Оценка водного режима территории
Расчет годового и весеннего стока воды в бассейне Ладожского озера. Определение стока реки в зависимости от площади бассейна и высоты слоя осадков. Режим уровня воды в реках. Оценка коэффициента фильтрации в скважине. Окультуривание и мелиорация почв.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.09.2016 |
| Размер файла | 271,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВВЕДЕНИЕ
Важной градостроительной проблемой в настоящее время является освоение и благоустройство территорий населенных мест. Любой город, поселок, сельский населённый пункт строятся на конкретной территории, площадке, которая характеризуется рельефом, уровнем стояния грунтовых вод и другими не менее важными условиями. При строительстве и эксплуатации населённых мест возникают задачи по улучшению функциональных и эстетических свойств территории. А именно: озеленение, обводнение, освещение и т.д. Все эти задачи решаются средствами благоустройства территорий.
Практические занятия были посвящены изучению различных способов обустройства территорий и проведению расчетов, необходимых для него.
В данной работе представлен отчет по 8-ми практическим занятиям.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1. РАСЧЕТ СТОКА ВОДЫ В БАССЕЙНЕ ЛАДОЖСКОГО ОЗЕРА
Сток - перетекание воды по земной коре, являющийся важнейшим звеном общего круговорота воды в природе. Часто под стоком понимают расход воды за продолжительный период времени (сутки, декаду, месяц, год). Величина стока меняется в течение года, поэтому различают:
· весенний сток (половодье) - подъем уровня воды за счет весеннего таяния снега или обильных дождей;
· неженный сток (межень)-низкий уровень воды в реке, озере, или период, в который реки питаются грунтовым стоком;
· годовой сток - количество воды, протекающее за год через живое сечение реки, выраженное в м 3 или км 3.
Задание: Рассчитать годовой, весенний и меженный сток воды в бассейне Ладожского озера, вокруг которого имеется покрытая лесом территория с различным составом древесных пород.
По данным Гидрологического университета водный баланс данной территории составляет:
· годовая сумма осадков равна 725мм. За теплый период (май-сентябрь) выпадает 380мм, а за холодный (октябрь-апрель) -345 мм.
· испарение за год равно 475мм, за теплый и холодный периоды соответственно 380 и 95 мм.
· полный или суммарный сток в бассейне составляет за год 250мм, за весну (апрель-май) -150мм, за остальной меженный период - 100мм.
Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1. Исходные данные для расчетов
|
Номер Варианта |
Показатели для расчётов |
||||||
|
Ктр |
f |
v |
Еп |
к |
порода |
||
|
10 |
95 |
2,2 |
3,7 |
50 |
0,64 |
Е |
1) Расчёт баланса влаги
P=Y+E+W, где (1)
Р- норма (количество) осадков, мм
У- полный суммарный годовой сток воды, мм
Е - суммарное испарение с земной поверхности, крон деревьев и напочвенного покрова, мм
Е=Ек+Ет+Еп, где (2)
Eк=fv (3)
ET=0.1Ктрv (4)
W - суммарное изменение почвенных и грунтовых вод, мм
Y=P- (Ек+Ет+Еп) -W (5)
2) Определить водный баланс территории для года, для холодного и теплого периодов, преобразовав формулы:
Для года W=0,
Yг=Pг-Eг,
Для холодного периода
Yx=(Px-Ex+Wт)k,
Wт=-0,4
Для теплого периода
Yм=(Pт-Eт+Wм)k,
Wм=(Px-Ex+Wт)(1-k)
Расчёт:
1) Eк = 2,2*3,7 = 8,14 мм
ET = 0.1*95*3,7 = 35,15 мм
Е = 4+80+40 = 124 мм
Y = 725-124-250 = 351 мм
2) Wм = (345-95-0,4)*0,36 = 89,86мм
Для года Yг=725-475=250 мм
Для холодного периода Yx = (345-95-0,4)*0,64 = 160мм
Для теплого периода Yм = (380-380+89,86)*0,64 = 58мм
Вывод: годовой сток составил 34 % от количества выпавших осадков, сток в холодный период - 22 %, сток в теплый период - 8 % от количества выпавших осадков.
Эти значения отражены на рисунке 1.
Рис. 1. Сток воды
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА РЕКИ
Для определения стока реки в зависимости от площади бассейна, высота слоя осадков и т.д. в гидрологии применяются следующие величины: сток реки, модуль стока и коэффициент стока.
Стоком реки называют расход воды за продолжительный период времени, например, за сутки, декаду, месяц, год.
Модулем стока называют выраженное в литрах (у) количество воды, стекающее в среднем в 1 секунду с площади бассейна реки в 1 км 2:
(6)
Коэффициентом стока называют отношение стока воды в реке (Qr)к количеству выпавших осадков (М) на площадь бассейна реки за одно и то же время, выраженное в процентах:
, где (7)
а - коэффициент стока в процентах, Qr - величина годового стока в кубических метрах; М - годовое количество выпавших осадков в миллиметрах.
Для определения модуля стока нужно знать расход воды и площадь бассейна выше створа, по которому определялся расход воды данной реки. Площадь бассейна реки можно измерить по карте. Для этого применяют следующие способы:
1) планирование
2) разбивку на элементарные фигуры и вычисление их площадей;
3) измерение площади посредством палетки;
4) вычисление площадей по геодезическим таблицам
Студентам легче всего использовать третий способ и проводить измерение площади посредством палетки, т.е. прозрачной бумаги (кальки) с нанесенными на нее квадратиками. Имея карту исследуемого района карты в определённом масштабе, можно изготовить палетку квадратами, соответствующими масштабу карты. Предварительно следует оконтурить бассейн данной реки выше определенного створа, а затем наложить карту на палетку, на которую перенести контур бассейна. Для определения площади требуется сосчитать сначала число полных квадратиков, расположенных внутри контура, а затем сложить данные квадратики, частично покрывающие бассейн данной реки. Сложив квадратики и умножив полученное число на площадь одного квадратика, узнаем площадь бассейна реки выше данного створа.
, где (8)
Q - расход воды, л. Для перевода кубических метров в литры умножаем расход на 1000, S площадь бассейна, км 2.
Для определения коэффициента стока реки нужно знать годовой сток реки и объем воды, выпавшей на площади данного бассейна реки. Объем воды, выпавшей на площади данного бассейна легко определить. Для этого нужно площадь бассейна, выраженную в квадратных километрах, умножить на толщину слоя выпавших осадков (тоже в километрах). Например, толщина будет равна р если осадков на данной площади выпало за год 600 мм, то 0' 0006 км и коэффициент стока будет равен:
, где (9)
Qr - годовой сток реки, а М- площадь бассейна; умножаем дробь на 100 для определения коэффициента стока в процентах.
Определение режима стока реки. Для характеристики режима стока реки нужно установить:
a) каким изменениям по сезонам подвергается уровень воды (река с постоянным уровнем, сильно мелеющая летом пересыхающая, теряющая воду в понорах и исчезающая с поверхности);
b) время половодья, если оно бывает;
c) высоту воды во время половодья (если нет самостоятельны наблюдений, то по опросным сведениям);
d) продолжительность замерзания реки, если это бывает (по своим личным наблюдениям или же по сведениям, полученным путем опроса).
Определение качества воды. Для определения качества воды нужно узнать, мутная она или прозрачная, годная для питья или нет. Прозрачность воды определяется белым диском (диск Секки) диаметром приблизительно 30 см, подведенным на размеченном лине или приделанным к размеченному шесту. Если диск опускается на лине, то внизу, под диском, прикрепляется груз, чтобы диск не сносило течением. Глубина, на которой этот диск становится невидимым, и является показателем прозрачности воды. Можно диск сделать из фанеры и окрасить его в белый цвет, но тогда груз нужно подвесить достаточно тяжелый, чтобы он вертикально опускался в воду, а сам диск сохранял горизонтальное положение; или фанерный лист можно заменить тарелкой.
Определение температуры воды в реке. Температуру воды в реке определяют родниковым термометром, как на поверхности воды, так и на разных глубинах. Держать термометр в воде нужно в течение 5 минут. Родниковый термометр можно заменить обычным ванновым термометром в деревянной оправе, но, для того чтобы он опускался в воду на разные глубины, следует привязать к нему груз.
Можно определить температуру воды в реке при помощи батометров: батометра-тахиметра и бутылочного батометра. Батометр-тахиметр состоит из гибкого резинового баллона объемом около 900 см 3; в него вставлена трубочка диаметром б мм. Батометр-тахиметр закрепляют на штанге и опускают на разные глубины для взятия воды.
Полученную воду выливают в стакан и определяют ее температуру.
Батометр-тахиметр нетрудно сделать самому студенту. Для этого нужно купить небольшую резиновую камеру, на нее надеть и привязать резиновую трубочку диаметром б мм. Штангу можно заменить деревянным шестом, разделив его на сантиметры. Штангу с батометром-тахиметром нужно опускать вертикально в воду до определенной глубины, так чтобы отверстие батометра-тахиметра было направлено по течению. Опустив на определённую глубину, штангу необходимо повернуть на 180 и держать примерно 100 секунд для того чтобы набрать воды после чего опять повернуть штангу на 180°. сток вода режим река
Вынимать ее следует так, чтобы из батометра вода не вылилась. Перелив воду в стакан, определяют термометром температуру воды на данной глубине.
Полезно одновременно измерить термометром-пращом температуру воздуха и сравнить её с температурой речной воды, записав обязательно время наблюдения. Иногда разность температуры достигает нескольких градусов. Например, в 13 часов температура воздуха 20, температура воды в реке 18°.
Исследование на определенных участках на определенных характера русла реки. При исследовании участках характера русла реки необходимо:
a) отметить главнейшие плесы и перекаты, определить их глубины;
b) при обнаружении порогов и водопадов определить высоту падения;
c) зарисовать и по возможности измерить острова, отмели, осередки, побочные протоки;
d) собрать сведения, в каких местах река размывает и на местах, особенно сильно размываемых, определить характер размываемых пород;
e) изучить характер дельты, если исследуется приустьевой участок реки, и нанести ее на глазомерный план; посмотреть, соответствуют ли отдельные рукава изображенным на карте.
Общая характеристика реки и ее и с пользование. При общей характеристике реки нужно выяснить:
a) в какой части река является главным образом эродирующей и в какой аккумулирующей;
b) степень меандрирования.
Для определения степени меандрирования нужно узнать коэффициент извилистости, т.е. отношение длины реки на изучаемом участке к кратчайшему расстоянию между определенными пунктами исследуемой части реки; например, река А имеет длину 502 км, а кратчайшее расстояние между истоком и устьем всего 233 км, следовательно, коэффициент извилистости:
, где (10)
К - коэффициент извилистости, L - длина реки, 1 - кратчайшее расстояние между истоком и устьем
Изучение меандров имеет большое значение для лесосплава и судоходства;
c) Не отжимания реки конусы выноса, образуемые в устьях притоков реки или производят временные потоки.
Узнать, как используется река для судоходства и сплава леса; если рука несудоходная, то выяснить почему, служит препятствием (мелководная, порожистая, есть ли водопады), есть ли на реке плотины и другие искусственные сооружения; не используется ли река для полива; какие преобразования нужно сделать для использования реки в народном хозяйстве.
Определение питания реки. Нужно выяснить виды питания реки: грунтовое, дождевое, от таяния снега озерное или болотное. Например, р. Клязьма имеет питание, грунтовое, снеговое и дождевое, из них грунтовое питание составляет 19 %, снеговое - 55 % и дождевое - 26 %.
Река изображена на рисунке 2.
Расчеты:
км 2
м 3
см
м 3
.
Вывод: В ходе данного практического занятия, в результате расчетов были получены следующие значения, характеризующие сток реки:
Модуль стока ?= 177239 л/с*км2
Коэффициент стока б=34,5 %.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3. ОЦЕНКА ВОДНОГО РЕЖИМА ТЕРРИТОРИИ
Для условий Северо-Запада РФ характерно преобладание атмосферных осадков над их испарением, т.е. избыточный водный режим территорий. При хозяйственном использовании земель в этом регионе требуется проведение гидротехнических мероприятий - осушение территории. Водный режим территории зависит от следующих факторов: кол-ва выпавших осадков, гранулометрического состава почвы, климатических условий, рельефа местности, типа растительности, уровня грунтовых вод.
Задание: определить растительную зону по типу влагообеспеченности, используя коэффициенты увлажнения Высоцкого, Селянинова и Иванова.
Исходные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2. Исходные данные для расчетов
|
Вариант |
Кол-во осадков, мм |
Испарение, мм |
Суммарная температура воздуха, оС |
Радиационный баланс, кДж см 2 год. |
||||||
|
10 |
год |
Вегетац.период |
год |
Вегетац.период |
Год |
Вегетац.период |
год |
скрытая теплота |
Сумма тепла |
|
|
730 |
630 |
108 |
36 |
2100 |
700 |
167 |
16,7 |
200 |
1) Коэф. Увлажнения Г.Н. Высоцкого (КУ)
(11)
2) Гидротехнический коэффициент Г.Т. Селянинова
(12)
3) Коэффициент увлажнения Н.Н. Иванова(К)
(13)
где: R - кол-во выпавших осадков за вегетационный период, мм
Е - величина испарения за вегетац. период, мм
4) Индекс сухости М.И. Будыко(К)
(14)
где: R- годовой радиационный баланс подстилающей поверхности, кДж см 2 год
L - скрытая теплота парообразования, кДж см 2 год
Е - сумма тепла, необходимая для испарения годового кол-ва осадков, кДж см 2 год.
Расчёт:
1) Коэффициент увлажнения Г.Н. Высоцкого(КУ)
КУ=
2) Гидротехнический коэффициент Г.Т. Селянинова
3) Коэффициент увлажнения Н.Н. Иванова(К)
4) Индекс сухости М.И. Будыко
Вывод: Наш объект находится в таёжной зоне, в которой сумма количества осадков равна 302мм, сумма температур равна 61,6.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4. СТОК ВОДЫ
Стоком называется движение воды по поверхности земли, а также в толще почвы и горных пород в процессе круговорота её в природе. Сток подразделяется на поверхностный (по земной поверхности), почвенный (в почвенной толще), склоновый(по склонам), русловый и речной(по русловой и речной сети).
Характеристики стока. В расчетах передвигающуюся воду необходимо измерять. Количественно сток характеризуется объемом. Объем стока Wв.с. - объем воды (обычно м 3), стекающей с водосборной площади за определенное время. Объем стока, м 3, определяется по её расходу в водотоке за определенный период времени (сутки, месяц, год и т.д.):
(15)
где Q - средний расход воды, м 3\с
t - время расчетного периода, с
Объем стока весеннего половодья можно вычислить по формуле:
(16)
где F - площадь водосбора, га
Н - слой снега, м
Модуль стока q-объем воды, стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени, обычно л\(с*га), м 3\(с*км 2):
, (17)
где Q-расход реки(или другого водотока),л\с, м 3\с
F-площадь водосбора, га, км 2
Коэффициент стока - отношение стока к осадкам. Коэффициент стока показывает, какая часть осадков стекает в водотоки:
, (18)
где C - сток
О - осадки
Слой стока hст-величина, показывающая, какой слой воды будет, если сток равномерно распределить по площади водосбора, мм. Слой стока определяется делением объема стока на площадь водосбора.
(19)
где W - объем стока, м 3
F - водосборная площадь, га
Задание 1. Определить объем стока весеннего половодья Wв.с, рассчитать слой стока, расход и модуль стока.
Дано: река Лустовка, период половодья 30 суток=30*86400=2592000 с, мощность снежного покрова H=0,47 м, плотность снега =0,22, площадь водосбора F=21000 га, коэффициент стока
Расчёты:
1) м 3
2)
3)
4) Q=12159840/2592000=4,690 м 3/с
Задание 2. Определить годовой объем, модуль, слой и коэффициент стока.
Дано: река Лустовка, средний за год расход воды Q=1,430 м 3/с=1430 л/с, площадь водосбора F=21000 га, количество (слой) осадков за год hcт=605 мм.
Расчёты:
1) t=365*86400=31536000
Wc=1,43*31536000=45096480 м 3
2)
3)
4) =0,35.
Факторы стока. На сток оказывают влияние многие факторы- рельеф местности, мощность влагоёмких слоёв и глубина залегания водоупорных горизонтов, климатические факторы (температура воздуха, интенсивность и величина осадков и др.), наличие и вид растительности, величина и форма водосбора, его заболоченность и др. Особенно большое влияние на сток оказывает лес. В лесу формируется мощный слой лесной подстилки, а корни древесных растений образуют значительный по мощности пористый горизонт почвы.
Поры почвы, свободные от воды, обеспечивают аккумуляционную ёмкость почвы. Ёмкость аккумуляции Vв в мм водного слоя по горизонтам можно определить по формуле:
, (20)
где P - пористость почвы, %
см 3
r - весовая влажность почвы, %
Задание 3. Определить ёмкость аккумуляции торфянистой почвы (в мм водного слоя) в сосново-березовом древостое Лисинского учебно-опытного лесхоза для горизонтов почвы 0-10, 11-20 и 21-30 см.
Дано: порозность по слоям 91, 78 и 64 %; объемная масса 0,09; 0,28 и 0,76 г/см 3; влажность почвы 152, 125 и 82 %.
Результаты расчетов представлены в табл.3.
Таблица 3. Ёмкость аккумуляции торфянистой почвы, мм водного слоя
|
Горизонты почвы, см |
Порозность, % |
Объемная масса, г/см 3 |
Влажность почвы, % |
Запас воды, мм водного слоя |
Емкость аккумуляции, мм |
|
|
0-10 |
91 |
0,09 |
152 |
14 |
77 |
|
|
11-20 |
78 |
0,28 |
125 |
35 |
43 |
|
|
21-30 |
64 |
0,76 |
82 |
62 |
2 |
|
|
Сумма |
- |
- |
- |
122 |
Расчеты:
мм
мм
мм
Вывод:
В ходе данного практического занятия были проведены расчеты, и получены следующие значения:
1) Объем стока весеннего половодья Wв.с,=12159840 м 3
Слой стока
Расход Q=4,690 м 3/с
Модуль стока q=0,22 л/(с*га)
2) Годовой объем Wв.с,=45096480 м 3
Модуль стока q=0,068 л/(с*га)
Слой стока
Коэффициент стока
3) Ёмкость аккумуляции торфянистой почвы:
.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5. РЕЖИМ УРОВНЯ ВОДЫ В РЕКАХ
Река является объектом инженерного оборудования городских территорий. Река является водоприёмником, источником воды для оросительных систем. Из реки берется вода для снабжения жителей населенной местности.
Подъемы уровня воды вынуждают при строительстве дорог создавать искусственные насыпи, мосты. Уровни воды в реках определяются на специальных водомерных постах, которые устанавливают либо в пределах городской черты, либо за пределами границ города. В течении суток делают от 2-х до 6 замеров уровня воды. Полученные результаты в дальнейшем статистически обрабатывают, строят графики и дают анализ уровня воды в реках. Чаще всего устанавливают следующие показатели:
1) Повторяемость уровня воды - это количество дней, при которых горизонт воды находился на определенных отметках за весь период наблюдений.
2) Продолжительность данного уровня воды - количество дней, в течение которых уровень воды не был ниже заданного.
Указанные показатели определяют как в абсолютных величинах(днях), так и в относительных (%).
Задание: Проведены замеры уровня воды в реке Тосна Ленинградской области и получены следующие результаты (табл.4).
Таблица 4. Повторяемость и продолжительность стояния уровня воды в р. Тосна
|
Интервалы уровня, см |
Повторяемость стояния горизонтов(частота) |
Продолжительность стояния горизонтов(обеспеченность) |
|||
|
дни |
% |
дни |
% |
||
|
220-201 |
2 |
1.3 |
2 |
1.3 |
|
|
200-181 |
5 |
3.3 |
7 |
4.6 |
|
|
180-161 |
9 |
5.9 |
16 |
10.4 |
|
|
160-141 |
14 |
9.1 |
30 |
19.6 |
|
|
140-121 |
23 |
15.0 |
53 |
34.6 |
|
|
120-101 |
31 |
20.3 |
84 |
54.9 |
|
|
100-81 |
48 |
31.4 |
132 |
86.3 |
|
|
80-61 |
14 |
9.1 |
146 |
95.4 |
|
|
60-41 |
7 |
4.6 |
153 |
100 |
|
|
Сумма |
153 |
100 |
- |
- |
Результаты представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Повторяемость и продолжительность стояния уровня воды в р. Тосна
Вывод: По результатам, изображенным на рисунке 3, видно, что наибольшая повторяемость уровня воды была наибольшей на промежутке уровня воды от 81 до 100 см и составляла 48 дней. А на 153 дне уровень воды стал минимальным (2 дня). Это происходит в результате смены времени года, уменьшении осадков. И можно делать вывод о том, что продолжительность уровня воды уменьшается с течением времени.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6. РЕЖИМ РАСХОДОВ ВОДЫ В РЕКАХ
Расходом называется объем воды, проходящей в единицу времени через данное живое сечение потока. Расход воды зависит от скорости течения воды и площади живого сечения водотока.
Скорость движения воды в реке можно рассчитать по формуле Шези:
(21)
Существует множество экспериментальных методов измерения скорости течения воды.
Определения скорости движения воды поплавками. Для этого на прямом участке реки выбирают место, где нет подпора воды. На выбранном участке реки разбивают три створа: верхний В, средний С и нижний Н.
Расстояние между крайними створами L принимается приблизительно равным трех - четырехкратной ширине реки. Кроме того, время прохождения поплавка между верхним и нижним створом должно быть не менее 20с. Для пуска поплавков выше верхнего створа на расстоянии 0,2L намечают пусковой створ. На маленьких речках между вешками, установленными возле урезов воды, натягивают канат.
Для измерения скорости течения в воду несколько выше пускового створа, на середине реки бросают раздельно 10 поплавков. Время прохождения поплавком пути от верхнего до нижнего створа определяют по секундомеру. После этого производят детальные промеры живых сечений на створах. Для этого через определенные расстояния (0,1-1,0 м и более) производят промеры глубин воды. Чем уже река, тем меньше расстояние между промерами.
Площадь живого сечения створа определяется как сумма площадей элементарных геометрических фигур, а смоченный периметр - как сумма гипотенуз прямоугольных треугольников. Средние значения живого сечения и смоченного периметра определяют по формулам:
(22)
(23)
где w и ч - живое сечение и смоченный периметр верхнего (В), среднего (С) и нижнего (Н) створов.
Далее по двум поплавкам, прошедшим расстояние между крайними створами наиболее быстро, вычисляют среднюю поверхностную скорость потока, м/с:
(24)
Переход от средней поверхностной скорости к средней скорости потока v осуществляется через переходный коэффициент К 1.
(25)
Значение коэффициента К 1 зависит от уровня воды, шероховатости русла, уклона дна:
(26)
где C - скоростной коэффициент формулы Шези.
Скоростной коэффициент определяется по формулам Н.Н. Павловского или И.И. Агроскина. Для приближенных расчетов скоростной коэффициент можно определить по формуле Базена:
(27)
где г - коэффициент шероховатости русла (для чистых земляных русел г = 1,3, для заросших русел г = 1,75), R - гидравлический радиус, м.
(28)
где w - живое сечение реки, м 2, ч - смоченный периметр, т. е. длина подводного контура поперечного сечения потока, м.
Расход воды определяется по формуле:
(29)
где Q - расход воды, м 3/c; v - средняя скорость течения воды, м/c; w - площадь поперечного сечения, м 2.
Задание: Определить скорость и расход воды в реке.
Исходные данные: расстояние между крайними створами L = 16 м, время прохождения брошенных в воду 10 поплавков 37, 32, 29, 35, 31, 27, 26, 34, 33, 27 с. Результаты промеров живых сечений представлены в табл. 5-9.
Таблица 5. Верхний створ
|
Расстояние от уреза воды, м |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
3,8 |
|
|
Глубина воды, м |
0,08 |
0,24 |
0,31 |
0,49 |
0,47 |
0,42 |
0,34 |
0,28 |
0 |
Таблица 6. Средний створ
|
Расстояние от уреза воды, м |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
3,9 |
|
|
Глубина воды, м |
0 |
0,22 |
0,34 |
0,41 |
0,52 |
0,49 |
0,33 |
0,27 |
0,07 |
Таблица 7. Нижний створ
|
Расстояние от уреза воды, м |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,2 |
|
|
Глубина воды, м |
0,04 |
0,28 |
0,39 |
0,42 |
0,50 |
0,47 |
0,34 |
0,29 |
0,21 |
0,11 |
Таблица 8. Площадь живого сечения
|
№ створа |
w верхнего створа |
№ створа |
w среднего створа |
№ створа |
w нижнего створа |
|
|
1 |
0,02 |
1 |
0,11 |
1 |
0,01 |
|
|
2 |
0,08 |
2 |
0,14 |
2 |
0,08 |
|
|
3 |
0,14 |
3 |
0,19 |
3 |
0,17 |
|
|
4 |
0,20 |
4 |
0,23 |
4 |
0,20 |
|
|
5 |
0,24 |
5 |
0,25 |
5 |
0,23 |
|
|
6 |
0,22 |
6 |
0,21 |
6 |
0,24 |
|
|
7 |
0,19 |
7 |
0,15 |
7 |
0,20 |
|
|
8 |
0,16 |
8 |
0,04 |
8 |
0,16 |
|
|
9 |
0,04 |
9 |
- |
9 |
0,13 |
|
|
10 |
- |
10 |
- |
10 |
0,02 |
|
|
Сумма: |
1,29 |
Сумма: |
1,32 |
Сумма: |
1,44 |
Таблица 9. Смоченный периметр русла
|
№ поплавков |
Название створов |
|||
|
Верхний |
Средний |
Нижний |
||
|
1 |
0,51 |
0,55 |
0,5 |
|
|
2 |
0,52 |
0,51 |
0,55 |
|
|
3 |
0,50 |
0,50 |
0,51 |
|
|
4 |
0,53 |
0,51 |
0,50 |
|
|
5 |
0,50 |
0,50 |
0,51 |
|
|
6 |
0,50 |
0,52 |
0,50 |
|
|
7 |
0,51 |
0,50 |
0,52 |
|
|
8 |
0,50 |
0,48 |
0,50 |
|
|
9 |
0,41 |
- |
0,51 |
|
|
Сумма: |
4,48 |
4,07 |
4,60 |
Расчеты:
щср=1,34 м 2 R=0,3 м
Хср=4,3 м С=20,7
tср=26,5 с К 1=0,6
хпов=0,6 м/с х=0,36 м/с
Q=0,48 м 3/с
Вывод: В ходе данного практического занятия были определены скорость х=0,36 м/с и расход воды в реке Q=0,48 м 3/с.
Был описан метод вычисления расхода воды на небольших водотоках, а также изучены новые понятия: живое сечение и смоченный периметр русла.
Затем, для каждого створа рассчитаны средние значения площади живого сечения щср=1,34 м 2 и смоченного периметра русла Хср=4,3 м.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7. ДВИЖЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ВОД
Вода в почве при движении образует поток грунтовых вод. В основное уравнение движения грунтовых вод (формулу Дарси) входит коэффициент фильтрации:
(30)
где v - скорость фильтрации фунтовых вод;
i - уклон грунтовых вод.
Коэффициент фильтрации К - это скорость фильтрации грунтовых вод при уклоне их, равном единице. Он характеризует водопроницаемость почвогрунтов и выражается в единицах скорости.
Определение коэффициентов фильтрации. Для определения коэффициента фильтрации существуют полевые и лабораторные методы. В практических целях следует применять полевые методы, дающие более точные результаты по сравнению с лабораторными методами. При высоком горизонте грунтовых вод применяется метод восстановления воды в скважинах после ее откачки, при низком горизонте грунтовых вод - метод инфильтрации воды из скважин и шурфов.
Определение коэффициента фильтрации способом восстановления воды в скважине после откачки. Для каждой почвенной разности тарелочным буром диаметром 10-20 см устраивают не менее двух скважин глубиной, приблизительно равной глубине осушительных каналов или дрен. После устройства скважины следует выждать, пока уровень воды в ней займет свое естественное положение, т. е. до тех пор, пока не прекратится подъем воды в скважине.
Когда уровень воды в скважине установится, измеряют следующие величины: I) глубину стояния грунтовой воды от поверхности земли (начальный уровень) h, см; 2) глубину скважины T, см; 3) глубину воды в скважине Н, см; 4) диаметр скважины d, см. Все эти величины измеряют от нижнего края доски длиной около 0,5 м, которую укладывают на поверхность почвы поперек скважины, несколько перекрывая ее. Данные измерений записывают на лицевой стороне ведомости.
Затем воду из скважины вычерпывают почти до дна (на дне остается слой воды 5-10 см) металлической банкой на длинной ручке. После откачки воды быстро измеряют расстояние Уо' от поверхности почвы до нижнего уровня воды в скважине и отмечают время замера. При дальнейшем подъеме воды в скважине измерения уровня воды повторяют не менее 6-8 раз, пока уровень не поднимется почти до первоначального положения (до откачки).
При каждом измерении величины Уn' отмечают время замера. Время, через которое проводят данные измерения, зависит от скорости подъема воды в скважине.
Когда уровень воды в скважине приблизительно займет свое первоначальное положение, нужно произвести вторую откачку воды из скважины и измерения повторить. Измеренные уровни и время записывают в специальную ведомость (табл. 9). Затем производят обработку результатов измерений (табл. 10).
В графе 2 и 5 записывают число секунд, получающееся путем вычитания из времени проведения данного наблюдения времени первого наблюдения.
В графе 3 и 6 записывают разности, полученные от вычитания из наблюденных величин Уо', У 1', …, Уn' глубины стояния грунтовых вод от поверхности земли h:
Уо = Уо' - h; …; У 1 = У 1' - h; …; Уn = Уn' - h.
Для заполнения граф 4 и 7 величину У 0 делят последовательно на вычисленные У 0, У 1, …, Уn: У 0 / У 0; У 0 / У 1; …; У 0 / Уn. Для полученных частных определяют десятичные логарифмы: lg У 0 / У 0; lg У 0 / У 1; …; lg У 0 / Уn.
Далее обработка материалов может производиться аналитическим или графическим способами. В полевых условиях доступнее аналитический способ. При этом способе каждое значение логарифма делят на соответствующее значение секунд между измерениями У 0 и У 1; У 0 и У 2;...; У 0 и Уn и получают условные тангенсы угла наклона tgб. Затем находят средние значения тангенсов для I и II откачек.
Для вычисления коэффициента фильтрации осушенных земель используют формулу Доната-Писарькова:
(31)
где К - коэффициент фильтрации, см/с;
r - радиус скважины, см;
Н - глубина воды в скважине, см
H = T - h;
tgб - условный тангенс (средний).
Но полученным значениям коэффициентов фильтрации для двух откачек вычисляют среднюю его величину Кср.
Данные подъема уровня воды приведена в таблице 10.
Таблица 10. Записи подъема уровня воды в скважине
|
Номер наблю-дения |
I откачка |
II откачка |
|||||
|
Расстояние от поверхности почвы до уровня воды, см |
Часы |
Минуты |
Расстояние от поверхности почвы до уровня воды, см |
Часы |
Минуты |
||
|
1 |
65 |
12 |
28 |
64 |
14 |
07 |
|
|
2 |
62 |
12 |
34 |
61 |
14 |
13 |
|
|
3 |
59 |
12 |
39 |
57 |
14 |
22 |
|
|
4 |
56 |
12 |
46 |
54 |
14 |
29 |
|
|
5 |
53 |
12 |
58 |
50 |
14 |
41 |
|
|
6 |
50 |
13 |
13 |
47 |
14 |
59 |
|
|
7 |
47 |
13 |
31 |
45 |
15 |
16 |
|
|
8 |
45 |
14 |
00 |
43 |
15 |
56 |
Данные подъема уровней воды (табл. 10) обрабатывают по форме, приведенной в табл. 11.
Таблица 11. Обработка результатов наблюдений
|
Номер наблю-дения |
I откачка |
II откачка |
|||||
|
Время, с |
Уn= Уn' -h |
lg |
Время, с |
Уn= Уn' -h |
lg |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
1 |
0 |
22 |
0 |
0 |
22 |
0 |
|
|
2 |
360 |
19 |
0,064 |
360 |
19 |
0,061 |
|
|
3 |
660 |
16 |
0,138 |
900 |
15 |
0,166 |
|
|
4 |
1080 |
13 |
0,288 |
1320 |
12 |
0,263 |
|
|
5 |
1800 |
10 |
0,342 |
2040 |
8 |
0,439 |
|
|
6 |
2700 |
7 |
0,497 |
3120 |
5 |
0,643 |
|
|
7 |
4560 |
4 |
0,740 |
4140 |
3 |
0,865 |
|
|
8 |
6300 |
2 |
1,041 |
6540 |
1 |
1,342 |
Определение условных тангенсов угла наклона для I и II откачек:
|
I откачка |
II откачка |
|
|
|
|
|
|
и т. д. |
и т. д. |
|
|
|
|
Коэффициент фильтрации для среднего тангенса равен:
При определении коэффициента фильтрации в полевых условиях не обходимо указать место его определения, номер скважины и ее местонахождение, дату производства наблюдений, а также произвести краткое описание почвенного разреза.
Метод инфильтрации (способ Болдырева). При определении коэффициента фильтрации этим методом на выбранном месте устраивают шурф сечением не менее 0,2x0,2 м или скважину диаметром не менее 0,2 м. Дно шурфа или скважины должно доходить до поверхности того слоя, водопроницаемость которого определяется. При глубоком залегании изучаемого слоя (глубже 0,5-0,6 м) сначала выкапывают обычный почвенный шурф (яму), а на дне его устраивают измерительный шурф или скважину. В неустойчивых грунтах шурфы или скважины закрепляются. В дно их забивают колышек, возвышающийся над дном на 5-10 см, и насыпают слой мелкого гравия или песка толщиною около 2 см. В шурф или скважину наливают воду до верха колышка. Затем выливают определенное количество воды (500-1000 см) и отмечают время долива на часах.
Когда уровень воды в скважине снизится до верха колышка, опять выливают то же количество воды и замечают время и т. д.
В бланке специальной формы записывают время долива и объем вылитой воды (табл. 11).
Так как сначала одновременно с фильтрацией происходит и впитывание воды в почву до определенной влажности, то поступление воды в почву с течением времени замедляется. Исследования продолжаются до тех пор, пока фильтрационный расход не стабилизируется (установившийся расход).
Коэффициент фильтрации вычисляют по формуле:
K = Q / F, (32)
где Q - установившийся расход воды, см 3/с;
F - площадь смоченной поверхности шурфа или скважины, см 2.
Площадь определяют по формулам:
для скважины с незакрепленными стенками
F = nр(r + 2Z);
где r - радиус скважины, см;
Z - высота постоянного слоя воды, см.
Задание: Определить коэффициент фильтрации по способу инфильтрации (способ Болдырева). Диаметр скважины d = 20 см, поддерживаемый слой воды Z= 5 см.
Время доливов и объем вылитой воды приведены в табл. 12.
Таблица 12. Определение коэффициента фильтрации методом инфильтрации
|
Номер долива |
Время начала определения |
Время долива воды |
Долито воды, см 3 |
Время между доливами, с |
Фильтрационный расход, см 3/с |
|
|
0 |
9:00 |
|||||
|
1 |
9:00 |
9:12 |
1000 |
720 |
1,39 |
|
|
2 |
9:00 |
9:30 |
1000 |
1080 |
0,93 |
|
|
3 |
9:00 |
9:52 |
1000 |
1320 |
0,76 |
|
|
4 |
9:00 |
10:22 |
1000 |
1800 |
0,55 |
|
|
5 |
9:00 |
10:59 |
1000 |
2220 |
0,45 |
|
|
6 |
9:00 |
11:41 |
1000 |
2520 |
0,40 |
|
|
7 |
9:00 |
12:23 |
1000 |
2520 |
0,40 |
Для скважины с незакрепленными стенками находим:
F = nр(r + 2Z) = 3,14·10(10+10) = 628 см 2;
K = 0,40/628 = 0,000637 см/с = 0,55 м/сут.
Вывод:
В практическом занятии были изучены два способа определения коэффициента фильтрации: способом восстановления воды в скважине после откачки и способом Болдырева (метод инфильтрации). Так же были произведены расчеты.
С использованием способа восстановления воды в скважине после откачки был получен результат: 0,0117 см/с.
Способом Болдырева: 0,000637 см/с.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №8. ОКУЛЬТУРИВАНИЕ И ХИМИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ
Для повышения продуктивности сельскохозяйственных и лесных культур в почву вносят минеральные удобрения. Необходимую дозу внесения минеральных удобрений определяют на основании результатов агрохимических анализов почвы. По этим анализам уточняют фактическое содержание основных элементов питания в почве и растениях (табл. 13.).
Таблица 13. Содержание питательных веществ в почве и листьях хлебных злаков в фазе колошения, как показатель нуждаемости в удобрениях (по В.В. Церлинг)
|
Степень нуждаемости в удобрениях |
Содержание в почве, мг/кг почвы |
Содержание в листьях злаков, % в сухом веществе |
|||||
|
N03 |
Р |
К |
N03 |
Р |
К |
||
|
Очень сильная |
5 |
8,7 |
25 |
1,6 |
0,18 |
1,2 |
|
|
Сильная |
8 |
22,0 |
83 |
1,6-2,2 |
0,18-0,23 |
1,2-1,4 |
|
|
Средняя |
9-15 |
23-44 |
84-125 |
2,3-2,6 |
0,24-0,27 |
1,5-1,9 |
|
|
Слабая |
16-30 |
45-66 |
126-166 |
2,7-2,9<... |
Подобные документы
Характеристики гидрографической сети. Морфометрические характеристики бассейна. Физико-географические факторы стока: подстилающей поверхности, климатические. Сток и порядок его распределения. Анализ водного режима и определение типа питания реки.
курсовая работа [70,6 K], добавлен 19.11.2010Графический способ определения нормы среднегодового модуля стока реки с коротким рядом наблюдений. Расчет нормы мутности воды и нормы твердого стока взвешенных наносов. Параметры водохранилища и время его заиления, определение минимального стока реки.
курсовая работа [1011,4 K], добавлен 16.12.2011Этапы преобразования осадков в сток. Влияние растительного покрова, типа почв, а также других характеристик водосбора и времени года, при выборе значения коэффициента спада. Использование базисного стока грунтовых вод в качестве показателя условий стока.
лекция [309,8 K], добавлен 16.10.2014Построение и свойства кривой расходов воды. Выбор способа вычисления ежедневных расходов воды на основе анализа материалов наблюдений особенностей режима реки. Способы экстраполяция и интерполяции. Гидрологический анализ сведений о стоке воды и наносов.
практическая работа [28,9 K], добавлен 16.09.2009Обоснование параметров водохозяйственных систем в бассейне реки в условиях перспективного развития водохозяйственного комплекса. Оценка водных ресурсов реки и характеристика их использования. Водный режим, параметры стока, его изменение по длине реки.
курсовая работа [472,5 K], добавлен 03.02.2011Определение средней многолетней величины (нормы) годового стока.Коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока. Определение нормы стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии. Построение кривой обеспеченности годового стока.
контрольная работа [110,8 K], добавлен 23.05.2008Описание бассейна реки Чулым (Новосибирская область). Определение влагозапасов почвогрунтов водосбора. Расчет стока в реальных и естественных условиях. Вынос биогенных элементов с сельскохозяйственных угодий. Оценка качества воды с учетом ее самоочищения.
курсовая работа [969,6 K], добавлен 15.04.2012Рельеф, геологическое строение, состав почвенного покрова и разнообразия растительности бассейна реки Оки; гидрометеорологическая характеристика территории. Разработка методики прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети для створа г. Касимов.
курсовая работа [182,2 K], добавлен 24.09.2014Особенности построения батиграфических и объемных кривых водохранилища. Определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины. Характеристика мертвого объема водохранилища. Анализ водохранилища сезонного регулирования.
курсовая работа [119,5 K], добавлен 17.06.2011История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.05.2012Исследование численных методов решения уравнений Сен-Венана. Расчет трансформации стока посредством использования связи между объемом воды и стоком. Трансформация паводковой волны водохранилищем. Решение задачи трансформации стока при прорыве плотин.
презентация [84,0 K], добавлен 16.10.2014Знакомство с физико-географической характеристикой бассейна реки Сенегал, анализ особенностей гидрологического режима. Рассмотрение Сенегальского артезианского бассейна. Наводнения и засухи как основные опасные гидрологические процессы в бассейне реки.
реферат [9,9 M], добавлен 25.12.2014Единичный гидрограф, его функции и составляющие. Определение объема стока, сформированного отдельным ливнем. Расчетная единица времени для единичного гидрографа, его максимальная ордината. Формулы для расчета стандартной продолжительности дождя.
презентация [116,5 K], добавлен 16.10.2014Определение понижения уровня в центральной скважине водозабора, состоящего из n=3 скважин, расположенных параллельно совершенному урезу реки на расстоянии 2Q=100 м друг от друга. Определение времени наступления стационарного режима фильтрации в скважине.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 29.06.2010Определение средних многолетних величин годового стока рек при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. Расчет статистических параметров вариационного стокового ряда и расчетных величин годового стока заданной вероятности его превышения.
контрольная работа [90,8 K], добавлен 12.03.2012Вывод уравнения для аналитического описания эпюры температуры воды. Изучение неоднородности температуры воды по глубине рек. Анализ распределения температуры воды по ширине рек. Оценка эффективности использования уравнения теплового баланса реки.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 22.12.2010Географические факторы режима уровней воды в реке. Исследование уровневого режима реки Большой Иргиз. Характеристика весеннего половодья на территории Саратовской области в 2012 году. Геоинформационные технологии при моделировании зон затопления.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 24.04.2012Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Расчет водохранилища сезонно-годичного и многолетнего регулирования стока. Определение режима работы водохранилища балансовым таблично-цифровым расчетом.
курсовая работа [152,5 K], добавлен 23.05.2008Влияние хозяйственной деятельности на водный режим рек. Регулирование стока рек водохранилищами и прудами. Характер и особенности сельскохозяйственного влияния на данный процесс, оценка негативных результатов. Использование воды на нужды промышленности.
курсовая работа [265,2 K], добавлен 13.04.2015Определение времени наступления стационарного режима фильтрации в скважине и величины ущерба родниковому стоку в конце первого года работы водозабора. Исследование развития подпора уровня грунтовых вод и определение потерь воды из водохранилища.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 29.06.2010
