Расчет сооружений рыбоводного хозяйства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Украины

Керченский государственный морской технологический университет морской факультет

Кафедра: Промысловой техники промышленного рыболовства

Рыбохозяйственная гидротехника пояснительная записка

Расчет сооружений рыбоводного хозяйства

Руководитель:

Ст. преподаватель Шишов Ю.В.

Выполнил:

Студент гр. МК-3

Керчь 2012 г.

Содержание

рыбоводный пруд земляной плотина

Введение

1. Проектирование рыбоводных прудов

2. Водохозяйственные расчеты

3. Сооружения водопадающей и водосборной сети

4. Проектирование сооружений гидроузла

5. Определение объема земляных работ

Литература

Введение

Выходные данные

План поймы реки	№ 3
Площадь рыбоводного хозяйства	410
Тип головной плотины	однородная
Грунт тела плотины и дамб	супесь
Грунт основы прудов	песок
Тип водосброса на плотине	прямоугольный
Расход воды водосброса	18 м2/с
Тип водовыпуска из нагульного пруда	трубчатый
Тип водозабора	открытый регулятор

Паспорт гидроузла. Параметры дамб

Параметры дамб	Расход воды
Категория пруда	Hmax	a	hg	X1	X2	m1	m2	b	hср	Qнап, м3/c	Qпотери, м3/c
нерестовые	1	0,2	1,3	3,9	1,6	3	1,25	2	0,5	0,05	0,015
мальковые	1,5	0,2	1,7	5,1	2,1	3	1,25	2	0,8	0,15	0,021
маточные	1,6	0,3	1,9	5,7	2,3	3	1,25	3	1,5	0,17	0,015
зимовальные	2	0,3	2,3	6,9	2,8	3	1,25	3	1,8	0,41	0,024
выростные	1,5	0,4	1,9	5,7	2,3	3	1,25	4	1,2	0,18	0,017
нагульные	2,5	0,5	3	9	3,7	3	1,25	4	1,5	2,0	0,27
каронтинные	1,5	0,2	1,7	5,1	2,1	3	1,25	2	1,3	0,1	0,01

Головная часть гидроузла

Плотина однородная:

Н=7,3м

Н_пл= 9м

Х₁= 27м

Х₂=22,5м

S=55,5м

L_пл=800м

Магистральный канал.

а =0,3

Н_стр=1,5

К_Ф =73,9

B_стр=4,84

Q=2,217м³/с

Донный водовыпуск из прудов - труба диаметром - Водозаборное сооружение - открытый регулятор.

Объем выемки канала:

V= 21985 м³

L_k= 5200 м

W_k= 4,2 м²

1. Проектирование рыбоводных прудов

Производственные нормативы.

Компоновка прудов на плане проводится после расчетов площадей отдельных категорий прудов в проектируемом хозяйстве. При расчете размеров каждой категории прудов используют рыбоводно-технологическими нормативами. Компоновку прудов начинают с установления положений головной плотины. Затем намечают участок для рыбоводных прудов. Привязка прудов проводится с учетом их площадей и глубин. В каждом хозяйстве должны быть нерестовые, нагульные, мальковые, маточные, зимовальные, выростные и карантинные пруды: 85-87% - нагульные 10-12% - выростные 0,5-0,2 - нерестовые 0,5-1% - маточные 1-1.5% - зимовальные 0,1-0,2% - мальковые 0,4-0,5% - карантинные

Таблица 1. Расчет количества и размеров прудов

Категория прудов	% соотношение	Общая площадь прудов, га	Площадь одного пруда, га	Количество прудов	Уточненная площадь пруда, га	Соотношение сторон в пруду	Размер одного пруда м*м
				Расчетное, шт	Уточненное, шт
нерестовые	0,2	0,82	0,1	8,2	8	0,1025	1:2	23*46
мальковые	0,5	2,05	0,5	4,1	4	0,5125	1:2	50*101
маточные	1	4,1	1	4,1	4	1,025	1:3	58*175
зимовальные	1,2	4,92	1	4,9	5	0,984	1:3	60*180
выростные	10	41	10	4,1	4	10,25	1:2	226*452
нагульные	86,9	356,29	50,8	7,1	7	50,8	1:2	440*1150
каронтинные	0,2	0,82	0,2	4,1	4	0,205	1:3	24*85

?=100%

?=410

Проектирование оградительных дамб.

Дамбы бывают контурные разделительные. Дамбы, проходящие по внешним границам прудов, называют контурными, они подвергаются волновому воздействию только со стороны верхового откоса. Разделительные дамбы проходят между смежными прудами с одинаковыми или разными уровнями воды, подвергаются с 2-х сторон волновому воздействию. Контурные дамбы имеют разные откосы, разделительные -- одинаковые.

Параметры дамб:

верховой откос;

низовой откос;

b_гр - гребень дамбы;

b_д - высота дамбы;

m₁ и m₂ - коэффициент заложении откосов дамбы.

а = 0,2-0,5 м - превышение гребня дамбы над уровнем воды;

Н_mах - глубина воды в пруду;

Расчет ведем по следующим формулам:

x₁=h_{д *} m₁

х₂⁼ h_2*т₂;

h_д = Н_тах+а;

S= x₁+b_гр+ x₂.

Данные записываем в таблицу:

Таблица 2

Категория прудов	H max, м	а, м	h, м	X1, м	X2, м	m1	m2	b	hср	S
нерестовые	1,0	0,2	1,2	3,6	3	1:3	1:2,5	2	0,5	8,6
мальковые	1,5	0,2	1,7	5,1	4,25	1:3	1:2,5	2	0,8	11,35
маточные	1,6	0,3	1,9	5,7	4,75	1:3	1:2,5	3	1,5	13,45
зимовальные	2,0	0,3	2,3	6,9	5,75	1:3	1:2,5	3	1,8	15,65
выростные	1,5	0,4	1,9	5,7	4,75	1:3	1:2,5	4	1,2	14,45
нагульные	2,5	0,5	3,0	9	7,5	1:3	1:2,5	4	1,5	20,5
карантиные	1,5	0,3	1,8	5,4	4,52	1:3	1:2,5	2	1,3	11,9

Построение разрезов нагульного, выростного и зимовального прудов.

Разрезы строятся на миллиметровой бумаге в масштабах: 1:50, 1:25, 1:20 -вертикальный и 1:10000 - горизонтальный.

По определенным формулам высчитываются площади мелководья и глубоководья, находится средняя глубина каждого пруда. Нормативная средняя глубина нагульного пруда 1,3-1,7 м, выростного 1-1,2 м. Глубина зимовального не промерзающего слоя не менее 1,2-1,8 м, мах-1,8-2,0 м.

2. Водохозяйственные расчеты

Расчет объема воды на наполнение прудов.

Водохозяйственные расчеты определяют общую потребность рыбоводного предприятия в воде. Эти же данные используются для расчета проектных параметров водопадающих и водоспускных сооружений. Находят с помощью водохозяйственных расчетов потребное количество воды:

на наполнение прудов;

для обмена в зимовальных прудах;

потери при испарении с поверхности прудов;

фильтрационные потери.

Наполнение водой идет за счет рек, водохранилищ, стоков воды. При выполнении расчетов необходимо руководствоваться календарными сроками или графиков заполнения и спуска прудов. Расход воды необходимый для наполнения прудов различных категорий в установленные сроки определяются по формуле:

Q=W: t * 86400,

где

W - объем воды в пруду каждой категории (м³);

Т - время в сутках;

Q - расход воды (м³/с);

Объем воды на наполнение прудов выполняется по формуле:

W=S*h_cp*10⁴(м³),

где

S - площадь каждой категории всех прудов (га);

h_cp - средняя глубина пруда (м);

86400 - переводной коэффициент.

Расчетные данные записываем в таблицу 3.

Таблица 3

Категория прудов	hср, м	S, га	W*104 ,м3	W, м3	t, сутки	t, сек	Q, м3/c
нерестовые	0,5	0,82	4,1	4100	0,8	69120	0,05
мальковые	0,8	2,05	16,4	16400	1,2	103680	0,15
маточные	1,5	4,1	61,5	61500	4	346600	0,17
зимовальные	1,8	4,92	88,56	88560	2,5	216000	0,41
выростные	1,2	41	492,0	492000	10	864000	0,56
нагульные	1,5	356,29	5344,35	4344350	25	2160000	2,0
карантиные	1,3	0,82	10,66	10660	1,2	103680	0,1

Расчет объема воды на насыщение прудов

Объем воды, необходимый на насыщения ложа прудов принимается равный объему свободной пористости в толще грунта, расположенный выше уровня грунтовых вод. Период насыщения условно принимают равным времени наполнения прудов:

W _нас =µ*S*h_гр

где S - площадь водного зеркала прудов;

М - недостаточность насыщения прудов (разность между пористостью и естественной влажностью грунтов);

h_cp - глубина залегания грунтовых вод (0,5-1,5);

В расчетах берем h = 1,1 м,

µ=0,12.

Для зимовальных прудов расчет ведется по формуле:

W_зим=3*n*S*q*T (тыс. м³),

где:

n - плотность посадки сеголетков (500*10³ шт./га);

q - вес одного сеголетка (0,025кг);

S - площадь прудов в га;

Т - продолжительность подачи воды в месяц (3,5 мес.).

W_зим= 3* 400*0,025* 4,92*3,5=5166

Q = W_зим /T*30*86400=0,05

Расчет объема воды записываем в таблицу 4.

Таблица 4

Категория прудов	F прудов, м2	W, м3	Q, м3/c
нерестовые	8200	1082	0,015
мальковые	20500	2214	0,021
маточные	41000	5412	0,015
зимовальные	49200	5313	0,024
выростные	410000	44280	0,017
нагульные	3562900	470302,8	0,217
карантинные	8200	1082,4	0,01

Расчет объема воды на испарение.

Потери воды прудов на фильтрацию через тело дамбы и испарение с водной поверхности принимаем 1,5 л/с с га площади зеркала прудов

q_исп=1,5л/с

W= S* q_исп,

где S - площадь прудов.

Расход воды на испарение рассчитываем по формуле:

Q=S* q_испn/10³

W_мал=2,05*1,5=3

W_выр=41*1,5=61,5

W_мат=4,1*1,5=6,15

W_наг= 356,29*1,5=534,4

W_кар=0,82*1,5=1,23

W_зим=4,92*1,5=7.38

Таблица 5. Расчет воды на испарение

Категория прудов	F прудов, га	W воды на испарение	Q испарение, м3/с
мальковые	2,05	3	0,003
маточные	4,1	6,15	0,006
выростные	41	61,5	0,061
нагульные	356,29	534,4	0,534
карантинные	0,82	1,23	0,001

Построение графика водопотребления.

Для построения этого графика необходимо составить «ведомость водохозяйственных расчетов». Для ее составления требуется формула:

Q_вып=W_нап/t_вып

W_нап=S*h_ср*10⁴/t_вып

где S - площадь одного пруда.

Построение графика по оси абсцисс декады и месяцы по оси ординат - Q, м³/с. Также график строится на основе данных из таблицы 3 и таблицы 4.

Таблица 6. Построение графика водопотребления и ведомости водохозяйственного расчета

Категория прудов	Количество прудов	Sпрудов, га	hср, м	Wводы, м3/c	Продолжительность наполнения прудов	Q заполнения, м3/с	Продолжительность выпуска воды	Qрасход
					начало	конец	t, сек		начало	конец	t, сек
нерестовые	8	0,1	0,5	8200	15.04	15.04	69120	0,05	27.06	27.06	8640	0,11
мальковые	4	0,5	0,8	20500	16.04	18.04	103680	0,15	02.11	03.11	43200	0,11
маточные	4	1	1,5	41000	26.03	30.03	346600	0,17	01.11	02.11	43200	0,32
зимовальные	5	1	1,8	49200	02.11	06.11	216000	0,41	31.03	01.04	86400	0,11
выростные	4	10	1,2	410000	10.04	25.04	864000	0,56	01.11	06.11	432000	0,23
нагульные	8	50,8	1,5	3562900	01.03	26.03	2160000	2,0	01.11	11.11	864000	0,88
карантинные	4	0,2	1,3	8200	24.01	26.04	103680	0,1	01.11	01.11	7773	0,26

3. Сооружения водоподающей и водосбросной сети

Гидравлический расчет магистрального канала.

Канал имеет трапецеидальное сечение, вода подается от водозаборного устройства к плотине и каждому пруду в отдельности. Канал рассчитывается методом гидравлики. Для равномерного движения воды в открытых руслах

Q=WCvR_i,

где Q - расчет расхода воды в канале (м³/с);

W - площадь живого сечения канала (м²);

С - коэффициент Шези; уклон дна канала;

R-гидравлический радиус;

i=0,001.

С=(1/п)* R^у - формула Павловского,

Где n-коэффициент шероховатости поверхности канала п=0,03; у - показатель степени:

y=l,5vn, при R<1м,

у=1,3vn, при R>1m

h_факт для магистрального канала находим по графику. При:

Q=2,0+0,217

b=1,2

у =1,6

i=0,001

Таблица 7

h,м	B,м	W=(b + mh)h	P=b+2hx	R=W/P	vR	C=1/Ry	K=W*C*vR
0,5	1,2	0,925	2,84	0,325	0,57	25,14	13
1	1,2	2,5	4,48	0,55	0,74	28,67	53
1,5	1,2	4,75	6,12	0,77	0,87	31,19	128
hф=1,16	1,2	3,14	5,0	0,62	0,79	29,54	73,9

Сечение магистрального канала

K_фак=Q/vi

K_фак=2,217/0,03=73,9

K_фак=1,16

m=1,3

H= h_фак+a=1,16+0,2=1,18

B_стр=1,2+2*1,4*1,3=4,84

Построение трассы магистрального канала

Магистральный канал строится от середины самого крайнего нагульного пруда. Уклон канала принимается 1:1000. На тысячу метров повышение или понижение на метр; на 10см повышение на 1м изобаты. Удобнее строить на 5см-0,5м. Построение канала начинается с отметки НПУ на 0,5 повышения (НПУ последнего пруда). Масштаб для построения магистрально канала вертикальный 1:10, горизонтальный 1:25(* см. поймы реки).

Гидравлический расчет донного водовыпуска. Донные водовыпуски предназначены для полного водосброса воды из прудов, перепуска рыбы в камеры облова или рыбоуловителя в прудах, регулирование воды в прудах, водообмена. Они располагаются в наиболее глубоком мест водоема. В рыбоводных хозяйствах чаще применяют закрытые, трубчатые водовыпуски. Гидравлический расчет сводится к определению диаметра трубы обеспечивающего выпуск всей воды в запланированное время. Трубчатые водовыпуски могут работать в напорном, переходном и безнапорном режиме. При напорном режиме расход воды определяется по формуле:

Q=µWv2gZ₀

где Q - расход воды м³/с;

µ - коэффициент расхода;

Z_o - разность уровней верхнего и нижнего бьефа, то есть средняя глубина нагульного пруда;

W - площадь сечения трубы;

По гидравлическим расчетам коэффициент:

µ=1/vо_с

о_с - сумма коэффициента в местных потерях водовыпуска;

о_дл - коэффициент по длине трубы.

о_с =о_вх+о_реш+о_{затвора}+о_выход +лL_тр/d

о_с =8,33

Коэффициент потери определяют, опытным путем для расчета, берется из таблицы:

о_вх=0,5

о_реш=6

о_{затвора}=0,2

о_выход=1

л - коэффициент шероховатости асбестовых труб (0,0222)

L_тр - длина подошвы дамбы нагульного пруда;

d - диаметр трубы.

Задачи решаются последующим приближением. Для первого этапа расчета принимаем µ =0,35 и рассчитываем d:

W=рd/4=Q/µv2gZ₀

Q⁼S_наг* h_cp *10⁴ /Т_сек

Q=50,8*1,5*10⁴/10*86400=0,88м/с

W=0,88*0,35v2*9.8*1,5=0,46; W/3=0,153

d = v4Q/µрv2qZ₀ ;

d=v4*0,23/3,14=0,45

µ=1/vо_с

µ=0,35

3 трубы d-0,45

Трубу водопроводной части выбирают в соответствии с сортаментом железобетонных труб.

Расчет рыбоуловителя

Рыбоуловитель предназначен для концентрации, содержания и порционного облова выращиваемой в прудах рыбы. В состав рыбоуловителя входят перегораживающее сооружение с рыбозаградительными решетками на сбросном канале, камера рыбоуловителя, водовыпуск в нее и из нее. Располагается за донным водовыпуском и оборудуется площадкой для размещения механизмов для облова, сортировки, взвешивания и погрузки рыбы. При содержании рыбы в камере до 1 месяца отношение массы рыбы к объему воды 1:4, 1:5,более 1 месяца 1:7-1:10. Камера рыбоуловителя представляет собой прямоугольный бассейн трапецеидально или прямоугольного сечения. Камера зависит от площади пруда или от общего вылова рыбы. Ширина по дну 12м, глубина 1м. Продуктивность пруда 17ц с га.

1) m_рыбы= S_наг*q,

где

S_наг - площадь одного пруда,

т_рыбЬ1=50,8*16=81t

2) V= т_рыбы*К,

где К - соотношение воды и рыбы в камере рыбоуловителя,

К-1:10

V=75,6*10=810м³

3) Площадь рыбоуловителя:

W= b+B/2*h,

где b=12,

h=1

m - заложение откосов, m=1:1

W= (12+14)/2*1=13

4) Длина рыбоуловителя:

L=V/W,

L=756/13=58

0,5 - сухой запас;

1,0 - глубина воды;

12 - ширина по дну;

1,5 - глубина камеры.

В_стр=12+2*1*1,5=15м

4. Проектирование сооружений гидроузла

Расчеты размера сечения земляной плотины.

Плотина - насыпь трапецеидального сечения, ограниченная сверху -гребнем, с боков откосами, снизу- подошвой. Величина откоса m₁ и m₂ принимаются в соответствии с грунтом плотины. Ее строим однородной, За ширину гребня принимаем 6м при двухстороннем движении; d-превышение отметки гребня плотины над уровнем воды; грунт плотины песок.

h_н=К_п*К_ш*h,

где

h_H - высота наката ветровой волны над откосом;

К_п- опытный коэффициент (1,6);

К_ш - коэффициент учитывающий шероховатость откосов (0,8);

h - высота волны ( 1,0 );

h_н=1,6*0,8*1=1,28

d= h_н+?h+a,

где ?h - высота ветрового нагона воды от волны (0,15);

а - сухой запас (0,5).

d=1,5

По известным Н_пл и по коэффициентам заложения и откосов рассчитываем:

x₁= Н_пл*т₁

x₂=Н_пл*т₂

Н_пл=8+1,42=9,5 м

X₁=9,5*3=28,5 м

x₂=9,5*2,5=23,75 м

S= x₁+ x₂+b

S=28,5+23,75+6=58,25м

Фильтрационный расчет плотины

Проницаемость грунта создает фильтрацию воды через тело плотины и через основание. Верхняя граница фильтрационного потока в теле плотины называют кривой депрессии. При фильтрационных расчетах устанавливают положений кривых депрессии. В теле плотины и определяют фильтрационные расходы:

1. Определяем положения разделительного сечения:

?L=H*m₁ /2m₂+1,

где Н - max глубина воды.

2. Определяем расстояние от раздельного сечения до подошвы низового откоса:

L=?L+ m₁*d+b+H_n* m₂

3. Определяем превышение точки пересечение кривой депрессии с линией низового над подошвой плотины:

h₁=L/m₂-v (L/m₂)²-H²

4. Определяем удельные фильтрационные расходы воды через тело плотины:

q=K*H* h₁²/2(L-m₂*hi),

где К - коэффициент фильтрации грунта (суглинок), суглинок - 0,1

5. Для построения кривой депрессии промежуточных точек применяем формулу:

У²= H²-2*q/K*X,

значения X в пределах от X₁=?L+ m₁d, X₁=3,65+3*1,7=8,75

до Х_п= L-m₂* h₁

X_n=37,25-2,5*3,1=29,5

?L=3,65

L=3,65+3*1,7+6+9*2,5=37,25

h₁=37,25/2.5-v(37,25/2,5)²-(7,3)²=3,1

q=0,074

У²= Н²-2 q/K*X

Расчетные данные сводим в таблицу:

Точки №	X	Y2	Y
1	8,75	40,34	6,3
2	13,9	32,68	5,7
3	19,1	24,73	4,9
4	24,3	17,3	4,1
5	29,5	9,63	3,1

Расчет водосбросного сооружения

Водосбросные сооружения служат для пропуска расчетного максимума расходов весенних паводков и других, не использованных излишков воды во избежание переполнения водохранилища. Открытые водосбросные работают как водосливы с широким порогом. Под сливом понимают участок, перегораживающий безнапорный поток сооружения, через него идет перелив воды под действием силы тяжести

H₀=H+V₀²/2g,

где V₀²/2g - гидравлический напор.

Расчетная формула для незаполненного водоcлива с широким порогом:

Q=m*b*v2g*H^3/2 ,

Где

Q - мах паводковый расход воды (18м\c );

b - ширина водослива,

m - коэффициент расхода,

m=0,36

V_o - скорость подхода воды к водосливу;

Н - напор воды перед порогом водослива (1 м).

b=Q/mv2g* H^3/2,

V₀=0

Н₀=Н

В_стр=b+0,07*п*Н+т_б*с_б,

где n - число сжатий струи;

m - количество опор;

с_б - ширина опоры (0,2).

b=11,3

m_б=b - 1=10 опор

В_стр= 14,64

n=22

L=B_стр-m*0.2/m+1

L=1.13

5. Определение объема земляных работ

Расчеты объема земляных работ на построение земляной плотины Объем частей насыпи плотины между сечениями вычисляют, умножая среднею площадь поперечного сечения плотины на расстояние между сечениями:

V= (F₁+F₂)/2*L,

где

F₁, F₂ - площади поперечных сечений плотины перпендикулярных к оси;

L - расстояние между сечениями.

Расчет объема земляных работ на построение канала

V_кан=W_к*L_к,

где W_к - площадь сечения канала по дну

W_к=В_стр+b/2*H_стр,

где b - ширина канала по дну,

H_стр - глубина канала,

L - длина канала принимается с плана компоновки рыбоводных прудов от водозабора до последнего пруда

V_к=(4,84+1,2)/2*1,5=4.2 м²

L_к=5200

b=1,2 м

V=4,43*5200=21985 м³

Литература

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Рыбохозяйствення гидротехника”.

2. Справочник по «Рыбохозяйственной гидротехнике» 1983. 315 с.

3. Конспект лекций с практическими занятиями по рыбохозяйственной гидротехнике.

4. С.М. Дорохов, С.П. Пахомов «Прудовое рыбоводство» Москва 1975. 312 с.

Размещено на Allbest.ru

...