новая папка 2 / 47105

1.Общие сведения о прудах

Основные поверхностные источники орошения и обводнения - воды рек, озер, крупных водохранилищ, местный сток.

В условиях Центрально-Черноземного региона, в т.ч. и в Тамбовской об- ласти, орошение проводится на местном стоке.

Местным стоком называют сток талых и ливневых вод временных водо- токов или овражно-балочной сети. Его собирают в прудах и водохранилищах, устраиваемых в глубоких балках.

Пруд – естественный водоем глубиной до 5 и более метров, в котором сол- нечные лучи проникают через толщу воды, в результате чего на площади пруда возможно развитие погруженной растительности.

Или пруд – это искусственное водохранилище, образованное плотиной на небольшой реке, ручье, в балке, овраге, логе или вырытое в виде котлована глубиной до 5 и более метров.

Проектируемый пруд должен удовлетворять все расчетные потребности хозяйства в воде (орошение, водоснабжение, противопожарные цели, рыбораз- ведение и др. цели).

Различают полный объем пруда, который состоит из полезного и мертвого объемов.

Полезный объем пруда в свою очередь складывается из полезной водоот- дачи и потерь воды на испарение и фильтрацию.

Объем воды для водоснабжения всех потребителей (животных, машин, предприятий и др.) рассчитывают по нормам водопотребления или 1/10 на все потребности водоснабжения.

Количество воды, которое можно взять из пруда на хозяйственные нужды

называют полезной водоотдачей.

Полезный объем пруда включает:

1)объемы полезной водоотдачи;

2)объем потерь на испарение с водной поверхности пруда и фильтрацию в почвогрунте ложа пруда.

Потери воды на испарение и фильтрацию определяют отдельно.

Мертвый объем не используется для хозяйственных нужд, а назначается по условиям заиления.

2.Цель расчетных работ

1.Найти на топографическом плане балки местоположение оси плотины и определить длину зеркала пруда.

II Произвести гидравлический расчет пруда.

III. Определить полный объем пруда.

IV. Построить топографические кривые пруда.

V.Произвести водохозяйственный расчет пруда и определить площадь орошаемого участка.

3

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

VI. Рассчитать размеры основных элементов плотины и. ее устойчивость к размыву фильтрационными токами.

VII. Вычертить поперечный разрез плотины в масштабе 1 : 500.

3. Исходные данные для самостоятельного выполнения задания

Для орошения сельскохозяйственных культур на местном стоке создается пруд в самом узком месте балки (рис. I), Грунт берегов и дна балки- слабой во- допроницаемости. Ось плотины проходит через вершину горизонтали 100. От- метка нормально подпруженного уровня воды в пруду НПУ по варианту (при- ложение 1} 107.

Площадь водного зеркала пруда, ограниченная горизонталью 100 (дно пруда), равна 0; 101 - 21,0; 102 - 47,6; 103 - 88,2; 104 -112,4; 105 -127,6; 106 - 148,0; 107 (НПУ) - 172,4 тыс.м2 (приложение 1).

Водосборная площадь пруда F- 13 км2 (приложение 1).

Глубина слоев воды: мертвого объема hМО = 2,5 м; потерь на испарение hисп =0,59 м: потерь на фильтрацию hф = 0,6 м. Объем воды для водоснабжения

(Vвод) составляет 10 % полного объема чаши пруда., т.е. Vвод = 0,1 Vпол тыс.м3. Высота капиллярного смачивания гребня плотины: hк=0,8 м (приложение 2).

Средневзвешенная оросительная норма брутто культур орошаемого сево- оборота Мбр.ср.вз. = 1516 м3/га

4. Нахождение на топографическом плане балки местоположения оси плотины и определение длины зеркала пруда

1. Согласно исходным данным варианта отметка НПУ равна 107, основа- ния плотины - 100

Для облегчения нахождения местоположения оси плотины на топографи- ческом плане балки (рис. 1) необходимо обвести жирной линией (карандашом или пастой) горизонталь 107, соответствующую отметке НПУ, и поставить точ- ку в вершине горизонтали 100, соответствующей отметке основания плотины.

Проведя на плане балки (рис, 1) нормаль к горизонтали 107 через вершину горизонтали 100, получим местоположение оси плотины.

2. Длина зеркала пруда при отметке НПУ 107 на плане балки (линия от оси плотины до вершины горизонтали, соответствующей отметке НПУ) составляет 10,0 см, В масштабе М = 1 : 10000 она равна 1000 м, или = 1,0 км.

5.Гидравлический расчет пруда

1.Местоположение оси плотины переносится с топографического плана балки (рис. 1) на план водосборной площади пруда (рис. 2). На плане водосбор- ной площади, пруда оно будет представлять собой линию, проведенную под прямым углом к горизонтали 110 через вершину горизонтали 100.

4

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2.От обоих концов оси плотины на плане водосборной площади пруда (рис

2)проводится водораздельная линия под прямым углом к горизонталям мест- ности, и замыкается она на самой высокой точке водораздела. Внутри этой ли- нии и заключается водосборная площадь. Эту площадь определяют планимет- ром или другим способом и выражают в квадратных километрах, Согласно ис-

ходным данным варианта (приложение 1) водосборная площадь равна F = 13 км2

Рис. 1. Топографический план балки в масштабе

1 :10000 __ ось плотины

Рис.2. План водосборной площади пруда:

___ ось плотины;--- водораздел

5

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Согласно карте (по К.Н. Воскресенскому) весенний сток 80%-ной обес- печенности с 1 км2 в районе г. Мичуринска примерно равен Q = 54000 м3/км2 (приложение 5).

4. Объем весеннего стока (W) или приток воды в пруд составляет

W = Q × F = 54000 ×13 = 676000 м3.

6. Определение полного объема пруда

1. Объем чаши пруда определяется по плану балки в горизонталях (рис. 1). Расчет объема чаши пруда проводится в таблице 1 на основании исходных данных варианта (приложение I). В таблицу записываются горизонтали (100 - 107) чаши пруда до отметки НПУ, расстояние между горизонталями по верти- кали (равное h = 1 м) и площади водных зеркал (F), ограниченные этими гори- зонталями.

2. Объем самого нижнего слоя воды (как фигура полного конуса) опреде- ляется по формуле:

V = 13 × Fn × h (тыс.м3 ),

где F1 и F2 - соответственно площади водного зеркала пруда, ограниченные со- седними горизонталями, тыс.м2 .

Согласно исходным данным F101 = 21,0тыс.м2, F102 = 47,6 тыс.м2, h = 1 м,

Тогда V = 12 ×(F101+ F102) × h = 12 ×(21,0 + 47,6) ×1= 34,3 тыс.м3.

Аналогично определяются объемы остальных слоев воды.

4. Объем чаши пруда до любой горизонтали состоит из соответствующего числа слоев воды. Например, до горизонтали 100 нет никаких слоев воды и объем чаши будет равен 0. До горизонтали 101 он состоит только из одного слоя воды, заключенного между горизонталями 100 и 101 и будет равен его объему, то есть 7,0 тыс.м3. До горизонтами 102 эта величина будет состоять из объемов слоев между горизонталями 100 и 101 и горизонталями 101 и 102, то есть 7,0 + 34,3 = 41,3 тыс.м3 и т.д.

Полный объем чаши пруда при ее заполнении до отметки НПУ составляет Vпол = 627,5 тыс.м3. Эту величину следует записать в строку 1 таблицы 2.

6

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В ы в о д:

С водосборной площади пруда поступает (W = 676000 м3) достаточный объем воды для заполнения чаши пруда до отметки НПУ (Vпол = 627,5 тыс.м3)

Таблица 1 – Расчетная ведомость определения объема чаши пруда

7.Построение топографических кривых пруда

1.На основании данных 3-й и 5-й колонок таблицы 1 вычерчиваются кри- вые пруда, характеризующие изменение площади водного зеркала и объем ча- ши пруда при его наполнении от горизонтали 100 и 107 (рис. 3).

Топографическими кривыми пруда являются их кривая объемов и кривая площадей водного зеркала.

Перед построением этих кривых вычерчиваются профильная сетка в при- нятом масштабе.

2.На горизонтальной оси (абсцисс) откладываются отметки горизонталей от 100 до 107 в масштабе: 1 см = 1 м вертикального сечения между горизонта- лями.

7

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

8

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Так как полный объем пруда при НПУ равен Vпол = 627,5 тыс.м3, высота, сетки графика (рис. 3) hгр = 13 см, то расчетный масштаб вертикальной шкалы

объемов V составит:

М = Vhпг = 62713,5 = 48,3 тыс.м3

Принимаем масштаб: 1 см - 50 тыс.м3 емкости чаши пруда.

4. Расчетный масштаб вертикальной шкалы площадей водного зеркала F, если площадь зеркала при НПУ равна F 107 = 172,4 тыс.м2, высота сетки графи- ка hгр = 13 см, составит

М = Fh107г = 17213,4 = 14,03 тыс.м2

Принимаем масштаб: 1 см = 15 тыс.м2 площади водного зеркала.

5.Для построения кривой объемов необходимо все рассчитанные объемы чаши пруда отложить вверх от оси абсцисс против соответствующих горизон-

талей.

Так, например, объем пруда в 7,0 тыс.м3 соответствует наполнению чаши

до горизонтали 101. Точка, соответствующая этому объему, откладывается вверх от этой горизонтали на высоту 7,0 тыс.м3 : 50 тыс.м3/см = 0,14 см; объем чаши в 41,3 тыс.м3 соответствует наполнению чаши до горизонтали 102. Точка,

соответствующая этому объему откладывается вверх от горизонтали 102 на вы- соту 41,3 тыс,м3: 50 тыс.м3/см = 0,83 см и т.д.

6.Аналогично вычерчивается и кривая площадей водного зеркала пруда, В этом случае против всех горизонталей откладываются вверх точки на высоты,

соответствующие их величинам площадей водного зеркала пруда, в масштабе : 1 см =15 тыс.м2 площади.

8. Водохозяйственный расчет пруда

Водохозяйственный расчет пруда производится в таблице 2.

1. Мертвый объем пруда не используется для хозяйственных нужд, а на- значается по условиям заиления, перезимовки рыбы и толщины льда. Общая глубина его (hмо) в связи с этим принимается в пределах 2-3 м. Он занимает нижнюю часть чаши пруда.

Принимая глубину мертвого объема перед плотиной hмо = 2,5 м (приложе- ние 2) и зная, что самая нижняя точка дна пруда у основания плотины находит- ся на горизонтали 100, получим отметку уровня мертвого объема, равную УМО= 100 + 2,5 = 102,5.

На оси абсцисс графика топографических кривых пруда находим горизон- таль 102.5 в точке а. От нее проводим линию до пересечения с кривой объемов и далее, проведя линию до вертикальной шкалы объемов (оси ординат), опре- деляем, что при заполнении чаши пруда до горизонтали 102,5 мертвый объем составляет 70,0 тыс.м3.

9

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Площадь водного зеркала мертвого объема (при заполнении чаши пруда до горизонтали 102,5) определяется по топографическим кривым следующим об- разом.

На оси абсцисс от точки а (соответствующей горизонтали 102,5) проводим линию аг до пересечения с кривой площадей и далее, проведя линию ад до вер- тикальной шкалы площадей (оси ординат), определим, что она равна 69,0тыс.м2

.

2. Объем воды для водоснабжения (Vвод) всех водопотребителей (живот- ных, машин, предприятий и др.) рассчитывают по нормам во-допотребления.

Для лабораторных занятий объем воды, необходимый для нерегулярного водоснабжения (Vвод), принимается равным 10 % полного объема чаши пруда

(Vпол), то есть Vвод = 0,1 Vпол

Так как Vпол = 627,5 тыс.м3, то Vвод = 0,1 Vпол = 0,1× 627,5 = 62,8 тыс. м3.

3. Объем потерь на испарение с водной поверхности пруда (Vи) определя-

ют по формуле:

Vи = hн × Fcp (тыс.м3),

где hи - годовое испарение, м;

Fср - средняя площадь водной поверхности пруда, тыс.м2.

По данным «Агроклиматического справочника по Тамбовской области» испарение с водной поверхности в районе Тамбова равно 590 мм, или 0,59 м.

4. Объем потерь воды на фильтрацию в почвогрунт ложа пруда (Vф) опре-

деляют по формуле;

Vф = hф × Fcp (тыс.м3),

где hф - слой воды, теряемый за год на фильтрацию, зависящий от гидрогеоло- гических условий, м.

Если hф = 0,6 м; Fср = 120,7 тыс.м2, то

Vф = hф × Fcp = 0,6 ×120,7 = 72,4 тыс.м3.

5. Объем воды, который можно использовать для орошения (Vор) вычисля-

ют по формуле:

Vор = Vпол – (Vмо + Vвод + Vи + Vф ) тыс.м3.

10

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com