- •Мелиорация земель
- •Предисловие
- •Лекция 1
- •1 Мелиорации земель, определения, классификация,
- •Мелиорации земель, их определения
- •1.2 Необходимость и задачи мелиорации земель
- •2 Общие сведения о ВодныХ мелиорациЯх земель
- •2.1 Определение и классификация водных мелиораций
- •2.2 Потребность в водных мелиорациях
- •2.3 Мелиоративная система
- •3 ОроСительная система
- •3.1 Оросительные системы и их основные элементы
- •3.2 Технические схемы орошения
- •4 Режимы орошения сельскохозяйственных культур
- •4.1 Поливной режим сельскохозяйственных культур
- •4.2 Оросительные нормы
- •4.3 Поливные нормы, число и сроки поливов
- •5 Водопотребление оросительной системы
- •5.1 График водоподачи на севооборот
- •5.2 График гидромодуля системы и гидромодульное районирование территории
- •6 Особенности ВодопотреблениЯ рисовых оросительных систем
- •6.1 Водный режим риса
- •6.2 Оросительная норма и гидромодуль риса
- •6.3 Режим орошения сопутствующих культур
- •7 Способы и техника орошения сельскохозяйственных культур
- •7.1 Характеристика способов орошения
- •7.2 Динамика поглощения воды почвой
- •Расчет элементов техники полива по проточным бороздам и полосам
- •7.4 Полив затоплением
- •Для влагозарядковых поливов. Лекция 8
- •8 Орошение дождеванием
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Элементы техники полива дождеванием
- •8.3 Дождевальные насадки и аппараты
- •8.4 Классификация дождевальных устройств
- •9 Орошение короткоструйными дождевальными устройствами
- •Техническая характеристика дождевальных машин “Кубань”
- •Техническая характеристика мдэ «Кубань-лк-1»
- •10 Орошение среднеструйныМи дождевальнЫми устройствАми
- •10.1 Дождевальные машины с перемещением по кругу
- •10.2 Дождевальные машины позиционного действия с фронтальным перемещением
- •10.3 Комплекты передвижного дождевального оборудования
- •11 Орошение дальнеструйныМи дождевальныМи устройствАми
- •11.1 Дождевальные машины, шлейфы
- •11.2 Определение производительности дождевальной техники
- •11.3 Стационарные и сезонно-стационарные дождевальные системы
- •11.4 Оценка и пути совершенствования дождевальной техники
- •12 Проектирование оросительной сети при поливе по
- •12.1 Полив по длинным бороздам и полосам с использованием шлангов
- •12.2 Полив из временной оросительной сети в земляном русле
- •13 Механизация поверхностного полива
- •13.1 Орошение с применением поливных машин и специального оборудования
- •13.2 Стационарные системы для полива по бороздам
- •14 Рисовые оросительные системы
- •14.1 Конструкции рисовых оросительных систем
- •14.2 Направления совершенствования и новые конструкции рисовых систем
- •15 Проектирование магистрального и межхозяйственных каналов
- •15.1 Состав и назначение проводящей сети
- •15.2 Магистральный канал
- •15.3 Рабочая часть магистрального канала
- •16 Расчетные расходы оросительных и
- •16.1 Определение расходов для постоянной и периодически действующей оросительной сети в увязке со способами и техникой полива
- •16.2 Водосборно-сбросная сеть
- •17 Проектирование противофильтрационных
- •17.1 Основные виды потерь воды в каналах и их
- •17.2 Коэффициенты полезного действия
- •17.3 Проектирование противофильтрационных экранов и одежд на каналах
- •18 Конструкции оросительных каналов
- •18.1 Основные требования, предъявляемые к поперечному сечению оросительных каналов
- •18.2 Определение параметров поперечного сечения каналов
- •19 Вертикальное сопряжение оросительных каналов
- •19.1 Увязка уровней воды в каналах
- •19.2 Продольные профили
- •19.3 Особенности проектирования оросительной сети на просадочных землях
- •19.4 Сооружения на открытой оросительной сети и лотковых каналах
- •20 Закрытая и комбинированная оросительная сеть
- •20.1 Трубчатая оросительная сеть
- •20.2 Типы трубчатых оросительных систем
- •20. 3 Комбинированная оросительная сеть
- •20.4 Расчетные расходы трубопроводов и параметры сети
- •20.5 Продольные профили по трассе трубопроводов
- •20.6 Гидротехнические сооружения на трубчатой сети
- •21 Нетрадиционные способы орошения
- •21.1 Внутрипочвенное орошение (впо)
- •21.1.1 Общая характеристика систем впо
- •21.1.2 Режим орошения сельскохозяйственных культур при впо.
- •21.1.3 Состав системы впо
- •21.1.4 Расчет увлажнителей
- •21.2 Капельное орошение
- •21.2.1 Общая характеристика систем капельного орошения
- •21.2.2 Режим орошения сельскохозяйственных культур при капельном орошении
- •21.2.3 Состав системы и технология капельного орошения
- •22 Синхронное импульсное дождевание.
- •22.1 Синхронное импульсное дождевание
- •22.2 Аэрозольное орошение
- •Учебно-методическое издание
- •Мелиорация земель
17 Проектирование противофильтрационных
МЕРОПРИЯТИЙ НА КАНАЛАХ
17.1 Основные виды потерь воды в каналах и их
расчет
При орошении вода из каналов теряется на впитывание и фильтрацию через дно и откосы, на испарение с водной и увлажненной поверхности почвы.
Все виды потерь можно объединить в следующие основные группы: 1 - потери воды из оросительных каналов на фильтрацию и испарение с водной поверхности, 2 - потери с орошаемого поля на фильтрацию и испарение, 3 - эксплуатационные потери, утечки и холостые сбросы из каналов, 4 - технологические потери.
Потери 3 группы не должны иметь место на системе, это показатель плохой службы водопользования, 2 группа потерь может быть значительно сокращена в результате строгого выполнения принятого режима орошения и применения высокой агротехники при качественно выполненной планировке, коэффициент использования воды принимается не менее 0,90 - 0,95, а потери 4 группы определяются технологией возделывания сельскохозяйственной культуры.
Следовательно, основные виды потерь - это потери из оросительных каналов (1 группа), от которых и зависит величина коэффициента полезного действия канала и всей системы и при проектировании они устанавливаются в результате расчета.
При расчете потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов имеет место 2 основных случая: 1 - каналы работают длительное время; 2 - каналы работают периодически (внутрихозяйственные распределители).
Каналы работают длительное время
Академиком А.Н. Костяковым для каналов, работающих длительное время при безнапорной фильтрации, установлено, что величина потерь воды на фильтрацию в единицу времени на единицу длины (удельный расход) , м3/с на 1 пм, в трапецеидальном русле пропорциональна смоченному периметру канала:
(1)
где - коэффициент фильтрации, м/с ;
- ширина канала по дну, м;
- коэффициент, учитывающий капиллярное боковое растекание, зависит от свойств почвы: легкие = 1,1;тяжелые = 1,4.
Но обычно потери даются на один километр.
(2)
Умножим и разделим выражение (2) на и обозначим через , тогда:
(3)
- коэффициент формы русла, от него зависит пропускная способность канала и величина потерь на фильтрацию.
Возьмем три сечения каналов, у которых площади поперечного сечения равны между собой, т.е. S1=S2=S3 (рисунок 2), коэффициенты формы русла:
; ;
получаются не равны т.е. . Выразим потери в % от расхода на 1 км:
и подставим в выражение (3), тогда получим:
(4)
Но в уравнении (4) неизвестна величина , найдем её значение из уравнения расходов:
Умножив и разделив уравнение расходов, заменив через , получим , отсюда , подставим в уравнение (4) , тогда:
(5)
Анализируя выражение (5), отмечаем: с увеличением расхода и скорости % потерь уменьшается; % потерь зависит от коэффициента формы русла и будет минимальным при минимальном его значении.
Определив минимальное значение коэффициента формы русла, устанавливаем форму поперечного сечения канала, при которой потери на фильтрацию будут минимальные. Для этого необходимо найти первую производную по и приравнять ее к нулю.
Переписываем из уравнения 5 ту часть, от которой зависят потери и берем производную:
Производная от дроби равна - производной числителя, умноженной на знаменатель, минус производная знаменателя, умноженная на числитель и деленная на квадрат знаменателя.
Приведем к общему знаменателю и приравняем к нулю числитель
,
,
(6)
Русло, отвечающее условиям минимальной фильтрации, имеет ширину немного больше, чем глубину.
Если нет данных о поперечном сечении канала, то потери на фильтрацию определяются по эмпирическим зависимостям Гиршкана:
где , % потерь на 1 км, , м/с; , м3/с.
Можно пользоваться так же эмпирическими зависимостями А.Н. Костякова, устанавливающими связь между величиной потерь и свойствами почв.
, (7)
где A и m - зависят от водопроницаемости почв.
Для легких почв % на 1 км,
Для средних почв % на 1 км,
Для тяжелых % на 1 км ,
где - расход, нетто, м3/с.
Для каналов трапецеидального сечения применяются зависимости Н.Н. Павловского.
При . (8)
При (9)
где - расход фильтрационных потерь, м3/с на 1 км длины канала;
- коэффициент фильтрации грунтов ложа канала, м/сут;
- ширина канала по урезу воды, м;
- ширина канала по дну, м;
- глубина воды в канале, м;
и - коэффициенты, зависящие от отношения и заложения откосов (СНиП 2.06.03-85, приложение, 19).
Для каналов полигональной и параболической формы потери на фильтрацию , л/с, определяются по зависимости В.В. Ведерникова:
. (10)
При близком залегании уровня грунтовых вод - при подпертой фильтрации создается подпор фильтрационного потока. Расчеты весьма сложны, поэтому ограничимся некоторыми зависимостями.
(11)
где - коэффициент, зависящий от глубины залегания грунтовых вод, меньше 1.
С.Ф. Аверьянов предлагает следующую зависимость:
(12)
где - максимальная высота капиллярного поднятия воды в грунте, м.
Потери воды в каналах на испарение , м3/с, составляют небольшую часть потерь на фильтрацию и определяются по зависимости:
(13)
где - глубина воды в канале, м;
- слой испарившейся воды за сутки, м/сут;
- коэффициент, учитывающий условия впитывания воды в почву.
Каналы работают периодически
Когда каналы работают периодически, то грунт водой не насыщен, поэтому нет фильтрации, происходит впитывание и потери на фильтрацию , л/с, определяются по зависимости А.Н. Костякова:
(14)
Каналы периодического действия в единицу времени теряют воды на фильтрацию больше, чем каналы постоянного действия.