка трассы 2 Разработка сечения 3Сооружение противопожарных водоемов 4Разравниван. кавальеров 5 Сооружение мостов 6 Планировка откосов	Машины и механизмы такие же, как и при строительстве собирателей
Пятая	Дорожная сеть	1 Подготовка трассы 2 Возведение полотна дороги 3 Профилирование дороги	Бульдозеры, скреперы, экскаваторы, самосвалы, грейдеры

Строительство осушительной сети начинается с трассоподготовительных работ, которые включают разрубку трассы, трелевку древесины, корчевку пней на трассах. Трассоподготовительным работам предшествует разбивка и закрепление трассы на местности с относом пикетов на край трассы.

Ширина разрубки трассы (Втр) в лесах лесохозяйственного значения зависит от типа применяемой техники, схемы разработки грунта (продольная, поперечная), ширины канала по верху, ширины дорожного полотна [3]. осушительный сеть канализация мелиоративный

Ширина разрубки трасс определяется по формуле:

гдеВтр - ширина трассы, м;

Вб - ширина бермы, принимается равной глубине канала, м;

Вк - ширина канала по верху, м;

Вд - ширина полосы полотна дороги до отвала, 5 м.

Ширина трассы для прохода экскаватора - 5 м, со срезкой пней вровень с поверхностью земли. Площадь корчевки под каналы определяют путем умножения длины каналов на среднюю ширину канала и берм, т.е. та же формула 3.1, но без полотна дороги.

Впр.ОС = 1,8 • 2 + 4,0 + 5 = 12,60 м

Впр.ТС = 1,95 • 2 + 5,28 + 5 = 14,18 м

Впр.МК = 2,25 • 2 + 5,80 + 5 = 15,30 м

На трассоподготовительные работы необходимо составить ведомость (таблица 3.2).

Таблица 3.2 - Ведомость трассоподготовительных работ

Канал	Прорубка трасс	Корчевка полосы
	ширина, м	длина, м	площадь, га	ширина, м	длина, м	площадь, га
Ос	12,60	17 600	22,2	7,60	17 600	13,4
ТС	14,18	3 840	5,4	9,18	3 840	3,5
МК	15,30	2 200	3,4	10,30	2 200	2,3
Всего	31,0		19,2

3.2 Сооружения на открытой осушительной сети

При лесоосушении в целях эффективного использования земель необходимо предусматривать гидротехнические и дорожные сооружения, которые делятся на:

- сооружения для переезда (мосты и трубы-переезды, мосты-переходы, скотопрогоны и т.д.);

- регулирующие сооружения (шлюзы и трубы-регуляторы);

- водопроводящие и сопрягающие сооружения (крепление дна, и откосов, перепады, быстротоки, илоулавливатели и др.).

Кроме того, на мелиоративной сети могут быть сооружения специального назначения (противопожарные водоемы, пруды, водохранилища, беседки, места для курения и др.). При разработке отдельных вопросов необходимо использовать не только учебники по гидротехническим мелиорациям лесных земель, но и соответствующие нормативные и справочные материалы. Все предусматриваемые сооружения отмечают на плане и продольных профилях соответствующими условными знаками [3].

3.3 Сооружения на каналах

В местах обитания дичи устраиваются водопойные расширения русел каналов. Перепады и быстротоки проектируют только в тех случаях, когда имеют место резкие изменения уклонов местности и по расчету ожидаются размывающие скорости течения воды. На торфах устраивают деревянные перепады, на минеральных грунтах - железобетонные. Высота перепада 0,5-1,0 м. Быстротоки - закрепленные участки каналов длиной около 10м. Они имеют уклон 0,10-0,15 и крепятся камнем, фашинами, плитами.

Мосты и трубопереезды устраивают в местах пересечения дорожного полотна с осушительными каналами, а пешеходные мостики - на пересечениях просек с каналами. Мосты проектируют на всех крупных каналах с максимальным расчетным расходом более 2,5 м3, а трубы-переезды - с расходом до 2,5 м3. Трубчатые переезды устраивают под земляным полотном внутрихозяйственных дорог на собирателях и осушителях. Длина их колеблется от 6 до 16,1 м, диаметр от 0,4 до 2,0 м. Пешеходные мостики строятся на пересечениях просек и троп с каналами, а также на участках каналов с глубокими торфами и на проводящих каналах не далее чем через 1 км.

Отстойники проектируются в устьевых частях каналов, которые впадают в водоприемники, имеющие рыбохозяйственное значение.

В местах возможного перегона животных и прохода гусеничной техники на песчаных грунтах предусматриваются скотопрогонные ложбины и броды-переезды, а в глинистых, торфяных грунтах дно и откосы укрепляются камнем, деревянным настилом, плитами [3].

3.4 Дорожная сеть

Внутрихозяйственная дорожная сеть улучшает условия эксплуатации и ухода за осушительной сетью, а также освоение мелиорированных территорий. На осушенных землях могут проектироваться два вида дорог: самостоятельные, когда направление полотна дороги не связано с прокладкой каналов, и совмещенные, когда дорога проходит вдоль каналов с его низовой стороны. В этом случае грунт от разработки каналов отсыпают в кавальеры, которые используют после строительства сети под земляное полотно лесохозяйственной дороги. Внутрихозяйственная дорожная сеть должна иметь выход до существующих автомобильных дорог. При проектировании дорог количество пересечений с водотоками и каналами должно быть минималь...