2372

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Гидротехнические сооружения в лесном деле

Проектирование осушения лесной и лесопарковой территории

Методические указания к курсовой работе для студентов по направлению подготовки 250100 Лесное дело

( квалификация(степень) «магистр»)

Воронеж 2014

ВВЕДЕНИЕ

Осушение – комплекс инженерных гидротехнических сооружений, обеспечивающих создание оптимального водного режима на переувлажненных землях лесного ландшафтного комплекса. Понижение уровня грунтовых и почвенных вод, а также сброс избыточных поверхностных вод за пределы переувлажненных территорий в значительной степени повышают природный потенциал, улучшают экологическую обстановку местности.

Удаление избыточной влаги осуществляется из корнеобитаемого слоя почвы при помощи осушительных систем, основными элементами которых являются регулирующая, проводящая и ограждающая сети, водоприемник, гидротехнические сооружения, дорожная сеть и др. Осушительная система бывает открытой и закрытой, постоянной и временной.

Открытая сеть состоит из осушителей - каналов борозд, ложбин. Минимальная глубина осушителей должна быть близка к норме осушения и практически колеблется от 0,7 до 1,3 м.

Норма осушения – глубина уровня грунтовых вод, при которой существуют оптимальные условия для роста и развития определенных растений в тот или иной период вегетации. Открытая осушительная сеть имеет ряд достоинств и недостатков. Главным достоинством ее считается возможность применения для первичного осушения, основным недостатком является значительная потеря полезной площади, занятой каналами и кавальерами (до

15 %).

При осушении лесных питомников, парков, садов и скверов, приусадебных участков, спортивных комплексов, бульваров и в некоторых других случаях для удобства использования территории осушение целесообразно проводить дренажем – закрытая сеть. Дрены выполняются в виде водопоглощающих линейных трубчатых полостей, располагающихся на определенной глубине с уклоном для отвода воды.

В тоже время, применение дренажа имеет свои особенности. После осушения корни древесных растений, углублялись, могут врастать через стыки дренажных трубок и закупоривать дрены. На спортивных площадках и площадках для отдыха необходимо обеспечить как быстрое освобождение их от воды, так и понижение грунтовых вод. Это следует учитывать при строительстве дренажа.

3

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШЕНИЯ ЛЕСНОЙ И ЛЕСОПАРКОВОЙ ТЕРРИТОРИИ»

1.Задание по осушению

Исходные данные для проектирования

1.Область, республика _________________________________________

2.Топографический план а горизонталях в масштабе 1:10000.

3.Цель осушения - повышение производительности лесов.

4.Тип леса (тип условий местопроизрастания)______________________

5.Почвогрунты. Глубина торфа____ м, степень разложения____ %, зольность торфа _______%, ботанический состав торфа___________

плотность торфа, подстилающие торф грунты______________________.

6. Таксационная характеристика насаждений: состав____________класс бонитета_______________класс возраста____, пол-

нота______.

7.Водосборная площадь:магистрального канала______ га; транспортирующего собирателя_________га

Порядок выполнения курсовой работы

1.Определить уклоны осушаемого участка по горизонталям в наиболее характерных местах.

2.Определить расстояние между осушителями.

3.Определить проектные глубины каналов с учетом осадки торфа.

4.Запроектировать осушительную и дорожную сеть на плане. Нанести на план мосты, трубы для переездов и др.

5.Построить продольные профили проводящего канала и впадающего

вего осушителя.

8.Произвести гидрологический расчет.

9.Произвести гидравлический расчет проводящего канала (определить ширину по дну канала на нулевом пикете).

10.Вычислить объем земляных работ: а) по двум профилям - детально; б) по всей запроектированной осушительной сети - по средним поперечным сечениям.

11.Вычислить объем выемки на 1 га осушаемой площади по проводящим и регулирующим каналам.

12.Определить степень канализации в м/га;

13.Кратко описать способ производства работ и установить потребное число землеройных машин и механизмов.

14.Составить смету на производство земляных работ.

15.Определить стоимость осушения 1 га земли.

4

16.Определить увеличение текущего прироста леса под влиянием осушения.

17.Написать краткую пояснительную записку по каждому вопросу проектирования.

2 Указания к выполнению работ по проектированию осушения лесных земель

3.Определение среднего уклона поверхности осушаемого участка

Сэтой целью на плане нужно выделить на глаз не менее трех участков

сразличными уклонами, т.е. с разными расстояниями между горизонталями, и на каждом участке перпендикулярно горизонталям провести линии. По каждой линии определяют уклон.

i = h / L,

где h - превышение (разность отметок у концов линий); L - длина линии, определяемая по плану.

После этого рассчитывается средний уклон как среднеарифметическая величина из всех уклонов. Определенный таким образом средний уклон поверхности осушаемого участка учитывается в дальнейшем при определении расстояния между осушителями.

4. Определение расстояний между осушителями

При определении расстояний между осушителями следует учитывать цель осушения, климатические и почвенно-грунтовые условия, тип леса, уклон поверхности, глубину залегания водоупора, глубину торфа и причины избыточного увлажнения. С учетом этих факторов расстояние между осушителями принимаются по табл. 1 с поправкой к ней.

При использовании табл. 1 следует вводить следующие поправки:

а) поправочный коэффициент на территориальное расположение объекта проектирования:

0,50 - для Мурманской области и северных частей Архангельской области.

0,65 - для южных частей Архангельской области.

0,85 - для Ленинградской, Псковской, Новгородской, Вологодской областей, северных частей Костромской и Кировской областей.

1.0 - для Московской, Смоленской, Калининской, Ивановской, Ярославской областей, южных частей Костромской и Кировской областей' северной части Горьковской области.

1,2 - для Рязанской, Брянской, Калужской областей; б) при осушении зеленых зон (парков, лесопарков и пр.) расстояния

между осушителями следует уменьшать на 25 – 35 %; в) при грунтово-напорном питании расстояние между каналами следу-

ет уменьшить на 20-30 %;

5

г) при уклонах поверхности свыше 0,005 расстояния между осушителями надо увеличить на 5-10 %.

5. Глубина осушительных каналов

Глубины осушительных каналов (после осадки торфа Т°) принимаются следующие:

Глубина торфа, м . . . .0,1-0,5; 0,5-1,3 более 1,3 Глубина каналов, м . . . . 0,75-0,90; 0,9-1,0; 1,0-1,2

Таблица 1 – Расстояние между осушителями при осушении лесных земель

6

Окончание таблицы 1

После осушения болот происходит осадка торфа, поэтому проектную глубину каналов Тпр определяют по формуле

Тпр = m То

Коэффициент m зависит от плотности торфа и типа болота (табл. 2).

Пример 1. Глубина торфа больше глубины канала и равна 1,6 м. Глубина канала после осадки торфа должна быть 1,1 м. Болото низинного типа. Торф плотный, m=1,2;

Тпр = 1,2 · 1,1 = 1,32 ~ 1,30.

Пример 2. Глубина торфа меньше глубины канала и равна 0,6 м. Характеристика торфа такая же, что и в примере 1.

Глубина канала в торфе до осадки его равна мощности торфа Тт. Опре-

деляем мощность торфа после осадки Тт и осадку поверхности Но.

Тт = Тт / m = 0,6 / 1,2 = 0,5 м; Но = Тт - Тт = 0,6 – 0,5 = 0,1 м.

Проектная глубина осушителя

Тпр = То + Но = 0,9 + 0,1 = 1,0 м.

Кроме глубин То и Тпр осушителей необходимо определить соответствующие глубины для каналов проводящей сети. Глубины собирателей То и Тпр должны быть на 0,1-0,2 м больше глубин осушителей, а глубины магистральных каналов на 0,2-0,3 м больше глубин собирателей.

7

6. Проектирование осушительной системы на плане

Прежде чем располагать осушительную сеть на плане, необходимо тщательно изучить рельеф по горизонталям (лощины, водоразделы и пр.) и уяснить правила расположения осушительной сети.

Осушительная система состоит из следующих элементов:

1) водоприемника; 2) проводящей (транспортирующей) сети; 3) регулирующей сети, непосредственно влияющей на водный режим осушаемой площади; 4) оградительной сети, которая перехватывает приток поверхностных и грунтовых вод с вышележащей части водосбора (бассейна); 5) сооружений на осушительной сети; 6) дорог.

В качестве водоприемников служат реки, ручьи, реже озера, овраги, иногда подземные водоносные слои. Водоприемник может находиться как на осушаемой территории, так и вне ее.

Проводящая сеть состоит из магистрального канала и транспортирующих собирателей; последние могут быть нескольких порядков. К регулирующей сети относятся осушители, принимающие грунтовые, а отчасти и поверхностные воды, и тальвеговые каналы, которые служат для отвода в основном поверхностной воды из отдельных небольших ложбин и западин. К оградительной сети относятся нагорные, ловчие и защитные каналы, которые располагаются по границам осушаемого участка и служат для перехвата поверхностного (нагорные каналы) и грунтового стока (ловчие каналы) или для прекращения роста болот в стороны (защитные каналы).

К сооружениям на сети относятся мосты, трубы-переезды, перепады, быстротоки, крепления откосов и др. Осушение площади должно сопровождаться также проектированием лесных дорог.

Направление осушительных (регулирующих) каналов зависит в основном от рельефа, а также от расположения дорожной и квартальной сети, глубины торфа и других факторов.

Осушители следует располагать под острым утлом и горизонталями поверхности, чтобы каналы более плотно перехватывали поток поверхностных и грунтовых вод т в то же время имели естественный продольный уклон поверхности по оси осушителей. Величина острого угла между горизонталями и направлением осушителей зависит от величины уклона поверхности и допустимого продольного уклона дна осушителей. Чем больше уклон поверхности, тем под меньшим углом к горизонталям можно проектировать осушители, сохраняя при этом требуемый продольный уклон дна. Расположение осушителей в зависимости от рельефа приведено на рис. 1.

Тальвеговые каналы располагают по дну отдельных ложбин, лощин и западин (котловин).

Нагорные и ловчие каналы проектируют по границам осушаемого участка, обычно под острым углом к горизонталям.

Проводящие каналы размещают по самым низким элементам рельефа: магистральный канал - по основной лощине (см. рис. 1, в), собиратели -

8

по второсте пенным (см. рис. 1, а, б). Если ясно выраженных ло щин на у частк е нет, пр оводящие каналы проектируют так, чтобы у добнее располагать осушители и дороги, а также с учетом других приводимых ни же требований.

Рис. 1. Основные варианты расположения осуш ительной сети в зависимости от рельефа:

О – осушители; С – с обирател и; МК – магистральный канал

При размещении осушительной сети на болотах следует учитывать глубину торфа. Желательно, чтобы трассы каналов, и особенно прово дящих , проходили по местам с наибольшей глу биной торфа (где после о сушения будет наибольшая осадка), и чтобы глубина торф а не уменьшалась к устью каналов.

Размещение осушительной сети должно быть увязано с расположением существ ующей и проекти руемой квартальной и дорожной сети. При этом надо учитывать следующ ее:

1)с цел ью более быстрого и лучшего осушения дорог и просек на осушаемом участке целесообразно проектировать каналы вдоль дорог и просек, причем располагать каналы надо с верховой стороны (по уклону п о- верхности) или с двух сторон дороги ( на дорогах с интенсивным движением) (см. рис. 1),

2)новые дороги целесообразно проектировать вдоль каналов с низовой стороны. В этом случае вынимаемый при рытье канала грунт используется для полотна доро ги;

3)каналы должны возмо жно мен ьше пересекать просеки и дороги в целях уменьшения количества труб для переездов, мостов и переходов;

9

рельеф, вдол ь дорог и просек проектировать прерывистые каналы (см. рис. 1, г, д).

Регулирующие каналы могут впадать в проводящий канал под прям ым и острым углом. Транспортирующие собирател и впада ют в магистральный канал под острым углом (около 60-80°) .

Взависимости от рельефа поверхности возможны и повороты каналов

впл ане. Угол повор ота круп ных каналов долж ен быть не менее 120°. Для осушителей допуска ются повороты и при пря мом угле, но с загруглением при впадении в собиратель.

Вкачестве примера прив одится схема размещения осушительной сети в двух кварталах заболоченной лесной п лощади ( рис. 2).

О – осушитель; ТС – транспортирующий собиратель;

Рис. 2. План осушаемого участка с расположенной осушительной сетью в кварталах 21 (верхний) и 42 (нижний)

Размещение осушительно й сети обычно начинается с магистрального канала. В приведенном приме ре магистральный канал следует про ектировать по основной лощине в квартале 42. Проводящая сеть на остальной территории, где нет ясно выраженных лощин, располагается в зависимости от удо б- ства размещения осушителей, а также в зависимости от имеющ ихся кварталь ных просек и дорог. Дороги целесообразно устраивать вдоль каналов тра нспортирующей сети и по просекам, используя вынутый из каналов грунт для устройства полотн а дороги.

10