Проводящая сеть

Проводящая осушительная сеть предназначена для приема воды из регулирующей сети и отвода ее в водоприемник. Составные элементы проводящей сети – закрытые и открытые коллекторы различных порядков и магистральный канал. При открытой регулирующей сети коллекторы также должны быть открытыми. При закрытой регулирующей сети младшие коллекторы целесообразно выполнять закрытыми. Так как длина закрытых коллекторов ограничена, то старшие коллекторы часто выполняют открытыми.

Элементы проводящей сети увязывают между собой и регулирующей сетью для обеспечения беспрепятственного отводы воды.

Открытая проводящая сеть. Для обеспечения приема воды из регулирующей сети и быстрейшего отвода ее за пределы осушаемой площади проводящие каналы должны проходить по пониженным элементам рельефа осушаемой площади и по возможно кратчайшему пути подходить к водоприемнику.

При осушении затопляемых пойм проводящие (прежде всего магистральные каналы) должны проходить по самым низким участкам поймы. Причем основное направление магистрального канала должно совпадать с направлением движения паводковых вод по пойме (рис. 2.3.5).

Рис.2.3.5. Схема расположения проводящих каналов при осушении пойменных земель.

1 – водоприемник; 2 – канал проводящей сети; 3 – граница поймы.

Это условие обеспечивает большую гарантию от попадания в канал взвешенных наносов, влекомых паводковыми водами (при поперечном расположении канал будет работать как отстойник).

Наиболее ответственный участок магистрального канала - место сопряжения его с водоприемником. Желательно, чтобы угол магистрального канала с водоприемником находился в пределах 45 ...60°.

Закрытая проводящая сеть принимает воду из закрытой регулирующей сети и транспортирует ее в открытую проводящую сеть или непосредственно в водоприемник (рис.2.3.1). Преимуществами закрытой проводящей сети перед открытой являются: более высокая эксплуатационная надежность; отсутствие потери осушаемой площади под проводящую сеть; лучшая организация территории и возможность беспрепятственного выполнения всех технологических операций по обработке почвы и уходу за сельскохозяйственными культурами.

Расположение коллекторов в горизонтальной плоскости определяется принятой схемой расположения закрытой регулирующей сети.

Допустимые минимальные уклоны закрытых коллекторов назначают из условия недопущения заиления. Для коллекторов диаметрами от 100 до 250 мм их значения находятся в пределах 0,0015...0,002, а более 250 мм допускаются уклоны до 0,0005 (скорость при этом не должна быть меньше 0,3 м/с).

При расположении коллекторов по наибольшему уклону ограничением является максимальная допустимая скорость. Для коллекторов из гончарных труб она должна быть не более 1,2 ...1,5 м/с, из пластмассовых труб - 2... 3 м/с. В коллекторах больших диаметров (более 250 мм) с водонепроницаемыми стыками допускаются скорости до 4 м/с.

Вертикальное сопряжение проводящей сети осуществляют таким образом, чтобы обеспечить бесподпорное движение воды во всех ее элементах и чтобы продолжительность паводкового затопления осушаемых земель не превышала допустимые сроки.

Гидравлический расчет каналов состоит в определении пропускной способности русла и допустимых на размыв скоростей и уклонов и проводится для следующих створов: устье канала; выше и ниже впадения каждого канала, для которого делают гидравлический расчет; при изменении уклонов (для обоих уклонов); на участках с постоянными уклонами при изменении площади водосбора более чем на 20 %; при изменении грунтовых условий на трассе канала.

Если водосборные площади F_в составляют менее 500 га и при этом расчетный максимальный модуль стока не превышает 2 л/с с 1 гa, то поперечные сечения проводящих каналов допускается принимать конструктивно из условия сопряжения впадающих каналов и характера грунтов. В этом случае ширину по дну обычно принимают 0,4...0,6 м, а коэффициент заложения откосов - по таблице СНиП [41], затем откос проверяют на устойчивость к фильтрационному давлению.

Для расчета каналов необходимы следующие основные данные: Q - расчетный расход (м/с) (устанавливают на основании гидрологических расчетов); I - уклон дна канала (определяют на расчетном участке по продольному профилю канала в соответствии с топографическими и инженерно-геологическими условиями), Н - глубина (м) русла (устанавливают, исходя из характера использования земель и требований сопряжения сети в вертикальной плоскости); m - коэффициент заложения откосов (находят по таблице и по расчету); n - коэффициент шероховатости (принимают по данным изысканий по каналам-аналогам или приближенно по справочным таблицам [11, 41, 49 и др.]); физические и физико-механические характеристики грунтов (определяют по данным изысканий трасс каналов, лабораторных и полевых испытаний).

Пропускную способность русла проводящих каналов рассчитывают по формулам равномерного движения воды:

V=; (2.3.1)

Q=; (2.3.2)

где V - средняя скорость потока, м/с; R - гидравлический радиус, м;

R = ω/χ; χ - смоченный периметр живого сечения, м; I - гидравлический уклон, при равномерном движении жидкости равен уклону дна русла; ω - площадь живого сечения, м²; С –коэффициент Шези, м^0,5/с.

Выбор формы русла. Форму русла выбирают в соответствии с грунтовыми условиями, его максимальной глубиной Н, а также расчетным расходом Q.

Поперечное сечение открытых коллекторов и магистральных каналов, проложенных в однослойных грунтах с расходом воды в русле Q меньше 10 м³/с и глубиной Н меньше 2,5 м, делают, как правило, трапецеидальным. Коэффициент m заложения откосов принимают по таблицам СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения».

Поперечные профили русла:

- трапецеидальный;

- параболический,

- полигональный;

- комбинированный;

- параболический с донной вставкой.

Магистральные каналы и регулируемые русла малых рек с расходом воды Q=10...25 м³/с и глубиной Н меньше 3,5 м можно проектировать с трапецеидальным поперечным сечением тогда, когда русла проходят в крупнозернистых грунтах или в средне- и мелкозернистых, у которых имеется крупная фракция d более 1. ..2 мм не менее 10... 15% по массе; в мелкозернистых и пылеватых песчаных грунтах при таких расходах чаще всего создают русла параболического профиля и близкого к нему полигонального. Полигональный или комбинированный (в верхней части откосов трапецеидальный, в нижней - параболический) профиль придают руслу также в тех случаях, когда оно проходит в слоистых грунтах: каждому слою грунта соответствует свой коэффициент m заложения откоса, определяемый по расчету. При параболическом профиле русла для каждого слоя грунта определяют соответствующий его свойствам и глубине залегания параметр р параболы. Если коэффициент m назначают, исходя из расчетных характеристик наиболее неустойчивого слоя грунта, или откосы крепят, то им можно придавать одинаковое заложение по всей высоте.

Гидравлический расчет закрытого коллектора, как правило, заключается в определении диаметра трубопровода в зависимости от расчетного расхода воды, материала труб коллектора и его уклона, диктуемого рельефом местности при безнапорном и равномерном движении воды. Уклоны коллекторов должны быть не менее 0,002 при диаметре до 20 см и не менее 0,0005 при диаметре более 20 см.

Расчетный расход в коллекторе определяют по формуле:

Q_кол = qF; (2.3.3)

где q - расчетный модуль дренажного стока, л/(с-га); F — площадь водосбора в расчетном сечении, га.

Скорость течения воды в коллекторах при пропуске расчетных расходов и полном заполнении их водой следует принимать не менее 0,3 м/с. Для коллекторов из керамических и пластмассовых труб во избежание размыва грунта у водоприемных отверстий максимальная скорость воды должна быть не более 1,5 м/с.

Специальные графики позволяют определить диаметр коллектора для наиболее широко применяемых в мелиорации конструкций безнапорных труб, в том числе с учетом сложности строительства [18, 48 и др.]. К сложным условиям относится строительство коллекторов в торфах, водонасыщенных обрушающихся песках и супесях, грунтах с содержанием крупного камня (размером 20 см) до 10% и более от объема выемки.