Естественные и искусственные водоисточники

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 40Следующая ⇒

В настоящее время, как в России, так и в Татарстане больше всего для полива используются естественные водоисточники (реки, озера и частично подземные воды).

В летний период (период интенсивного водозабора на полив сельскохозяйственных культур) уровень воды, особенно малых рек, падает до критической отметки, нанося огромный ущерб рыбным ресурсам.

Более того, в последние годы только в нашей республике пересохли 289 озер, заилились 404 и заросли (заболотились) 321 озеро.

В связи с этим в каждом хозяйстве, в каждом населенном пункте необходимо заниматься строительством прудов и запруд с целью задержания весенних талых вод и использования их на нужды сельского хозяйства.

Строительство пруда начинается с выбора места, и учитываются следующие требования:

- пруд следует располагать по возможности ближе к основному потребителю воды (орошаемые участки, населенный пункт), и не ближе 200 м от животноводческих комплексов;

- плотину следует ставить в более узком месте балки, с тем расчетом, чтобы объем земляных работ был минимальным, а объем задерживаемой воды был максимальный;

- желательно створ плотины намечать непосредственно за крутым поворотом балки, что сокращает длину разгона ветровой волны, воздействующей на мокрый откос плотины;

- при наличии ключей, створ плотины следует располагать ниже их выхода, с тем расчетом, чтобы вода ключей пополняла запас воды в пруду и освежала ее;

- продольный уклон балки выше плотины должен быть не более 5 м на 1 километр, что позволяет при меньшей высоте плотины задержать большой объем воды;

- категорически запрещается устройство водоемов на территории кладбищ, скотомогильников и свалок мусора;

- пруд должен располагаться по возможности выше орошаемых участков и других потребителей пресной воды;

- грунт дна пруда и его откосы должны быть сложены маловодопроницаемыми глинами или же тяжелыми суглинками. Для определения гранулометрического состава грунта проводятся гидрологические и гидрогеологические изыскания путем бурения скважин;

- глубина пруда должна быть не менее 6-ти метров. При меньшей глубине пруд заиливается и летом «цветет»;

- вблизи створа плотины должно быть достаточное количество грунтовых материалов, удобный способ его доставки и укладки в тело плотины;

- пруд должен иметь достаточную площадь водосбора.

После выбора места для строительства пруда определяется водосборная площадь и объем ежегодного накопления воды.

Водосборная площадь – это часть площади, поверхностный сток с которой поступает в проектируемый водоем. Для определения водосборной площади берется план местности в горизонталях в масштабе 1:25000. Если в хозяйстве нет карт землепользования, то она заказывается в РКЦ «Земля» (рис. 1).

На плане проводится водораздельная линия под углом 90° к горизонталям, так как вода со склона к нижней горизонтали стекает под углом 90 градусов.

Известно, что площадь неправильной конфигурации можно определить при помощи планиметра, палетки, компьютерного сканирования или же геометрическим методом (путем деления на квадратные сантиметры). При подсчете, если неполный квадрат меньше половины его не учитывают, и наоборот.

При масштабе 1:25000 каждый см² составит 6,25 га водосборной площади (1 см = 250 м), 1 см²= 62500 м², 1 га = 10000 м²).

Рис. 1. План балки «Глубокая» (М 1:25000)

Приток воды, поступающей в пруд с водосборной площади при расчетной вероятности повышения слоя весеннего стока рассчитывается по формуле:

V=10·S·h_p, где

V – объем воды, м³;

10 – коэффициент перевода (1 мм=10 м³);

S – площадь водосбора, га;

h_p– слой стока воды, мм.

Среднемноголетний слой стока по агропочвенным зонам Республики Татарстан приводится в таблице 13.

Таблица 13

Слой весеннего стока при 75% обеспеченности

Агропочвенные районы	Слой стока, мм
Предкамье	110
Предволжье	80
Западное Закамье	100
Юго-Восточное Закамье	75
Восточное Закамье	46

Пример: 620 га·110·10=682 тыс.м³

Далее, используя план балки в масштабе 1:5000 с сечением горизонталей в 2 метра рассчитывается емкость чаши пруда (вместимость расчетного притока воды). Для выполнения этой задачи определяется площадь между осью плотины и каждой горизонталью. Это будет площадь пруда (Sтыс. м²) при различном его наполнении (рис. 2).

Рис. 2. План чаши пруда

Зная S, вычисляется объем слоя V тыс. м³ между каждой парой соседних горизонталей по формуле:

Для нижнего (первого) слоя:

V₁ = 1/3 · h · S₁ (объем полного конуса, рис. 3).

Для остальных V₂ = 1/2 · h (S₁ + S₂) (объем усеченного конуса), где

V – объем воды между соседними горизонталями, тыс. м³;

S₁+S₂ – площади, ограниченные соседними горизонталями, тыс. м²;

h – высота сечений горизонталей, м.

Например, объем первого слоя составит:

V₁ = 1/3 · 2 · 95 = 63,3 тыс. м³;

Для второго слоя – V₂ = S₁ + S₂

V₂ = 63.3 + 150 = 213.3 тыс. м³.

Гребень плотины

Рис. 3. Поперечный разрез пруда

Все результаты расчетов сводятся в таблицу 14.

Таблица 14

Емкость чаши пруда по слоям

Отметки горизонталей	Площадь зеркала пруда, тыс.м²	Объем слоя воды между соседними горизонталями, тыс.м³	Объем чаши пруда от дна до данной горизонтали, тыс. м³
100	0	63,3	0
102	95	213,3	63,3
104	150	330	276,6
106	180	380	606,6
108	200		986,6
110

В нашем примере расчеты показывают, что емкость проектируемого пруда не только соответствует весеннему стоку воды в объеме 682 тыс. м³, но и остается запас для размещения 304,6 тыс. м³ воды. При этом максимальная глубина пруда составит 8 м (108-100).

Затем надо определить, сколько кубических метров воды можно будет использовать на орошение сельскохозяйственных культур и на другие нужды (полезный объем пруда).

Объем воды (682 тыс.м³), полученный в результате переумножения годового расчетного стока на водосборную площадь, называется полным объемом пруда.

Уровень воды, которого достигает пруд при полном объеме, называется нормально-подпертым горизонтом (НПГ-106,2 м). Его можно найти по графику интегральных кривых (рис. 4). На шкале емкости пруда откладываем значение полного объема пруда (682 тыс. м³) и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой емкости. Из точки пересечения опускаем вертикальную линию до пересечения со шкалой горизонталей, это и будет отметкой нормально-подпертого горизонта. Продолжив вертикальную линию от НПГ до пересечения с кривой площадей зеркала, и приводя из точки пересечения горизонтальную линию на шкалу площадей зеркала, найдем размер площади зеркала пруда при его расчетном (полном) наполнении.

Всю воду из пруда использовать нельзя. В пруду всегда должен оставаться неприкосновенный запас, который получил название «мертвый объем», глубиной 1,5-2,0 метра.

Назначение мертвого объема воды:

а) для оседания твердого стока (взвешенных частиц, поступающих в весенне-летнее время с водой);

б) для предохранения дна пруда и основания плотины от промерзаний в зимнее время, так как в этом случае образуются трещины, вызывающие утечку воды;

в) для создания подпора при орошении, если оросительный участок расположен ниже пруда, а вода подается самотеком на насосную станцию;

г) при разведении в пруду рыбы мертвый объем и его глубина должна обеспечить рыбе достаточную площадь, корм и воздух с учетом образования ледяного покрова;

д) мертвый объем также нужен для противопожарных и социально-бытовых целей.

Неприкосновенный запас воды определяется опять же по графику интегральных кривых. Для этого находим отметку горизонтали 102, проводим перпендикуляр до пересечения с кривой объема воды и из точки пересечения проводим горизонтальную линию до шкалы объема воды.

Рабочий объем воды определяется по формуле:

V_раб = V_полн - V_мерт

Рис. 4. График интегральных кривых для водохозяйственного

расчета пруда

Из пруда часть воды теряется на испарение и на инфильтрацию (просачивание в дно и берега). Количество воды на испарение и инфильтрацию можно определить по формуле И.В. Тихомирова, зная среднюю зеркальную площадь пруда.

S_ср. = (S_max + S_умо) / 2, где

S_ср. – средняя зеркальная площадь пруда, тыс. м²;

S_max – максимальная зеркальная площадь пруда, тыс. м²;

S_умо – зеркальная площадь мертвого объема, тыс. м²;

Для определения слоя испарившейся воды (h_исп.) с единицы площади И.В. Тихомиров рекомендует учесть абсолютную влажность воздуха, среднемесячную скорость ветра, температуру воздуха и максимальную упругость водяного пара в воздухе, то есть все очень переменчивые величины, которые зависят от многих факторов. Поэтому ориентировочное значение для условий нашей республики h_исп. и h_инф., необходимо принять в пределах 0,4-0,5 м и тогда объем воды на испарение и инфильтрацию можно определить по формуле:

V_исп.= h_исп.·S_ср.

V_инф.= h_инф.·S_ср.

Вычитая из полного объема воды мертвый объем и потери на испарение-впитывание, находим полезный объем пруда:

Коэффициент полезного действия пруда равен отношению полезного объема к полному:

КПД пруда должен быть более 60%, в противном случае строительство пруда будет убыточно.

Все данные удобно представить в табличной форме (табл. 15).

Таблица 15

Водохозяйственный расчет пруда

Основные показатели	Отметка уровня воды, м	Объем воды, тыс. м³	Зеркальная площадь, тыс. м²
Полный объем
Мертвый запас	1,5-2,0
Рабочий объем
Потери на испарение	0,4
Потери на инфильтрацию	0,5
Полезный объем

Конечным результатом предварительных расчетов является определение параметров земляной плотины и затрат на ее строительство.

По составу и расположению грунта плотины делятся на однородные и неоднородные, а по способам возведения – на насыпные и намывные. В нашей республике применяются больше всего однородные насыпные плотины. Лучшим грунтом для строительства плотины является глинистые, тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы. В случае отсутствия таких грунтов, плотину можно строить из супесчаного грунта. В этом случае необходимо в смету расходов включить строительство бетонного экрана со стороны мокрого откоса и замка по центру плотины глубиной не менее одного метра и высотой до нормально подпертого горизонта.

Высота плотины определяется по формуле:

Н_нв = (Н_нпг + h_в + h_мах)·1,1, где

Н_нв– наибольшая высота плотины (м);

Н_нпг – наибольшая глубина плотины (м);

h_в – высота волны;

h_мах – прибавка в размере 0,5-1,0 м на максимально-подпертый горизонт воды (МПГ);

1,1 – коэффициент усадки плотины.

Высота волны (h_в) определяется по формуле Е. Замарина:

h_в = 0,75+0,1·L, где

L – длина пруда в км находится по рисунку 2.

Ширина гребня (b)принимается для непроезжих плотин 0,5 ее высоты, проезжих – не менее 5 м.

Крутизна верхового (мокрого) откоса (Т_в) – 3, низового (сухого) откоса (Т_н) – 2.

Ширина основания плотины (В) может быть определена по формуле:

В = b + Н_нв(Т_в + Т_н), где

В – ширина основания плотины (м);

b – ширина гребня плотины (м);

Н_нв – наибольшая высота плотины (м);

Т_в – коэффициент заложения верхового откоса;

Т_н – коэффициент заложения низового откоса

Длина плотины (L) находится по плану местности (рис. 2).

Объем земляных работ определяется по формуле:

W = 0.2· L·H_в (b + В), где

W – объем земляных работ (м³);

L – длина плотины (м);

H_в – наибольшая высота плотины (м);

b – ширина гребня плотины (м);

В – ширина основания плотины (м);

На основании полученных данных вычерчивается поперечное сечение плотины, на котором отмечаются основные ее размеры с указанием НПГ, МПГ и УМО (рис. 5).

Рис. 5. Поперечный профиль плотины в масштабе 1:5000

Для расчета затрат на строительство пруда необходимо пользоваться утвержденными нормами выработки на механизированные работы и существующими расценками в конкретном регионе или хозяйстве.

Все данные расчета необходимо представить в виде таблицы 16 с подробным комментарием каждого пункта.

Таблица 16

Объемы работ и затраты на строительство

земляной плотины

Виды работ	Ед. измер.	Объем работ	Норма выработки	Кол. нормосмен	Оплата за нормосмену,руб.	Всего затрат в руб.	Норма расхода ГСМ за ед. раб,, кг	Всего расх. ГСМ, руб.	Ст-сть ГСМ, руб.	Итого затрат, руб.	Примечание
Снятие растительного слоя	м³										W = L·B·h h = 0.3 м
Разработка траншеи для замка	м³										W = L·B·h B= 1 h = 3
Погрузка глины	м³										W = L·B·h B= 1 h = 3
Перевозка глины	т/км										Расстояние 5 км
Утрамбовка глины	повр.
Продолжение таблицы 16
Отсыпка тела плотины	м³
Разравнивание земли	повр.
Утрамбовка земли	повр.
Итого затрат
Накладные расходы											25% от общих затрат
Общехозяйственные расходы											8% от общих затрат
Социальные отчисления											35% от фонда з/платы
Непредвиденные расходы											8% от общих затрат

После проведения вышеизложенных предварительных расчетов принимается коллегиальное решение о подаче заявки на участие в Целевой программе «Мелиорация земель Республики Татарстан на 2014-2020 годы».

В случае положительного решения вашей заявки в ходе строительства пруда руководитель и инженерная служба хозяйства имеют полное право контролировать и проверять пошаговое выполнение работ, предусмотренных проектом, составленным на основе ваших же расчетов и получить положенную Вам субсидию.

Водозаборные сооружения

Водозаборные сооружения могут быть самотечные (плотинные и бесплотинные) или же механические (плавучие и стационарные насосные станции).

Водозаборные сооружения должны обеспечивать:

- бесперебойную подачу воды;

- прочность, надежность и долговечность;

- наличие водомерных устройств;

- исключение попадания мусора, наносов, ила и мальков рыб в оросительную систему.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1292; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!