Проектирование оросительной системы и водоснабжение населённого пункта в Маслянинском районе

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Агрономический факультет

Кафедра общего земледелия и мелиорации

Курсовая работа

 по гидротехнической мелиорации

Тема: Проектирование оросительной системы и водоснабжение населённого пункта в Маслянинском районе

Выполнил: студент 1408 гр.

                                                                                     Фомин Максим

                                                                     Проверил: Лях А.А.

Новосибирск 2013

Содержание

Введение

1.Проектирование водохранилища:  определение его место нахождения, выбор створа плотины; определение  отметок НПУ, MinУВ; выбор места под насосную станцию.

2. Расчет объема водохранилища.

3. Расчет земляной плотины: определение отметки гребня, длины и объема 
тела плотины.

4.Поперечный разрез земляной плотины.

5.Определение расчетного расхода водопотребителей (долевое летнее 
водоснабжение Qд.л.в.).

6. Поливной режим сельскохозяйственных культур

6.1- выбор расчетного года

6.2- определение испарения с водной поверхности

6.3-расчёт дефицита суточного увлажнения

6.4- определение поливных и оросительных норм

6.5- эксплуатационный режим орошения

7. Расположение оросительной системы на топографическом плане

8. Выбор участка для лиманного орошения

9.Подбор диаметра труб, центробежного насоса и электродвигателя 
для орошения.

 Заключение 

Список литературы

Приложение

Введение

Гидротехническая мелиорация – система мероприятий для коренного улучшения неблагоприятного водного режима земель.

При гидротехнических мелиорациях повышение плодородия земель достигают изменением их водного  режима (орошением, строительством плотин, водохранилищ, осушительных каналов  и д.р.). В степных районах для  задержания весенних талых вод устраивают лиманы.

Гидротехнические  мелиорации требуют значительных капитальных  вложений. Поэтому для их проведения необходимо технико-экономическое  обоснование. Наибольшую экономическую  эффективность мелиораций получают от комплексного их применения.

Целью работы является рассчитать параметры проектируемых  водохранилища и плотины, компоненты водоснабжения (трубы, насосы и пр.), оросительные поливные нормы для лесных культур. Проект выполнен на планшете (вместе с приложением 1).

1. Проектирование  водохранилища

       Проектируемое  водохранилище служит для орошения  сельскохозяйственных культур и  долевого летнего водоснабжения  населенного пункта.

       1. Створ  будущей плотины выбирается с  учётом следующих положений:

• водохранилище должно находиться ближе к орошаемому участку;

• плотина строится в  наиболее узком месте, чтобы объем  земляных работ был минимальным;

• водоем желательно располагать  выше населенного пункта, чтобы в  него не попадали сточные загрязненные воды;

       2. Глубину  воды в водоеме выбирают в  пределах 3 - 7 м, при этом отметку нормально-подпорного уровня (▼НПУ) воды принимают с условием, чтобы в зону затопления не попадал населенный пункт. При этом за минимальный уровень воды (▼MinУВ) принимается горизонталь, имеющая самую низкую отметку в сечении плотины. В данном примере (прил. 1)

▼MinУВ=171,▼НПУ=176. Таким образом, глубина воды в водоеме составляет Н_В=▼НПУ-▼MinУВ=176-171=5 м.

      3. Насосная  станция не должна затапливаться и может располагаться за плотиной, т.е. в нижнем бьефе на 1 м выше горизонтали, соответствующей минимальному уровню воды. Расстояние от основания плотины до насосной станции 30-50 м. С водоёмом насосная станция соединяется с помощью самотечной, или самотечно-всасывающей линий, по которой насос забирает воду из водохранилища.

2. Расчет объема  водохранилища.

Для обеспечения водой  орошаемого участка и водопотребителей необходимо знать количество воды в проектируемом водоеме. Этот объем может быть рассчитан по формуле:  V=K×H×B×L,м³;

V=0.2×5×1100×2450=2695000м³

Где H- наибольшая глубина воды у плотины, м              H=5м

B- ширина водной поверхности у плотины, м          B=1100м

L- длина пруда, м                                                      L=2450м

K коэффициент 1/5

V=2695000м³

3. Расчет земляной  плотины

         Для отсыпки земляной плотины  необходимо знать ее размеры,  т.е. высоту, ширину гребня, подошвы ( основания) и в конечном итоге объем земляных работ по её возведению. Определение этих величин входит в расчет плотины.

3.1. Высота плотины  определяется по следующей формуле;

H_пл =H_вод+Н_волн+Н_зап=5 + 1,5 + 0,5= 7м

        Где,  H_вод= НПУ -MinУВ, составляет 5м.

        Н_зап= высота на запас=0,5м.

_Нволны=0,0208 × Смах5/4 × Lволн1/3= 0,0208 × 53,1 × 1,35 = 1,5м

где Смах–максимальная скорость ветра, м/с; ( из задания Смах=20 м/с;)

Lволны–максимальная длина  нагона волны на плотину измеряется  по плану в км;        L_волны = 1,35 км.

4. Расчет водосбросов

4.1 Трубчатый водосброс.

       Во время  весеннего паводка водохранилище  за счет талых вод может  переполняться, поэтому необходимо сбросить лишнюю воду за плотину, т.е. в нижний бьеф, с тем, чтобы не превышать нормально-подпорного уровня (НПУ). Чаще всего для этой цели применяются трубчатый водосброс, (труба, проложенная в основании плотины).Альтернативой может служить водосброс с боковым сливом, быстроток, перепад и др.

           Паводковый расход определяется  в зависимости от местоположения  водохранилища и площади водосбора.

           Паводковый расход (Q_пав) определяется в два этапа:

а) определение нормы стока:

Среднегодовая норма стока  U определяется по карте изолиний или из табл. 1.

Таблица 1.Норма стока  для некоторых географических зон

4.2 Расчет трубчатого водосброса

        Для  трубчатого водосброса определяются  длина и диаметр трубы по  следующим формулам:

L_тр= В_под + 15 м,   

где В_под – ширина подошвы плотины, м:

L_тр = 45 + 15 = 60 м.

Расход, который труба  сможет пропустить, составит Q = K ×   м³/с. 

где К - коэффициент, зависящий от диаметра трубы; 

 Z - напор, проталкивающий воду по трубе, м;  

 L - длина трубы водосброса, м.

Z=Н_воды - Д/2, м,

где Н_вод - глубина воды в водоёме при его полном затоплении; Н_вод – 5 м.

Рис. 1. Поперечный разрез плотины

Диаметр трубчатого водосброса определяют методом подбора. Для  этого принимают любой, на выбор, диаметр, по которому берут К и подставляют в вышеприведенную формулу. Определяют расход воды, который сможет пропустить данная труба, и сравнивают его с паводковым Q_пав. Если данная труба не справляется с пропуском паводкового расхода, то рассчитывают трубу другого, большего диаметра. В некоторых случаях приходится ставить две или даже три трубы для пропуска паводка.

Для Д=1000 мм имеем К=24,93,

Q_расч = 24,93 × = 6,7 м³/с

Эта труба отвечает пропуску паводкового расхода, поэтому для  трубчатого водосброса с Qпав=4,97 м³/с устанавливаем трубу Д=1000 мм.

5. Определение  расчётного расхода долевого  летнего водоснабжения населенного  пункта.

Для расчета водопотребления  необходимо знать норму водопотребления. т.е расчеты отражены в таблице 2.

Таблица 2. Расчет водопотребления населенного пункта (вода техническая)

6. Поливной режим  сельскохозяйственных культур.

Режим орошения должен быть принят определенной обеспеченности для  получения максимально возможного урожая сельскохозяйственных культур.

6.1 Выбор расчетного года

При проектировании расчетный  год для зоны неустойчивого увлажнения обычно принимают среднезасушливый 70-80%-й обеспеченности, который выбирается по сложившимся метеорологическим условиям данным:

-осадкам, θ;

-среднесуточной температуре,  t⁰С;

- относительной влажности  воздуха, f.

Расчетный год можно выбрать  по месту в метеорологическом  ряду. Для  этого многолетние погодные данные за вегетационный период располагают в определенном порядке: осадки и относительную влажность воздуха в возрастающем, а температуру в убывающем.

Необходимо, чтобы количество лет наблюдения было не менее 9, в  нашем случае их 12.  Для того чтобы  выбрать расчетный год необходимо исключить три неблагоприятных  года, а четвертый по засушливости взять за расчетный.

Так выбирают  данные по всем месяцам вегетационного периода  и заполняют таблицу 3.

Таблица 3. Сводная ведомость расчетного года 75 % обеспеченности

6.2. Определение  испарения с водной поверхности

Испарение с водной поверхности определяют но формуле Давыдова:

Ео=0,413 (Е -е)^0,8× (1+0,125С ср)мм/сут

где Е — максимальная упругость водяного пара, зависящая от температуры воздуха, мб. Её определяют по психрометрическим таблицам; е  - абсолютная замеренная влажность воздуха, определяемая по формуле:

е = (Е× f)/100

С_ср  средняя скорость ветра = 5 м/с.

Весь расчет сводят в таблице 4. Температура и относительная влажность воздуха указаны в таблице 4. Испарение за вегетационный период составляет 424,707мм.

Таблица 4. Испарение с поверхности

6.3. Расчёт дефицита  суточного увлажнения

Поливной режим  какой-либо культуры может быть установлен па основе данных опытных станций или обобщения опыта передовиков орошаемого земледелия для данного района. Однако часто при проектировании орошения в новых районах аналогичные опытные данные по режиму орошения недостаточны или вовсе отсутствуют. В этих случаях прибегают к установлению поливного режима каждой культуры севооборота при помощи теоретических расчётов. Полученный таким образом поливной режим корректируют в соответствии с данными передовой практики орошения ближайшего района.

Дефицит суточного  увлажнения рассчитывают по формуле  Залыгина - Сахончика:

Е=10φ-(10θ(1-α))/Т,м³/сут.,

где Е — суммарное испарение;

φ= 0,5d — для пропашных культур;

φ = 0,9d — для культур сплошного сева;

d= Е — е — дефицит влажности воздуха.

Для перевода мб в мм принимают коэффициент перевода, равный 0,75.

Отсюда:

10 φ = 3,75d

10 φ = 6,75 d.

100(1-α)/Т- приход воды за счет атмосферных осадков.

где θ— осадки в мм из расчётного года

Т — число дней в месяце;

σ- коэффициент непродуктивного  расхода влаги, принимаемый 0,2.

(10θ(1-α))/Т=-(10θ(1-0,2))/Т=8θ/Т

Расчет проводят в таблицы 5 и 6.

Таблица 5. Дефицит суточного увлажнения пропашных культур.

Таблица 6. Дефицит суточного увлажнения культур сплошного сева.

6.4 определение  поливных и оросительных норм

Поливная норма- это количество воды, подаваемое за один полив, м³/га

Оросительная  норма-это количество воды, подаваемое за поливной сезон.

При определении  поливных норм исходят обычно из наименьшей влагоёмкости (НВ). При поливе влажность почвы должна быть доведена до наименьшей влагоёмкости расчётного слоя почвы. Наименьшая влагоёмкость (НВ) показывает, какое количество влаги почва может удержать в равновесном состоянии. Нижним пределом увлажнения является минимальная влажность. Минимальная влажность — это влажность, при которой растения начинают снижать прирост растительной массы, соответствует влажности замедления роста ВЗР или влажности разрыва капиллярных связей (ВРК).

Зная верхний W_hb и нижний W_min пределы увлажнения, можно определить величину вегетационной нормы полива:

m_вег = W_hb – W_min

Перед весенним или осенним поливом в почве  находится какой-то запас влага W_ф, учтя его, получаем значение поливной нормы перед севом.

m_пр = W_нв – W_ф

Величины W_hb и W_ф находятся по формуле

W_нв = 100 × h ×a ×r_нв, м³/га,

где h — величина активного слоя почвы, м. Активный слой почвы — это слой, в котором располагается 90% всей корневой системы растений. Для каждой культуры активный слой почвы различен;

 a — объемная масса почвы, г/см³;

 r_нв — влажность почвы в % от веса сухой почвы (const).

Таблица 7. Активный слой почвы  для различных культур

W_min = W_нв * b_min / 100,

где b_min - минимальная влажность почвы от наименьшей влагоёмкости, %. Величина b_min для разных культур различна, % от НВ:

• Морковь, лук    70
• Огурец, капуста, картофель, томат, клевер 75
• Кострец, люцерна, пшеница, кукуруза  70
• Свекла, кормовые корнеплоды   65

W_ф = 100 * Н * a * r_ф, м³/га,

где r_ф - фактическая влажность почвы в % от массы сухой почвы.

Поливные нормы округляют  до 50.

Значения a, r_a, r_нв приведены в задании.

Таблица 8. Расчет поливных норм

Таблица 9. Ориентировочные даты посева и полива овощных и кормовых культур.

Зная величины предпосевной и вегетационной норм полива и  расход влаги можно определить даты поливов и их число. Окончание  поливного периода определяется уборкой культур.

Площадь поля равна 30га. Индексом 0-1  обозначается предпосевной полив; 1,2,3,4 и т.д.- номера вегетационных поливов; время полива дождеванием при двухсменной работе принимается 16 час/сут, а поверхностных- 24час/сут. Поливной период в днях находится из уравнения:

T=(m×ω)/(3,6×Q×t)

где T-  поливной период, дни

m- поливная норма, м³/га

ω- площадь полива,га

t- время полива, час

3,6- переводной коэффициент

Q – расчетный  расход, л/с

Для расчета даты полива культуры определяют межполивной интервал в днях.

T=m/Е

где, Е- дефицит суточного увлажнения. Зная данные таблиц 5,6 и 8 и данные уравнения рассчитывают ведомость полива с/х культур (таблица 9).

Оросительный  гидромодуль:

q=(μ×m×1000)/(100×T×(t×3600)

где, μ- состав культуры в севообороте

m- поливная норма,м³/га

T- поливной период, дни

t- время полива, час

3600- в 1ч.

Морос. = ∑m₁+m₂+m_n, м³/га

Vорош. = ω×Морос, м³

∑ Vорош = V₁+V₂+V_n, м³

Vорош.полезн. = Vводохр×0,5, м³

Таблица 10. Ведомость полива сельскохозяйственных культур проектного режима орошения (неукомплектованная)