Реферат: Всвязи с увеличением площади нарушенных земель рекультивация стала неотъемлемой частью охраны и воспроизводства земельных ресурсов

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ПРИРОДНО - КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА 5

1.1. Климат 5

1.2 Строение и свойства почв 5

1.3 Гидрология и гидрогеология 7

2. Общая характеристика выработанных торфяников 9

3. Выбор направления использования выработанных торфяников 11

4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ 13

4.1 Методы и способы технической рекультивации 13

4.2 Обоснование методов и способов технической рекультивации выработанных торфяников 13

4.3 Проектирование осушительной системы 14

4.4 Мероприятия по увлажнению рекультивируемых земель 21

4.5 Культуртехнические работы 22

^ 5. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29

Проектирование осушительной сети в вертикальной плоскости 31




ВВЕДЕНИЕ

В связи с увеличением площади нарушенных земель рекультивация стала неотъемлемой частью охраны и воспроизводства земельных ресурсов.

По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 году» общая площадь нарушенных земель при добыче полезных ископаемых и геологоразведочных работ составила 697.6 тыс. га, нарушенных при торфоразработках – 300.5 тыс. га.

Состав рекультивационных работы определяется в зависимости от состояния нарушенных земель и направления их использования.

В связи со сложностью решения задач и многообразием взаимоувязанных технологических процессов, направленных на восстановление плодородия почв, рекультивацию проводят в два этапа.

Технический этап - это инженерно-техническая часть проекта, направленная на подготовку нарушенных земель для ликвидации технологических последствий антропогенной деятельности и решения задач биологической рекультивации.

Биологический этап – это завершающий этап рекультивации, включающий озеленение, лесное строительство, биологическую очистку почв, агромелиоративные и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление и сохранение процессов почвообразования.

Рекультивация выработанных торфяных площадей и передача их землепользователю осуществляется согласно разработанной проектной документации.

Далее определяются задачи рекультивации торфяных выработок, отмечается эффективность и положительная роль рекультивации в охране окружающей среды.


^ 1. ПРИРОДНО - КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

В разделе дается описание климатических условий, рельефа участка, гидрологии, гидрогеологии, почвенного и растительного покрова. Для этого используют исходные данные и дополнительная литература /Поляков, Алекс., Справ. инф. Марков/.

^ В качестве примера рассмотрено выработанное месторождение торфа, находящиеся на притеррасной равнине поймы р.Шурумки древнеозерного происхождения.

1.1. Климат

Выработанное торфяное месторождение является частью притеррасной равнины поймы р.Шурумки древнеозерного происхождения.

Климат участка рекультивации континентальный. Активный вегетационный период составляет порядка 130 суток, среднемноголетнее количество осадков - 700 мм, величина испарения с водной поверхности - 500 мм, сток рек - 200 мм.

Внутригодовое распределение составляющих водного баланса представлено в таблице 1.
Таблица 1 ^ Распределение элементов водного баланса в зависимости
от многолетней годовой суммы / /



Элементы водного баланса

1.12-10.03

11.03-15.04

16.04-15.09

16.09-30.11

Год

%

мм

%

мм

%

мм

%

мм

%

мм

1.Осадки

30

210

7

49

39

273

24

168

100

700

2.Поверхностный сток, в т.ч. подземный сток

7


14


60

120

13

26

20

40

100

200

7

14

-

-

7

14

6

12

20

40

3.Испарение с водной поверхности


7


14


5


25


77


385


11


55


100


500


Максимальная температура летом достигает 30 градусов, а минимальная зимой - 28 градусов. Средняя продолжительность безморозного периода - 101 сутки. Максимальная глубина промерзания составляет 60 - 70 см, а минимальная – от 10 до 15 см. Сход снежного покрова начинается в середине марта и заканчивается в первой декаде апреля. Наибольшая относительная влажность воздуха (80 - 90 %) наблюдается в ноябре - декабре, а наименьшая (50 - 60 %) в мае - июне. Скорость ветра имеет широкий диапазон изменения, но наиболее вероятными являются слабые ветры со скоростью от 2 до 4 м/с.

^ 1.2 Строение и свойства почв

По материалам этого раздела и исходным данным студент должен описать строение почвы и указать физико-химические свойства торфа и его подстилающих пород.

После разработки месторождений торфяные и торфяно-болотные почвы имеют трехслойное строение профиля с различной мощностью оставшегося слоя торфа:


^ Название генетического горизонта


Мощность

(м)


Описание почвы
Пояснение Ат


0,5
Торф низинный темно-коричневый мхово-травяно-древесный, мокрый, основная масса корней находится в слое 0 - 5 см, степень разложения - средняя (20 % - исходные данные)

Придонный слой
АG


0,2
Перегнойно-глеевой суглинок, темно-серый с сизым оттенком

Переходный слой
G


5,0
Супесь серо-зеленая (исходные данные)

Водоупором являются тяжелые суглинки, находящиеся ниже подстилающей породы.


Подстилающая порода


Химические и физические свойства торфов и подстилающих пород приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Химические свойства торфяных почв (подвижные формы по Кирсанову)



Почвы

Степень разложения

Зольность,

Общий азот,

рН,

Подвижные формы,

мг/ 100 г почвы




% %

% %

т/га

kcl

Р2О5

К2О

Верховые

Переходные

Низинные:

-слабозольные

-среднезольные

-высокозольные

5 - 15

10 - 20


15 - 25

20 - 30

25 - 40

1 - 3

4 - 5


5 - 10

10 - 15

15 - 20

0,1-0,3

0,3-1,4


1 - 2

1,5-3

2,5-5

2 - 4

3 - 4,5


4 - 5

4,5-5,5

5 - 6

1 - 5

5 - 10


5 - 12

10 - 18

15 - 20

5 - 10

10 - 15


10 - 15

10 - 20

15 - 25


Торфяная почва, оставшаяся после разработки месторождения, относится к средне зольным (зольность - 10 % ) и имеет следующие химические свойства: рН = 4,5, N = 1,5 т/га, Р2О5 = 15 мг/ 100 г почвы, К2О = 20 мг/ 100 г почвы.


Таблица 3
Водно-физические свойства торфов и подстилающих пород



Почва,

породы

Плотность,

г/см3

КФ,

м/сут

НК,

м

Р,

% %

Водоотдача,

относит. ед.

1. Ат - торф:

- верховой

- переходный


0,05-0,1

0,11-0,2


0,3 - 0,8

0,5 - 1,5


0,55 - 0,65

0,6 - 0,8


90 - 95

85 - 90


0,02 - 0,1

0,05 - 0,1

- низинный

2. АG - суглинок оглеенный

0,2 - 0,3


1,4 - 1,6

1 - 2


0,1 - 0,3

0,65 - 0,9


1 - 2

75 - 85


45 - 50

0,08 - 0,14


0,01 - 0,03

3. G - подстилающая порода:

- суглинок легкий

- супесь

- песок



1,3 - 1,5

1,3 - 1,5

1,5 - 1,6



0,6 - 1,0

0,8 - 1,5

1 - 2



1 - 1,5

0,4 - 0,6

0,1 - 0,2



40 - 45

35 - 40

30 - 40



0,05 - 0,08

0,08 - 0,15

0,1 - 0,2


Торфяной слой и подстилающая порода характеризуются следующими водно-физическими свойствами:

торф (Ат) - плотность ( - 0,25 г/см3, коэффициент фильтрации (Кф) - 1,5 м/сут, высота капиллярного поднятия (Нк) - 0,8 м, пористость (Р) - 80 %, водоотдача ()- 0,1;

суглинок оглеенный (АG) -  = 1,5 г/см3, Кф = 0,2 м/сут, Нк = 1,5 м, Р = 47 %, = 0,015;

супесь (G) -  = 1,4 г/см3, Кф = 0,5 м/сут, Нк = 0,5 м, Р = 40 %,  = 0,1.



^ 1.3 Гидрология и гидрогеология

Для гидрографа малых рек ЦЧ НЧЗ (центральной части нечерноземной зоны) России характерно появление нескольких пиков на спаде весеннего половодья и от двух до четырех подъемов в период летне-осенних поводков. Появление пиков зависит от интенсивности снеготаяния, выпадения осадков, от глубины промерзания и скорости оттаивания почвы, от заозерности, залесенности и заболоченности водосбора.

Интенсивный подъем уровней воды водоприемника в период весеннего половодья наступает, как правило, в конце марта или в начале апреля и за 8 - 10 суток достигает своего максимума. Спад воды происходит значительно медленнее. Продолжительность половодья достигает приблизительно 30 - 50 суток. Наступление максимума обычно совпадает с периодом весеннего ледохода, продолжительность которого колеблется от 7 до 14 суток. Расчетные отметки летне-осенних паводков часто значительно больше отметок предпосевных расходов, а иногда превышают даже отметки весеннего половодья.

Особенностью гидрологического режима выработанного торфяного месторождения является превышение уровней воды водоприемника над уровнями воды в существующем магистральном канале и возникновение опасности затопления поводковыми водами карьерных выемок.

В таких случаях возникает подпор уровней магистрального канала со стороны водоприемника и затопление от 30 до 60 % территории бывшего месторождения. В меженный период отметки бытовых горизонтов обоих водотоков обычно совпадают.

Анализ гидрогеологического режима бывшего месторождения осуществляется по построенному литологическому профилю (рис. 1) и по материалам, представленным в исходных данных и в разделе 1.2.

Участок расположен в зоне развития моренных образований, чередующихся с отложениями водно- и озерно-ледникового комплекса. Вскрытая толща представлена торфом, суглинками, супесями и тяжелыми суглинками.

Грунтовые воды находятся близко от поверхности земли, в паводковые периоды наблюдается затопление бывшего месторождения. Грунтовый поток имеет слабовыраженный общий уклон в сторону водоприемника, что затрудняет его отток.

По степени минерализации воды пресные, мягкие, по составу - гидрокарбонатно-кальциевые.

^ 2. Общая характеристика выработанных торфяников

Этот раздел является заключительным по анализу материалов изысканий и предназначен для создания общей характеристики выработанного торфяного месторождения. В его содержание включается краткое описание растительного покрова, рельефа, водного питания, состояния торфяной поверхности и наличия следов деятельности человека. Представленные в нем данные используются для разработки мероприятий по технической и биологической рекультивации. Подготовка заключения осуществляется по исходным данным, а также по материалам, представленным в разделах 1.2, 1.3, 1.4 и 2.

Торфяное месторождение - это заболоченная территория с мощным торфяным слоем, разработка которого проводится только в условиях осушения. Схема осушения и состояния торфяной поверхности после выработки зависят от способа добычи торфа. Известны следующие способы добычи: 1) фрезерный; 2) экскаваторный; 3) гидравлический; 4) ручной. Наиболее распространенным является фрезерный послойно - поверхностный способ добычи торфа, реже используется экскаваторный. Гидравлический и ручной в настоящее время не применяются.


^ Фрезерный способ добычи торфа


Осушение при этом способе добычи осуществляется преимущественно открытой сетью. Осушительная сеть состоит из транспортирующих каналов (магистрального и валового) и картовых осушителей. Глубина картовых осушителей в зависимости от типа торфа изменяется от 0,5 до 1,8 м, чтобы обеспечить при послойной разработке норму осушения более 0,5 м. Расстояние между картовыми каналами принимают от 20 до 50 м.

После фрезерной добычи остаются (рис.1) карты шириной около 500 м и длиной до 3 км, что соответствует расстоянию между валовыми каналами и их длине. Поверхность карты ровная с превышением в местах складирования торфа на 0,5 - 2 м, а вдоль осушительных каналов - на 0,3 - 0,2 м. Мощность слоя торфа, оставшегося после фрезерования, колеблется в среднем от 0,1 до 1,0 м. Участки, недавно вышедшие из разработки, не имеют растительности, транспортирующая сеть находится в удовлетворительном состоянии. Поля давней выработки поросли травой, кустарником и мелколесьем (табл. 4 ). Растительный покров в первую очередь развивается по бровкам каналов и в местах складирования торфа, т.к. здесь обеспечивается глубокое осушение. Осушительная сеть находится в неудовлетворительном состоянии.


^ Экскаваторный способ добычи торфа


Осушительная сеть представлена магистральным, карьерным и картовым каналами. Карьерные каналы прокладывают на глубину 1,8 - 2,0 м, а картовые - 1,2 - 1,4 м.

После выработки месторождения (рис. 2) остаются траншейные карьеры глубиной 0,5 - 0,4 м, шириной от 4 до 10 м, длиной до 2 км. Эти траншеи ограничены продольными и поперечными перемычками, имеющие ширину от 0,5 до 4,0 м. Траншеи обычно заполнены водой, а на перемычках лежат пни и остатки погребенной древесины. Карьеры прошлых лет покрыты растительностью

Видовой и ботанический состав растительности, формирующийся в зависимости от срока окончания разработки месторождения, приведен в таблице 4.
Таблица 4 Ботаническая характеристика выработанных торфяников в зависимости от срока окончания разработки месторождения

Основные групповые виды



^ Видовой состав растений
Срок окончания торфоразработок, лет

Редкие растения




мать-и-мачеха, овсяница, зеленый мох, крапива, осока и др.


1 - 2

Травяной покров




овсяница, крапива, осока, череда, тростник, хвощ, ситник, гусиная лапка, кислица и др.



2 - 5

Кустарник, мелколесье (диаметр деревьев - до 11 см)


ольха черная, ива, калина, лоза, ольха серая, клен, береза, осина и др.



5 - 10

Древесно-кустарни-ковые (диаметр деревьев - более 11 см)


ольха черная, ива, калина, лоза, ольха серая, клен, береза, осина, тополь и др.



10 - 15


Общая характеристика рассматриваемого объекта


Общая площадь торфяного месторождения (I - IV очереди), разрабатываемого фрезерным способом, составляет 800 га. В настоящее время ведутся работы на второй очереди, а выработанные торфяники первой очереди (площадью 175 га) подлежат рекультивации.

Торфоразработки на этом участке закончились более пяти лет назад. На месте разрушенного болота образовались высокие заросли тростника с рогозом и камышами, среди них по бровкам канав и западин встречаются густые заросли лозы. На слабо приподнятых гривках и буграх растут вейники, осоки, разнотравье с бедным видовым составом, на кочках - небольшое количество заячьей кислицы, зеленых мхов. По бровкам каналов встречаются молодые деревца осины, тополя, ольхи, калины и рябины.

Рельеф дна разрушенного болота характеризуется чередованием блюдцеобразных понижений, образовавшихся после торфоразработок.

Сильно выражен микрорельеф: много бессточных канав и замкнутых понижений глубоких и мелких, постоянно заполненных водой, встречаются насыпи бывших узкоколейных дорог, рабочих троп, много мелких бугров.

Оставшиеся элементы осушительной сети не обеспечивают регулирование водного режима карьера в связи, с чем в паводковый период он затапливается, а в меженный - находится в переувлажненном состоянии из-за близкого стояния грунтовых вод.

Грунтовые воды на большей части территории карьера находятся на глубине 10 - 20 см и лишь на его окраинах опускаются ниже 40 - 50 см от поверхности. Грунтовые воды формируются при участии атмосферных осадков, оттока воды из неразработанных торфов, а также за счет грунтового потока с прилегающих террас и аллювиальных вод.

^ 3. Выбор направления использования выработанных торфяников

По рекомендациям этого раздела студент должен обосновать направление использования выработанных торфяников, т.к. от этого зависит состав технической и биологической рекультивации. В качестве основных целевых направлений принимают следующие: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рыбохозяйственное, рекреационное.

Согласно требований ГОСТ 17.5.1.02-78 при выборе направления необходимо учитывать следующие факторы:

Природные условия района (климат, тип почв, геологическое строение, растительность).

Состояние нарушенных земель к моменту рекультивации (характер техногенного рельефа, степень естественного зарастания и т.д.)

Минералогический состав, водно-физические и физико-химические свойства горных пород, грунтов и почв.

Агрохимические свойства почв и потенциально плодородных пород и их классификация по пригодности к биологической рекультивации.

Инженерно-геологические и гидрогеологические особенности нарушенных земель.

Хозяйственные, социально-экономические и санитарно-гигиенические условия.

Срок службы рекультивированных земель (возможность повторных нарушений и их периодичность).

Технология и механизация горных и строительно-монтажных работ.

Прогноз гидрохимических и гидробиологических условий (при создании водоемов), охраны окружающей среды.

Выбор направления использования нарушенных земель проводится на основе эколого-экономического анализа эффективности инвестиций в данный объект и является составной частью проекта рекультивации.

Данным проектом такой анализ не предусмотрен, поскольку не включен в задание на проектирование. Выбор направления использования выработанного торфяника проводим с учетом рекомендаций, изложенных в таблице 5 и требований ГОСТ.

По своему геоморфологическому строению торфяное месторождение относится ко второй, т.к. представляет собой пойменно-притеррасную равнину р. Шурумки (раздел 1.1). Мощность оставшегося слоя торфа составляет около 0,5 м (исходные данные).

Основное направление использования этой группы - сельскохозяйственное. Выбор этого направления согласуется также с требованиями ГОСТ (п. 1 - 6), поэтому рекультивируемый участок в последующем будем использовать для выращивания сельскохозяйственных, при чем в целях сохранения и рационального использования маломощного торфяника целесообразно принять зерно-кормовой севооборот.

Состав севооборота определяется направлением хозяйственной деятельности предприятия и может включать как зерновые яровые, так и озимые культуры.


Таблица 5
Направления использования торфяников после рекультивации


Геоморфологическая группа Направление использования
Склоны надпойменных террас, староречий, слой торфа более 0,5 м

Сточные котловины, пойменно-притеррасные, пологоволнистые абляционные равнины, слой торфа:

- более 0,5 м

- более 0,3 м

Бессточные котловины, пойменные, бессточные межморенные котловины, обвалованные поймы, слой торфа более 0,15 м

Неглубокие междуречные впадины


Сельскохозяйственное


Многоцелевое (преимущественно сельскохозяйственное):

- сельскохозяйственное:

- лесохозяйственное


Водохозяйственное


Лесохозяйственное



^ 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ


4.1 Методы и способы технической рекультивации

Техническая рекультивация нарушенных земель осуществляется с использованием следующих видов: а) водных (гидротехнических); б) химических; в) структурно-проективных; г) тепловых.

Выбор методов и способов технической рекультивации проводится в соответствии с современным состоянием нарушенных земель и принятым направлением использования этих земель после рекультивации.

Основной состав работ по технической рекультивации выработанных торфяников для сельскохозяйственных целей:

Предварительное мелиоративное обустройство территории, включающее предварительное осушение и выравнивание поверхности выработанного месторождения.

Строительство новой или реконструкция существующей осушительной сети.

Культуртехнические работы с применением различных структурно-проективных способов (планировки, известкования, землевания и т. д.).



^ 4.2 Обоснование методов и способов технической рекультивации выработанных торфяников

В этом разделе студент должен по результатам анализа исходных данных (раздел 1, 2) и принятого направления использования выработанных торфяников (раздел 3) обосновать методы и способы технической рекультивации.

Поскольку причиной, препятствующей использованию выработанных торфяников в сельскохозяйственных целях, является их затопление в период паводков и переувлажненность в межень, поэтому в качестве основного метода технической рекультивации принимаем осушение.

Анализ исходных данных показывает, что не благоприятный водный режим торфяников складывается за счет близких грунтовых вод, притекающих с водосбора, и за счет влияния высоких уровней воды в водоприемнике во время паводков. Следовательно, для данного объекта характерными типами водного питания являются грунтовый и намывной (аллювиальный), а методами осушения - понижение грунтовых вод и защита территории карьера от затопления. В качестве способов принимаем строительство открытой осушительной сети с прудом-накопителем для механической откачки воды и оградительной незатопляемой дамбы.

Строительство зимнего польдера обусловлено выращиванием озимых культур и условиями, изложенными в Пособие к СНиП 2.06.03-85.

Предварительное мелиоративное обустройство территории не проводим, т.к. вышедшие после фрезерной разработки торфяные поля не имеют глубоких выемок постоянно заполненных водой, но перед началом проведения рекультивации линии железных дорог должны быть демонтированы и увезены с территории объекта.

Климатические данные (осадки, испарение) и наблюдения в ходе торфоразработок показывают, что периоды переувлажнения торфа сменяются недостатком влаги для растений и увеличивают опасность возникновения пожаров. Поэтому для подержания необходимого водного режима осушаемых почв предусматриваем их шлюзование.

В проекте по рекультивации торфяников следует использовать отдельные элементы или части существующей осушительной сети, находящихся в удовлетворительном состоянии.

На данном объекте после фрезерной добычи торфа проводящая сеть хорошо сохранилась, поэтому существующие валовые (ВК), магистральный (МК) и нагорно-ловчие (НКЛ) каналы включаем в состав проектируемой сети, предусмотрев при этом их очистку и ремонт. Имеющиеся вдоль МК и ВК несработанные подштабельные полосы (места складирования торфа), основания узкоколейной дороги, кавальеры и отвалы ила после очистки каналов используем для засыпки непригодных к эксплуатации каналов, ям, западин и замкнутых микропонижений.

Технический этап рекультивации заканчиваем культуртехническими работами, в состав которых включаем известкование и землевание по единой технологии выполнения комплекса этих работ.

^ 4.3 Проектирование осушительной системы


4.3.1. Расчет регулирующей сети

Регулирующая сеть проектируется в виде открытых осушителей. Расстояние между дренами определяется по формуле С.Ф. Аверьянова (расчетная схема приведена на рис. ( )

, ( 1 )

где

; ( 2 )

t - глубина осушителя ( t = 1,3 м);

а - норма осушения, а = 0,6;

Нд - действующий напор, равный 0,5 (Нн + Нк) = 0,5 ( Нн + t - а );

Нн - начальный напор, который может быть: больше глубины дрены ( слой воды над поверхностью земли - Нв), равен t (уровень совпадает с поверхностью) и меньше t (уровень грунтовых вод ниже поверхности земли);

Принимаем Нн = t + Нв = 1,3 + 0,01 = 1,31 м,


тогда Нд = 0,5 (Нн + t - а) = 0,5 (1,31 +1,3 - 0,6) = 1,005 м;


Нк - напор в конце расчетного периода


Нк = t - а = 1,3 - 0,6 = 0,7 м;


К - приведенный коэффициент фильтрации (исходные данные, раздел 2) слоя мощностью (t + S)


( 3 )


S - расстояние от осушителя до водоупора


S = ( h1 + h2 + h3 ) - t, м;


d - расчетный диаметр дрены для открытых осушителей


d = 0,5 b + h = 0,5 0,4 + 0,15 = 0,35 м;


где b - ширина канала по дну, b = 0,4 м;

h - наполнение канала в межень, h = 0,15 м;

g - среднесуточный приток к осушителям за расчетный период


(4)


Нр - слой воды (м), который должен быть отведен за расчетный период


Нр = Нв +  а + Н0 - еТ,


где Нв - слой воды, оставшийся на поверхности после схода талых вод, Нв = 0,01 м;

- приведенный коэффициент водоотдачи (исходные данные, раздел 2):


; ( 5 )


е - суточный слой испарения за расчетный период (табл.1), в среднем равный 0,001 м/сут;

Н0 - сумма осадков, выпавших за расчетный период (табл.1), в среднем равная 0,01 м;

Т = 10 - 15 сут. - расчетный период, за который должен быть отведен слой воды Нр.

Расчет по формуле (1) ведется методом итераций, т.е. последовательным приближением, но при этом должно выполняться условие

1 ,

где Вп – принятое для расчета (2) расстояние между дренами;

Вр – рассчитанное по формуле (1) расстояние между дренами.

Принимаем В=

тогда α=

расчетом получается В=

Принимаем В=

тогда α=

расчетом получается В=

Принимаем В=

тогда α=

расчетом получается В=

Принимаем В=

тогда α=

расчетом получается В=

если разница между предпологаемым и полученным В больше 10 % то расчет проводим еще раз до получения сходимости.

Если в ходе расчетов расстояние между открытыми осушительными каналами получено менее 40 м, то целесообразно переходить на проектирование закрытого дренажа, сделав об этом соответствующую запись в конце раздела.


^ 4.3.2. Проектирование осушительной сети в плане и в вертикальной плоскости

Проектирование осушительной сети в плане и в вертикальной плоскости проводится по рекомендациям СНиП 2.06.03-85 и другой технической литературы:

длина осушителей должна быть 700 - 1500 м, однако допускается уменьшение длины при осушении окраин массива (при рекультивации длина осушителей определяется расстоянием между валовыми каналами);

уклон дна осушителей должен быть не менее 0,0003;

сопряжение осушителей с проводящими каналами следует назначать под прямым углом или близким к нему;

уклон дна проводящих каналов следует принимать не менее 0,0003, а при осушении без уклонных территорий - 0,0002;

сопряжение в плане проводящих каналов между собой необходимо проводить под углом не менее 900 или близким к нему;

дно осушителей, впадающих в гидравлически не рассчитываемые проводящие каналы, должно быть выше дна принимающего канала на 10 см;

дно гидравлически не рассчитываемого проводящего канала (в данной работе валовый канал) при впадении в гидравлически рассчитанный (МК) должно быть на 10 см ниже меженного уровня принимающего канала;

Регулирующая сеть в плане (рис. ) проектируется с учетом осушающего действия проводящих каналов (при грунтовом типе водного питания):

открытые коллекторы - (2 - 3) В;

магистральные каналы - (2,5 - 3,5) В.

Схема вертикального сопряжения элементов осушительной сети показана на рис….

Схема составляется по расчетному створу, указанному на плане номерами отметок 1, 3, 6, 9, 12. Значения этих отметок определяются методом интерполяции на плане, отметки 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13 рассчитываются, например:

1)2 = 1 – t, 2)4 = 2 – iос lос, где уклон осушителя принимаем равным уклону поверхности земли (iп = (1 - 3) / lос), если последний больше минимального (0,0003) и равным минимальному, если он меньше минимального, 3)5 = 4 – 0,1 и т.д.


^ 4.3.3. Проводящая сеть

Гидравлический расчет проводящей сети проводим по результатам гидрологического расчета (СНиП 2.01.14–83) с учетом сельскохозяйственного использования осушаемой

территории и создания оградительной дамбы.

Рекультивируемый участок предполагается использовать под зерно-кормовой севооборот с озимыми, поэтому в качестве расчетного расхода проводящей сети принимаем максимальный расход, соответствующий паводку 5% обеспеченности.

Параметры каналов определяются по формулам равномерного движения воды или с применением линейки Ф.М.Пояркова.

В данной работе при небольшой площади осушения гидравлический расчет выполняем только магистрального канала, параметры валовых (проводящих) каналов назначаем конструктивно, исходя из условий вертикального сопряжения элементов осушительной сети и устойчивости русла. В результате расчета должно быть обеспечено движение воды исходя из условий неразмываемости и незаиляемости русла канала.

Исходные данные для гидравлического расчета канала:

Канал трапецеидального сечения.

Заложение откосов(m) при строительной глубине(h):

торф слаборазложившийся, глина, суглинок средний и тяжелый при h1,5м - m=1.0, при h=1.5-3.0м - m=1.5 -2.0;

торф средней степени разложения и хорошо разложившийся, суглинок легкий, супесь, песок при h1.5м - m=1.5-2.0, при h=1.5-3.0м - m=2.0-2.5;

шероховатость русла n=0.03- 0.035;

минимально допустимая ширина канала по дну b=0.6м;

максимально допустимая скорость воды в канале из условия неразмываемости:

-глина - 1.2 м/с, супесь - 0.7 – 0.8 м/с, торф - 0.7 – 1.1 м/с;

-суглинок средний - 1.1 м/с, песок - 0.5 – 0.7 м/с;

минимальная скорость воды из условия незаиляемости Vmin=0.2 м/с.


^ 4.3.4. Гидрологический расчет

Расчетные расходы воды в каналах транспортирующей сети определяются по расчетным створам: в устье канала, выше впадения каждого проводящего канала, в местах изменения уклона дна (для обоих уклонов), на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более чем на 20 %.

В связи с тем, что эти вопросы подробно изучаются в курсе мелиорация земель (раздел «Осушение земель»), поэтому в данной работе определение расчетных расходов проводим по замыкающему створу, т. е. вся площадь водосбора приводится к устью МК.

^ Максимальный сток весеннего половодья для водосборов площадью от 1 до 20000 км2 для европейской части России при отсутствии данных наблюдений рекомендуется определять по формуле:


, (6)


где Qmax - расчетный максимальный расход весеннего половодья обеспеченности

Р%, м3/с;

qmax - модуль максимального расчетного расхода воды, м3/с/км2;

А - площадь водосбора до расчетного створа (определяется по исходным данным: А = К(F1 + F2)), км2;

А1 - дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км2, А1 = 1 (везде кроме Волго-Вятского района, где А1 = 2);

К0 - параметр, характеризующий дружность половодья (таблица 6);

n - показатель степени редукции (таблица 6);

hp%% - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания), мм, ежегодной вероятности превышения Р%, определяемый в зависимости от коэффициента вариации Сv и отношения Сs/Cv этой величины, а также среднего многолетнего слоя стока h0, устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией;

- коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов (таблица 6);
Таблица 6
Значения  , n и К0 для Европейской территории России








Параметр






Параметр К0 в зависимости от

рельефа бассейна рек

Природная


зона

Условные обозначения

при вероятности превышения Р = 5 %

n

холмистые возвышенности с понижениями между ними

плоские низменности и заболоченные поймы

Зона тундры и лесная зона


1


0,96


0,17


0,008


0,006


Расчетный слой суммарного весеннего стока h р% определяется в зависимости от среднемноголетнего слоя стока h0, коэффициента вариации слоя стока Сv и коэффициента асимметрии Сs. Значения этих параметров для нечерноземной зоны России приведены в таблице 7.

Таблица 7

Гидрологические характеристики водосборных бассейнов


Область

№

района

h0,

мм

Сv

fл,

%

fб,

%

fоз,

%

q200,

м3/с/км2

n3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Владимирская

3

80

0.4

38.0

0.5

1.4

0.25

0.5

Тверская

2

100

0.5

38.0

5.0

1.4

0.35

0.4

Калужская

3

100

0.4

38.0

5.0

1.4

0.5

0.5

Московская

3

100

0.35

38.0

5.0

1.4

0.3

0.5

Новогородская

2

130

0.35

34.3

11.2

9.6

0.3

0.3

Тульская

3

90

0.4

38.0

5.0

1.4

0.35

0.5

Ярославская

2

130

0.45

38.0

5.0

1.4

0.4

0.5


- коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды рек, зарегулированных озерами (и водохранилищами (’);

2 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных и заболоченных бассейнах.

Значения коэффициента вариации Сv действительны при площади водосбора более 200 км2. Для бассейнов с площадями водосборов менее 200 км2 к табличным значениям Сv вводится поправочный коэффициент ( , учитывающий повышение коэффициента вариации на малых бассейнах (табл. 8).

Таблица 8.
^ Значения коэффициента 



Площадь водосбора, км2

0 - 50

51 - 100

101 - 150

151 - 200

Поправочный коэффициент,

1,25

1,25 - 1,20

1,20 - 1,15

1,15 - 1,05


Для перехода от среднего многолетнего слоя стока h0 с 50 % обеспеченности к расчетному слою суммарного стока hр % обеспеченности р = 5 %, вводится модульный коэффициент перехода К, величина которого зависит от Р % и Сs (табл. 9).

Слой стока заданной обеспеченности


( 7 )

Таблица 9
Значения коэффициента К при Сs= 2Cv(условия НЧЗ России) и Р = 5 %



Сv

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

K

1,17

1,35

1,54

1,74

1,94

2,15

2,36

2,57

2,78

3,0


При определении коэффициента необходимо иметь данные о наличии озер и водохранилищ на территории водосбора. Принимаем, что водохранилищ в бассейне реки нет, тогда коэффициент  будет учитывать только озерность территории бассейна, т.е. 

, ( 8 )


где С - параметр, величина которого зависит от среднемноголетнего слоя стока h0:

- при при h0 = 100...50 мм, С = 0,2...0,3;

- при h0 = 50...20 мм, С = 0,3...0,4; при h0 < 20 мм, С = 0,4;

f ’оз - относительная озерность, выраженная в долях.

Озерность, выраженная в %, приведена в таблице 7. При степени озерности менее 2 % () влияние озер не учитывается, т.е. принимается 

Коэффициент  определяется по формуле:


, ( 9 )


где fл - степень залесенности бассейна, % ;

fб - степень заболоченности бассейна, %.

Оба показателя приведены в таблице 7. Если выражение в скобках обозначить через  т.е.  0,05fл + 0,1 fб + 1), то = 1 - 0,8 lg .

В таблице 10 приведены величины поправочных коэффициентов 2, полученные в зависимости от показателя 
Таблица 10
Величины поправочных коэффициентов 2




1

2

3

4

5

6

7

8



1,0

0,76

0,62

0,52

0,44

0,38

0,32

0,28


Примечание. При величине const = 0,28.


^ Бытовые расходы являются расходами наибольшей повторяемости в течение периода сельскохозяйственных работ. Бытовой сток формируется главным образом за счет поступления в каналы грунтовых вод.

Бытовые расходы определяются по зависимости:


, ( 10 )


где q - модуль бытового стока, который независимо от площади водосбора изменяется в пределах 0,002 - 0,005 м3/с/км2.

4.3.5. Водоприемник

Водоприемником осушаемого участка является река Шурумка, которая течет вдоль юго-западной части торфоразработок на расстоянии 200-500м. Берега реки заняты лугами, кустарниками ивы и ольхи. Ширина реки 20-30м, глубина воды 1.5-4.8м.