Розрахункова робота з ГТМ.

Міністерство освіти і науки України

Національний лісотехнічний університет України

Кафедра: лісових доріг

та машин

Розрахункова робота з ГТМ.

Львів-2006
1.Характеристика району осушування.

Місцевість де передбачається спорудження осушуваної системи розташована на території Рівненської області.

ВИХІДНІ ДАНІ

1.Переважаючі типи лісузмішані сфагново-кущеві
2.Тип болотаперегнійний
3.Глибина торфуторфу 0,8 м.
4.Ступінь розкладуслабо розкладений
5.Щільність торфущільний
6.Підстилаючи ґрунтисупісок
7.БонітетV

Середній ухил місцевості визначається як середнє арифметичне за ухилами декількох мірних ділянок закладених в характерних місцях: з найбільшим та найменшим ухилом.

Ухил мірної ділянки визначається за формулою:

де  – перевищення між початком і кінцем мірної ділянки;

          – довжина ділянки (см).

=0,5/

Лісовий масив розбиваємо на квартали площею 50-100 га. Загальна площа осушувальної території становить –    га.

2. Розрахунок проектної глибини каналів осушувальної системи.

Глибина каналів має велике значення. Вона впливає на об’єм земляних робіт, на режим осушення, вартість догляду за осушувальною стінкою та інше.

За наявності торфу глибина каналу залежить від його товщини. Так як торф після осушення суттєво осідає, то проектна глибина каналів буде дещо більшоє від необхуднаї глибини каналів після осідання торфу. При товщині торфу 0,8 необхідну глибину осушувачів після осідання торфу  приймаємо рівною 0,9…1,0 м., а точніше 0,97. (1:19)

Проектну глибину осушувача  визначаємо за формулою:

підстил. шарРис.1.-розрахункова схема для визначення проектної глибини осушувачів  

Де m – коефіцієнт осідання торфу. Для верхових боліт і менш щільного торфу m = 1,40 (1; табл. 3; ст.21)

ТТ – товщина торфу до осушення.

 – товщина торфу після осушення.

То – величина осідання торфу.

Розрахунок.

Проектну глибину транспортних каналів приймаємо на 10-15 см більшою від проектної глибини осушувачів і вона становитиме:

Проекту глибину магістрального каналу приймаємо на 20-30 см. більшою від проетної глибини транспортного каналу і вона становитиме:

3. Розрахунок відстані між осушувачами та проектування осушувальної мережі на карті місцевості.

Відстань між осуушувачами залежить від багатьох факторів:

а) мета осушення;

б) причини надмірної вологості;

в) кліматично грунтові умови;

г) характеристика лісонасаджень /склад, бонітет, павнота, вік/;

д) ухил поверхні та інше.

Врахувати всі фактори одночатно дуже складно, а тому на практиці найчастіше користуватися лісівничим методом, за яким відстань між осушувачами визначають за впливом осушення на ріст лісу.

Відстань між осушувачами приймаємо 150 м (1; табл. 2; ст. 16)

З урахуванням загального коефіцієнта, яких для Рівненсько області рівний 1,20 відстань між осушувачами буде рівна 180 м.

Так як глибина каналу становить 1,2, то відстань між осушувачами буде збільшимо на 20% (1; ст. 18) і вона становитиме 216 м.

Так як ухил місцевості складає 7567 то відстань між осушувачами збільшимо на 5% (1; ст 18) і вона становитиме 938.

х ∙ 1,05 = 263 ∙ 1,05= 280 м..

Остаточно відстань між осушувачами приймаємо з точністю до 10 м, наприклад 243=240м.

Осушення земель

Характеристика лісомеліоративного фонду

  1. Вимоги рослин до водно-повітряного режиму ґрунту.

Дослідження показують, що оптимальна для нормальної життєдіяльності рослин є таке співвідношення коли 2/3 ґрунтових пор зайнятих водою і 1/3 водою. Таке  співвідношення носить назву польової вологоємності.

  • Класифікація перезволожених земель.

1. Основними причинами надлишкового зволоження ґрунту є застосування на поверхні землі дощових та снігових вод за відсутності тиску, так зване атмосферне живлення.

2. Надходження великої кількості води з річок або водозбору під час весняного або осіннього паводків.

3. Нагромадження в ґрунті великої кількості ґрунтової води (ґрунтове живлення).

Перезволожені землі поділяють на 3 типи:

  1. болота
  2. заболочені землі
  3. землі тимчасового надлишкового зволоження.

Болото – це надлишково зволожена ділянка земної поверхні, яка вкрита шаром торфу не менше 30 см. в природному (не осушуваному) стані а до не менше 20 см. в осушеному стані.

Торф – це органічна речовина, яка включає не менше 50 % органічних речовин від маси в абсолютно сухому стані і утворюється шляхом відмерзання і не повного розкладу рослин, які щорічно відмирають в умовах надлишкової вологості і нестачі кисню. Болота утворюються різними шляхами, але найчастіше шляхом заростання ставків та озер. Болота поділяють на 3 групи: низинні, верхові, перехідні.

Низинні болота живляться водами які багаті на мінеральні речовини. Голокним джерелом водного живлення назьких боліт є грунтові води. Верхні болота живляться водами бідними на мінеральні речовини. Головне джерело живлення – атмосфера. Утворюється на стадії переходу болота від верхового до низового.

Заболочені землі це – ділянки землі, покриті шаром торфу до 30 см., характерні постійним надлишковим зволоженням.

Землі тимчасового надлишку вологи – території на яких торфу немає, а надлишок вологи спостерігається тільки в оремі періоди року, або на протязі року.

4.Методи і способи осушування.

Осушування земель проводиться в основному 2 способами:

  1. відкритими каналами;
  2. закритим дренажем;

При любому з цих способів може використовуватись 1 або комбінація із 2 методів осушення:

  1. прискорення внутрішнього стоку з відведенням води через грунт нижче основної маси коріння.
  2. прискорення поверхневого стоку.

Вибір методу і способу залежить від типу водного живлення, рельєфу, грунтологічних умов і способу відведення води від териорії.

При атмосферному водному живленню осушення може бути основне та при корені, внутрішнього або поверхневого стоку. Здійснюється способом поверхневих каналів.

При грунтовому водному живленні осушення базується на прискоренні внутрішнього стоку при застосуваю двох способів.

При наливному типі водного живлення осушення здійснюється: від схилових вод – влаштуваннням зі сторони схилу відкритих каналів для перехоплення і відведення схилового стоку; при русловому наливному типі водного живлення – влаштовують у верхівях рік водосховище, або прискоренням поверхневого стоку.

Будова та схема осушувальної системи.

Осушувальна система та її елементи.

Осушувальною системою називають осушувальну територію обладнану комплексом інженерних споруд і обладнання які створюють необхідні умови для покращення водного режиму перезволожених земель. В її склад входть: осушувальна мережа, яка включає регулювання каналів, провідні канали і огороджувальні канали, дорожню мережу, гідротехнічнв споруди, мости тощо.

Осушувальна система може бути відкритого типу (регулююча мережа виконана у вигляді відкрити каналів), закритого типу (закриті дрена) і комбінованого типу.

Відкриті регулювальні канали влаштовують переважно при грунтовому і грунто-напірному пипах водного живлення виконується така мережа у вигляді каналів трапецевидного поперечного перерізу з шириною по дну мінімум 0,3 м і поздовжнім ухилом дна – 0,0005. Глибина встановленна розрахунком і знаходиться в межах від 0,8 до 1,5 м. Канали прокладають, як правило паралельно між собою і перепендикулярно до напрямку течії грунтової води.

Дрени встановлюють переважно паралельно керамічнв або пласмасові (рідше жердинні, фашинні, камінні, дерев’яні лотки.

Вода попадає у дернаж через стики між дренами або отвори у стінках для запобіганню замулюванню стиків і отворів дрени обробляють водопропускним матеріалом (мохом, скловатою, щебенем тощо). Дрени мають стандартні розміри: керамічні: dв = 50…250 мм, l = 33 см, круглі, шести- або восьмигранні;

  • пластмасові – dв = 50…125 мм; l = від кусків 3…6 м до 300 м (в котушках).

Транспортувальні канали виконують у вигляді трапецеподібних каналів з шириною по дну мінімум 0,4 м глибина встановлюється розрахунком, але не менше як на 10 – 15 см більшою від глибини осушувачів (щоб не було підпору води).

Закриті колектори влаштовують із дренкерамічних або пласмасових дещо більшого діаетра від діаметра дрен на регульоканій мережі. Глибина закладення дрен колектора більша від глибини на осушувальній мережі на величину діаметра дрен колектора.

Гирла закритих колекторів – це спеціальні споруди, які служать для покращення умов перетікання води з закритого колектора у відкриті канали. Виконують переважно залізобетонними або деревяними.

Магістральний канал – канал трапецеподібного поперечного перерізу розміри якого встановлено розрахунками. Глибина магістрального каналу повинен бути на 20-30 см. більшою від глибини транспортувальних каналів.

Шлюзи–регулятори служать для регулювання рівння води в каналах осушувальної системи. В залежності від розташування вони мають стандартні розміри. Виконують дерев’яними або залізними формами.

Водоприймач – це елемент який приймає і відводить воду від осушувальної системи (річка, озеро, яр). В залежності від способу подачі води з магістрального каналу у водоприймач осушувальної системи бувають: самотічні і з машиним підійманням води.

Дорожня мережа – комплекс доріг, групових або оброблених найпростішими покритями і штучних споруд.

Огорожувальна мережа – нагірні канали, ловчі канали і дамби. Нагірні канали перехоплюють і відводять воду з нагірної сторони; ловчі грунтові води. Для вловлювання води від паводків будують дамби.

Методи визначення відстані між регулювальними каналами (осушувачами).

Відстань між регулованими кананалами визначають швидкість і рівень пониження грунтових вод.

В природніх умовах дія осушувальних каналів залежить від багатьох факторів головними з яких є:

1. тип водного живлення.

2. рельєфні умови.

3. співвідношення між величинами випарованнями і опадів.

4. глибина задянанна водотривного шару.

5. гранулометричний склад грунту.

6. характер деревостану та ін.

Врахувати ці фактори одночасно неможливо, а тому на практиці одним із 4 методів визничення відстані: гідрологічним, лісівничим (фітологічним), технікоекономічним, комбінованим.

Гідрологічний метод визначає відстані базується на необхідності швидкості пониження рівня грунтових вод на задану глибину за певний час. За цим методом існує багато формул, але для заболочених лісових територій найкращі результати отримуються за формулою Пісарькова.

де k – коефіцієнт фільтрації грунту (м/добу).

         h1 і  h2 – початкові і кінцеві напори (доосушення і після осушуння) (м);

         t – час пониження рівня грунтових вод h1 і  h2;

         δ– питома водовіддача;

         β – величина випаровувань (м/добу);

         Qt – величина опадів, яка досягає поверхні землі за час t (м);

Питому водовіддачу для заболочених лісових територій можна визничити за допомогою Івицького.

Лісовий метод базується на виявлені впливу осушення на ріст лісу залежно від відстані до осушувального каналу. Відстань від осушувального кагалу якій продуктивність леревостану знижуєтьна 1 клас бонітету в порівнняні з продуктивністю біля каналу приймання за пловиеу відстані між каналами.

Техніко-економічний метод передбачає визначення відстані між каналами з урахуванням з найбільшої ефективності засобів вкладених в осушення.

Комбінований метод базується на врахувані 3 попередніх методів.

Розрахунок глибини каналів осушувальної системи.

Глибина каналів залежить від їх виду і типу осушувального грунту.

Глибина регулювання каналів на мінеральних грунтах приймається 0,7-0,8 м. На заболочених грунтах глибина залежить від товщини торфу. Так, як торф сутєво осідає, то проектна глибина осушувачів повина бути бвльшою від необхідної їх глибини після осіданю торфу.

  1. Коли товщина торфу більша від необхідної глибини каналу.

TT –

TT1 –

TO –

Глибина транспортувальних каналів приймається більшою від глибини осушувачів на 10-20 см. (щоб не було підпору води)

Глибина магістраьного каналу приймається на 20-30 см. більшою від глибини транспортувальних каналів.

Поперечні профілі каналів. Залежить від його призначення місцевих грунтів і способів укріплення стінок. В меліративних системах використовуються такі поперечні профілі:

  1. Трапецевидний.
  2. Трикутний.
  3. Прямокутний.
  4. Напівкруглий
  • Параболічний

У лісомеліоративних системах найчастіше використовується трапецеподібний поперечний профіль, як найбільш стійкий і простий в будівництві.

Основна характеристика укосу – коефіцієнт укосу m:

1 : m = H0 :a→ m = a/H0

a = m H0

де a – горизонтальна проекція уеосу (закладення укосу).

Коефіцієнт m – приймають кратним 1/4 : 1/4; 2/4; 3/4; 1; 1 1/2 і т.д. З відси і назви укосів: четвертий, половинний, тричетверний, одинарний, п’ятичетвертий і т.д.

Для каналів регулювання мережі (осушувачів) у двошарових грунтах коефіцієнт m – приймаються за нижнім шаром, якщо товщина його складає не менше половини глибини каналу.

Якщо канал заглиблюється хоча б на 25-30 см. у пісок, то коефіцієнт m приймаємо за пісок.

У тих місцях де потрібна будівництво глибоких каналів з вийманням великої кількості грунту доцільно влаштовувати канали з поперечним перерізом близьким до параболічного.

Для нагірних каналів часто проектують канали із складними укосами нижня частина має крутизну відповідно близько до кута приблизного відкосу, а верхня більш полога.

Вийнятий з каналу грунт відсипають в навельєри, або розподіляють рівномірним шаром 15-20 см. вздовж каналів. В разі скор біля каналу дороги вийнятий з каналу грунт використовують для відсив\пання земляного полотна дороги. Для пропуску поверхневого стоку канали в кавельєрах 30-50 м. з нагірної сторони влаштовують водостічні канави заглиблюючись в грунт на 20-40 см.

У кавильєрах, які використовують як земляне полотно дороги водостічні канавки влаштовують закритого типу (залізобетонними, керамічними тощо).

Гідрологічний розрахунок каналів.

84