Гидротехнические мероприятия по регулированию поверхностного стока

Содержание 

 

1 Постоянные и временные водотоки…………………………………………….

2 Определение площадей водосборов, территории с различными  уклонами ...

3 Расчет уклона  местности……………………………………………………..

3.1 Выделение  территории с различными уклонами…………………….

4 Гидрологические расчеты………………………………………………………..

4.1 Обоснование расчетных периодов  стока и расчетной повторяемости……..

4.1.1 Весенний паводковый  период……………………………………………….

4.1.2 Предпосевной период………………………………………………………..

4.1.3 Летне-паводковый  период…………………………………………...............

5 Расчет склонов на  размыв………………………………………………………..

6 Агротехнические мероприятия  по регулированию поверхностного  стока….

7 Лесомелиоративные мероприятия  по регулированию поверхностного  стока

7.1 Система полезащитных (ветрорегулируюших) лесных полос……………..

7.2 Система полезащитных (стокорегулирующих) лесных полос……………..

8 Гидротехнические мероприятия  по регулированию поверхностного стока…

8.3.1 Нагорные каналы…………………………………………………………….

8.3.2 Ловчие каналы………………………………………………………………..

Список использованной литературы……………………………………………..

 

 

 

1 Постоянные  и временные водотоки

 

В качестве временных водотоков выделяются овраги и балки. Для этого по тальвегу проводится линия синим карандашом. У оврагов и балок горизонтали изогнуты выпуклостью в сторону повышения отметок, у водоразделов горизонтали направлены выпуклостью в сторону понижения отметок. Линии водоразделов проводятся желтым карандашом и, как правило, замыкаются, очерчивая площади водосборов водотоков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение площадей водосборов, территории с различными     уклонами

 

Для определения различных  площадей на карте изготавливается  палетка, которая представляет собой стандартный лист кальки формата А-4 с нанесенной на нем сеткой через один сантиметр.

Зная масштаб карты, которой предстоит пользоваться, определяется цена деления палетки, т.е. какая площадь на карте соответствуют 1 см2 палетки.

Затем, зная, какая площадь территории соответствует 1 см2 палетки, определяется площадь водосбора.

 

 

 

Таблица 1. - Характеристика водосбора по условиям рельефа

 

№ п/п

№ водотока

Площадь водосбора, га

    

0 - 1°

1 - 3°

  

1

1-2

88

36

52

2

2-3

120

64

56

3

3-5

85

1

84

4

3-4

77

4

73

5

6-7

58

24

34

6

7-8

22

5

17

7

7-9

79

11

68

8

    

1

  
         
         
         
         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет  уклона местности

 

Для расчета  уклона местности в градусах выделяется на карте участок с одинаковым расстоянием между горизонталями (рис 1).

Затем, находится расстояние между точками А и В (на разрезе 1-1 это сторона ВС) и превышение точки А над точкой В (на разрезе это сторона АС).

Тогда                                         


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Схема  для определения уклона



Зная тангенс  угла, легко найти величину угла в градусах:

 

Чтобы выделить территории с уклонами 0-1°, 1-3°, 3-5°, 5° и более

необходимо  определить расстояние между горизонталями, соответствующее уклонам 1°, 3° и 5°. Затем провести границу между этими территориями по найденным расстояниям. Масштаб карты 1:10000, горизонтали нанесены через 1 м, найдем, какое расстояние между горизонталями соответствует углу 1°.

 

 

На карте масштабом 1:10000 уклону 1° соответствует расстояние между горизонталями 5,88 мм.

Аналогичным образом находят расстояние между горизонталями соответствующее 3° и 5°, и по ним проводят границы между территориями с различными уклонами.

Найдем, какое расстояние между горизонталями соответствует углу 3°:

 

 

Найдем, какое расстояние между горизонталями соответствует углу 5°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Гидрологические расчеты 

 

Гидрологические расчеты необходимы для установления единичного показателя стока на землях - модуля стока. Они лежат в основе последующего определения расходов воды по водотокам.

Гидрологические расчеты проводят в соответствии со СНиП 2.01.14-83.

 

 

4.1 Обоснование расчетных  периодов стока и расчетной  повторяемости

 

Расходы водотоков, принимающих сток с относящейся к ним водосборной площади, изменяются как в течение года по отдельным его периодам, так и в различные годы. Типичный гидрограф стока характеризуется наличием осенне-зимнего минимума, весеннего половодья, связанного со снеготаянием, летнего меженного минимума и летне-осенних паводков, происходящих от затяжных или ливневых дождей.

Расчетные периоды (критические и  поверочные) устанавливаются в зависимости от характера использования земель в соответствии со СНиП 11-52-74п.5.6. Критическим называется период, в котором переувлажнение земель является наиболее опасным.

 

 

4.1.1 Весенний паводковый период

 

Максимальный расход талых вод  для равнинных бассейнов определяют по формуле:

 

 м3/с                                (4.1)

 

где:  К0 - коэффициент дружности половодья, К0 =0,006 - 0,008, для равнинных бассейнов К0 =0,006;

 hp- расчетный слой суммарного стока половодья заданной обеспеченности, мм;

F - площадь водосбора, км2;

δ - коэффициент озерности, при площади озер ( Fоз) на водосборе менее 2%  δ=1, при Fоз > 2% δ=0,8;

 δ1 - коэффициент, учитывающий регулирующее влияние водохранилищ и прудов, δ1 =0,9; при их отсутствии δ1=1;

δ2 - коэффициент, учитывающий залесенность и заболоченность

 

                                     (4.2)

 

 

fл и fб - площадь лесов и болот на водосборе, %;

μ - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды.

Расчетный слой суммарного стока половодья заданной обеспеченности (hр, мм) определяют по трем параметрам:

 

 мм                                          (4.3)

 

где    - средний слой стока половодья (мм) определяется по формуле:

 

мм

 

h0 - среднемноголетний слой весеннего стока (мм) определяется по картам;

Кс - коэффициент, учитывающий условия стока, для территории с плоским рельефом и песчаными почвами Кс =0,9; для холмистого рельефа и глинистых почв Кс = 1,1;

Cv- коэффициент изменчивости (вариации) слоя стока, определяют по картам изолиний.

Коэффициент ассиметрии Cs = 2Cv;

Ф - ордината кривой трехпараметрического гамма-распределителя при Cs=2Cv.

 

 мм

=15.72 мм

Определяем максимальный расход талых вод:

=0.149 м3/с

=0.106 м3/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.2 Предпосевной период

 

Максимальный расход воды в предпосевной период определяют по формуле:

 

м3/с                                              (4.4)

 

где  qпр - модуль стока предпосевного периода, ориентированно может быть вычислен через модуль максимального стока весеннего половодья (qвп):

 м3/с                                             (4.5)

 

где   К - коэффициент определяется по формуле П.А. Дудкина:

для пологих водосборов с преобладанием песчаных и торфяных почв:

                                                  (4.6)

для водосборов с холмистым  рельефом и глинистыми почвами:

                                                     (4.7)

Т - допустимое время весеннего  затопления, для полевых севооборотов и пастбищ Т= 5 - 15 суток; для лугов и сенокосов Т= 15 -20 суток.

 

=0.031 м3/с

 

=0.61 м3/с

 

 

4.1.3 Летне-паводковый  период

 

Эмпирическая редукционная формула для определения максимального  расхода воды дождевых паводков имеет вид:

 

м3/с             (4.8)

 

где   q200 - модуль максимального расхода воды вероятностью ежегодного превышения 1%, приведенный к площади водосбора 200 км2 (м3/с км2);

n - показатель степени редукции модуля максимального расхода;

F - площадь водосбора, км2;

lр - переходный коэффициент от вероятности превышения 1% к другой вероятности;

δ - коэффициент озерности, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами или прудами;

δ΄2 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода вследствие заболоченности, определяется по формуле:

 

                                      (4.9)

 

где   β - коэффициент, зависящий от типа болот;

β =0,8 - низинные болота и заболоченные леса и луга на водосборах, сложенных супесчаными и легкосуглинистыми почвогрунтами;

β =0,7 - водосборы с болотами разных типов;

β = 0,5 - верховые болота на водосборах, сложенных глинистыми и     среднесуглинистыми почвогрунтами;

FБ - площадь болот, заболоченных лесов и лугов в бассейне, %.

=0.63 м3/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  Расчет склонов на размыв

 

Предварительный расчет склонов на размыв можно выполнить  по следующей методике.

Для условий медленно изменяющегося движения можно принять, что скорость поверхностного стока равна:

 

 (5.1)

 

где:   V - скорость поверхностного стока, м/с;

         С - коэффициент  Шези, м/с0,5

R -гидравлический радиус, м.

По Костякову А.Н. принимаем:

 

 (5.2)

Скорость движения поверхностного стока:

     ,                                          (5.3)

Где y – толщина слоя стока

                                        (5.4)

Допускаемая скорость определяется по формуле:

 

 (5.5)

 

где   Vтабл - табличное значение допустимой максимальной скорости не вызывающей размыв почвогрунта при R=l м, м/с.

Примем значение коэффициента шероховатости n=0.05, интенсивность выпадения осадков P=0.05.

Переведём интенсивность  выпадения осадков в м/с:

P=

=0.00000083 м/с

 

Первый водоток:

Для склона №1 длиной 500 м, уклон j=0.0116

y=

=0.021 м

Рассчитаем скорость движения поверхностного стока:

Vрасч=

=0.018 м/с

Определим максимально-допустимую скорость движения поверхностного стока:

Vдоп.=0.8·0.0180.3=0.239 м/с

Сравнимаем Vрасч  и Vдоп., так как Vрасч <Vдоп.

         0.018<0.239

рассматриваемый склон размываться  под воздействием поверхностного стока  не будет.

 

 Для склона №2 длиной 400 м, уклон j=0.013

y=

=0.018 м

Рассчитаем скорость движения поверхностного стока:

Vрасч=

=0.017 м/с

Определим максимально-допустимую скорость движения поверхностного стока:

Vдоп.=0.8·0.0180.3=0.239 м/с

Сравнимаем Vрасч  и Vдоп., так как Vрасч <Vдоп.

         0.017<0.239

рассматриваемый склон размываться под воздействием поверхностного стока не будет.

 

 

Второй водоток:

Для склона №3 длиной 650 м, уклон j=0.0087

y=

=0.026 м

Рассчитаем скорость движения поверхностного стока:

Vрасч=

=0.02 м/с

Определим максимально-допустимую скорость движения поверхностного стока:

Vдоп.=0.8·0.0260.3=0.268 м/с

Сравнимаем Vрасч  и Vдоп., так как Vрасч <Vдоп.

         0.02<0.268

рассматриваемый склон размываться  под воздействием поверхностного стока  не будет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Агротехнические мероприятия  по регулированию поверхностного стока

 

На дне оврагов и  балок размещаю сенокосы, пастбища, луга. Эти земли считаются непригодными для обработки и относятся  к классу В. Под залужение необходимо отводить дно оврагов и балок, которые имеют крутые склоны и не могут быть распаханы или спланированы. На местности с уклонам 1 ° и меньше для залужения могут быть отведены участки с многочисленными замкнутыми понижениями.

Для ускорения поверхностного стока в РФ применяют такие агромелиоративные приемы как планировка, профилирование, гребневание, квали.

1.Узкозагонная вспашка между формирующимися при такой пахоте широкими грядами образуются разъемными борозды, по которым поверхностные воды при наличии необходимого уклона можно отвести за пределы территории.

2. Профилирование поверхности заключается в придании ей направленного уклона.

3. Грядование и гребневание - способы интенсивного локального дренажа поверхностных горизонтов почвенного профиля и увеличения их испаряющей поверхности.

4. Квали - выпуклые гряды высотой до 60-80 см, между которыми устраивают глубокие разъемные борозды или мелкие каналы. Квали имеют различную ширину от 12-14 м до 20-28 м и длину 200-300 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Лесомелиоративные  мероприятия по регулированию  поверхностного стока

 

Полезащитное лесоразведение - это составная часть агролесомелиорации, направленная на защиту почв от ветровой и водной эрозии, создание благоприятных условий окружающей (природной) среды агроценозов на пахотных землях и решение определенных социально-экологических проблем аграрного производства.

На пахотной ландшафтной  территории основной тип защитных лесных насаждений - лесные полосы, которые  подразделены по функциональному назначению на виды: ветрорегулирующие и стокорегулирующие. Существуют и соответствующие подвиды полезащитных лесных полос (рис. 7.1).


 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.1 -  Классификация  полезащитных лесных полос (по В.М. Ивонину)

Основное понятие полезащитного  лесоразведения это система лесных полос, оказывающая мелиоративное влияние на агроландшафт через снегозадержание, микроклимат, плодородие почв, водоносность, продуктивность агроценозов.

Микроклимат, создаваемый лесными полосами, расширяет адаптивные возможности культивируемых видов и сортов растений на межполосных полях. Лесные полосы уменьшают испаряемость с поверхности почвы, сохраняя почвенную влагу. Особенно сильно снижается испаряемость на расстоянии до 3...5 Н в наветренную сторону от лесных полос (за счет уменьшения скорости ветра, повышенной влажности воздуха и пониженного турбулентного обмена).

Испарение с водной поверхности  под влиянием лесных полос уменьшается на 10...40 % в зависимости от времени суток, конструкции лесных полос, размеров водных объектов (каналов, малых рек и т.п.), природно-климатических условий.

Ветровая эрозия (дефляция) - это совокупность процессов отрыва, переноса и отложения почвенных частиц под воздействием ветра. Она проявляется в виде повседневной ветровой эрозии и пыльных бурь.Повседневная ветровая эрозия проявляется локально на ограниченных территориях в виде "пыления" и золовых отложений (скорость ветра немного выше критической).

Водная эрозия почв - это  совокупность процессов отрыва, переноса и аккумуляции частиц временными водными потоками. Временные водные потоки возникают во время дождя, снеготаяния, полива или сброса воды.

Водную эрозию вызывает поверхностный сток: дождевой (ливневый), талый и поливной. Соответственно выделяют ливневую эрозию, эрозию снеготаяния и ирригационную эрозию.

Эрозия снеготаяния отличается меньшей интенсивностью, но большей продолжительностью во времени (по сравнению с ливневой эрозией). Она определяется характером снеготаяния и состоянием поверхностного слоя почвы (влажность, промерзаемость, наличие ледяной корки).

Ирригационная эрозия изменяет свои параметры в зависимости от способа полива (по бороздам, полосам, чекам или дождеванием). Поливная борозда ограничивает ширину водного потока в пределах 0,2...0,3 м; полоса полива - от 1 до 5...8 м. Эрозия при дождевании напоминает ливневую эрозию почв и зависит от массы капель, скорости их падения, интенсивности и времени дождевания.

По формам проявления в агроландшафте водную эрозию можно  классифицировать следующим образом (рис. 7.2).


 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.2 - Классификация форм проявления водной эрозии в агроландшафте

 

Плоскостной смыв происходит в сплошной пелене (или мелких струях) воды, глубина которой соизмерима с крупностью перемещаемых частиц. При этом происходит более или менее равномерное удаление верхнего слоя почвы по ширине склона.

Струйчатая эрозия проявляется в ручьях с бурным течением воды. Она оставляет после себя сеть мелких русел, которые разравниваются при обработках почвы.

Водную эрозию почв определяют климатические, геоморфологические, эдафические и геологические, биогенные и антропогенные факторы окружающей среды.

Для эффективного регулирования стока предпочтительнее иметь систему узких стокорегулирующих лесных полос со сравнительно небольшими межполосными расстояниями, нежели систему широких лесных полос с большими расстояниями между ними.

 

 

7.1  Система полезащитных (ветрорегулируюших) лесных полос

Система ветрорегулирующих  лесных полос размещается на плакорных  участках и приводораздельных склонах, крутизной до 1,5°. Она состоит из основных и вспомогательных лесных полос (рис. 7.3).

Основные полезащитные лесные полосы располагают поперек направления дефлирующих, метелевых, суховейных ветров по длинным границам полей севооборотов (внутри садов, виноградников, питомников и т.д.). Вспомогательные полезащитные лесные полосы размещают перпендикулярно основным, тем самым окаймляя поля севооборотов и защищая их от ветров других направлений.

Полезащитные лесные полосы часто совмещают с полевыми дорогами, границами хозяйств, орошаемых территорий и др.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.3 - Система ветрорегулирующих  лесных полос

На межполосных полях сплошная мелиоративная обстановка может возникать при следующих расстояниях между основными полезащитными лесными полосами: плотная конструкция лесных полос - 15 Н; продуваемая конструкция - 25 Н; ажурная конструкция - 35 Н (Н - средняя высота основных лесообразующих пород лесных полос).

Расстояния между основными  полезащитными (ветрорегулирующими) лесными  полосами (L, м) назначают по зависимости А.С. Козменко, В.И. Ивонина:

 

                                           (7.1)

 

где  Сg = 1,3...1,7 - коэффициент двустороннего мелиоративного влияния лесной полосы;

Н - проектируемая высота лесной полосы, м;

К=15...35 - коэффициент, определяемый конструкцией лесной полосы;

β - угол отклонения направления вредоносного ветра от перпендикуляра к лесной полосе;

i - уклон, tg крутизны склона.

 

На пахотных землях плотная  конструкция ветрорегулирующих лесных полос не рекомендуется и не проектируется. Однако в последнее время рубки ухода в лесных полосах не проводят. Поэтому большинство из существующих ветрорегулирующих лесных полос имеют плотную конструкцию, что снижает эффективность полезащитного лесоразведения.

В местах пересечения  основных и вспомогательных лесных полос по их трассам оставляют  разрывы шириной до 30 м (для переездов сельскохозяйственных агрегатов и машин с одного поля на другое).

Ширину лесных полос  принимают равной: лесостепная и  степная зона - до 9... 12 м, сухостепная и полупустынная - до 12... 15 м.

В лесостепной зоне полезащитные лесные полосы создают из 2-3 рядов, в степной - из 3-4, сухостепной и полупустынной - из 2-3. В хороших лесорастительных условиях со слабой ветровой деятельностью допускается создание лесных полос из 1-2 рядов деревьев. Ширина междурядий лесных полос принимается равной в лесостепной и степной - 3 м, в сухой степи и полупустыне - от 4 до 5 м. Расстояние между сеянцами и неукорененными черенками в рядах 1...1.5 м; саженцами и укорененными черенками 2...2,5 м. Саженцы ореха (грецкого, черного и др.) размещают через 6...8 м.

 

 

7.2 Система полезащитных (стокорегулирующих) лесных полос

 

Стокорегулирующие лесные полосы размещают на склонах по направлениям, близким к горизонталям местности (рис. 7.4), следующим образом:

а) на склонах прямого  профиля с односторонним паданием - поперек этого падения параллельно-прямолинейно;

б)  на склонах собирающего  и рассеивающего типа - параллельно-контурно со спрямлением трасс по ложбинам или по параллельным трассам с допустимыми уклонами;

в) на сложных склонах, пересеченных ложбинами, лощинами, оврагами, - не параллельно-контурно или по не параллельным водонаправляющим трассам с допустимыми уклонами.

При таком размещении стокорегулирующие лесные полосы (от водоразделов вниз по склону) совмещают с длинными сторонами полей в направлении горизонталей местности, тем самым определяя направление проведения основных технологических операций (вспашка, культивация, посев и др.).

Для повышения стокорегулирующей  роли лесных полос их сочетают с  простейшими гидротехническими сооружениями - водозадерживающими или водонаправляющими валами и валами-канавами, распылителями стока и пр. Иногда применяют щелевание междурядий или переплетение в пределах ложбины рядов деревьев срубленными ветвями деревьев и подсыпку таких плетней грунтом со стороны подхода воды.

Выбор противоэрозионного сооружения определяется особенностями размещения лесных полос в рельефе, интенсивностью эрозионных процессов, наличием ложбин на склоне, характеристиками стокорегулирующей лесной полосы. Различные варианты усиления стокорегулирующей лесной полосы противоэрозионными гидротехнический сооружениями приведены на рис. 7.5.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.4 - Параллельно-контурное размещение стокорегулирующих лесных поло

Молодые несомкнувшиеся лесные полосы, которые не пересекают ложбин, усиливают окучиванием рядов (рис. 7.5, а) при проведении уходов за почвой.

На почвах тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава после прекращения уходов, в междурядьях нарезают щели (рис. 7.5, б). Этот прием не применяют в полосах, созданных с участием корнеотпрысковых видов (робиния псевдоакация и др.).

На склонах круче 3°  лесные полосы по нижней опушке сочетают с валами-канавами (рис.7.5, в), а до 3° -валами (рис.7.5, г). На почвах тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава в междурядьях несомкнувшихся полос можно дополнительно проводить щелевание (рис.7.5, д).

При ширине лесных полос  более 15... 18 м под пологом можно  создавать каскад валов-канав (рис. 7.5, е).


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а - окучивание рядов; б - щелевание междурядий; в - вал-канава; г - вал; д - вал и щелевание междурядий; е - валы-канавы в междурядьях

Рисунок 7.5 - Варианты сочетания  стокорегулирующих лесных полос  с простейшими земляными сооружениями

Гидротехнические мероприятия по регулированию поверхностного стока 📙 Курсовая → 🆔 60638

Гидротехнические мероприятия по регулированию поверхностного стока 📙 Курсовая → 🆔 60638

Гидротехнические мероприятия по регулированию поверхностного стока