Проектирование осушительных систем

Федеральное агентство по образованию 
Государственное образовательное учреждение 
Высшего профессионального образования 
Петрозаводский Государственный Университет

 

 

Агротехнический факультет 
Кафедра агрономии и 
почвоведения

 

 

 

 

 

Курсовая работа на тему:

Проектирование  осушительных систем

 

 

 

 

 

Выполнила: 
студентка 2-го курса 
Группы № 42201 
Елупова И.В. 
Проверил: 
Карпечко Ю.В.

 

Оценка:_____________

 

 

Петрозаводск, 2010

ВВЕДЕНИЕ

Цели  и задачи сельскохозяйственной мелиорации

Мелиорация (от латинского слова mellioratio-улучшение) - это изменение природных условий путём регулирования водного и воздушного режимов почвы в благоприятном для сельскохозяйственных культур направлении.

По воздействию на почву  и растение различают:

1. Агротехнические мелиорации - плодородие земель повышают правильным выбором глубины и направления вспашки, почвоуглублением,  сочетанием вспашки с подделкой глубоких борозд, гряд и валиков, снегозадержанием и др.
2. Лесотехнические мелиорации (улучшение земель достигают посадкой на них древесной или травянистой растительности  в сочетании с  древесной.)
3. Химические мелиорации - почвы улучшают внесением извести, гипса, поваренной соли,  серной кислоты, фосфоритной муки и т.д. Для борьбы с зарастанием мелиоративных каналов и прилегающих полей сорной растительностью используют различные гербициды, для снижения фильтрации из водоёмов и крупных каналов - полимерные материалы.
4. Гидротехнические мелиорации -  повышения плодородия земель достигают изменением их водного режима (орошением, строительством осушительных каналов и т.д.)

Развитие мелиорации в СССР

Первые работы по мелиорации земель в России относятся к началу XIX в. В 1802 г. Начато осушение болот в ряде северных и северо-западных губерний, главным образом в окрестностях Петербурга.

В 1810-1822 гг. в Рыльском уезде  Курской губернии было осушено болото в пойме реки Сейма площадью более 3000 га.

В 1853 г. На болотных землях Горы-Горецкого  учебного заведения А.Н. Козловским заложен первый опыт в России гончарный  дренаж. За 1853-1862 этим дренажем было осушено 200 га.

В период 1848-1882 гг. площади  орошаемых земель значительно возросли в Закавказье, на Северном Кавказе. Орошение начали применять и в  отдельных районах Поволжья.

 
После Великой Октябрьской революции  мелиорации земель стали уделять  больше внимания. В.И.Ленин придавал большое значение орошению и считал, что оно должно играть большую  роль в развитии производительных сил  в Средней Азии и Закавказье.

В мае 1918 г. В.И. Ленин подписал декрет об организации оросительных работ в Туркестане. Предусматривалось  освоить под орошение 500 тыс. га земель в Голодной степи и Самаркандской области, 40 тыс. га в Дальверзинской степи, 10 тыс.га в Фергане и построить плотины на р. Зеравшан в Узбекистане и р. Чу в Киргизии.

В 1920 г. Планом ГОЭЛРО, разработанным  по указанию В.И.Ленина, было намечено осушить 30…40 млн. га земель и оросить 8 млн. га земель.

Развитие научных основ  мелиорации в нашей стране связано  с именами таких крупных учёных, как В.В.Докучаев, А.А.Измаильский, П.А.Костычев, С.Ф.Аверьянов и др.

Великая отечественная война  приостановила развитие мелиорации в нашей стране. После её окончания  были восстановлены и реконструированы разрушенные оросительные и осушительные системы и намечены дальнейшие мероприятия  по развитию мелиорации земель.

В период 1946-1950 гг. начаты работы: по орошению земель на местном стоке, строительству прудов и водоёмов, созданию полезащитных лесонасаждений в степных и лесостепных районах.

Впервые в истории страны намечены пути значительного увеличения площади орошаемых земель для производства зерна, начиная с майского (1966 г.) Пленума ЦК КПСС. Создана необходимая производственная база. Водохозяйственные организации оснащены землеройной техникой, тракторами, автомобильным транспортом, специальными машинами. Площади орошаемых и осушенных земель возросли с 17 до 33 млн. га.

Важнейшим фактором повышения  эффективности мелиораций, роста  производительности труда, рационального  использования водных ресурсов и  земельных угодий станет ускорение  научно-технического прогресса, внедрение  передового опыта, совершенствование  взаимоотношений сельскохозяйственных и водохозяйственных органов, хозяйств и служб эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 1. Общие понятия о методах и способах осушения

Осушительная  система – это комплекс, в который входят осушаемая площадь и 
инженерные сооружения и устройства, предназначенные для поддержания заданного 
водного режима и нормального сельскохозяйственного использования осушаемых земель.

Осушительная система  представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств для регулирования водного режима заболоченных и переувлажненных земель в соответствии с требованиями сельскохозяйственного производства.

В состав ее входят: осушаемые  земли; регулирующая сеть каналов или  дрен, отводящих поверхностные и  грунтовые воды и регулирующих водный и воздушный режимы корнеобитаемого  слоя почвы; ограждающая сеть, предназначенная  для перехвата поверхностных  и грунтовых вод, поступающих  на осушаемую территорию с прилегающих  к ней земель; проводящая сеть, транспортирующая воду из регулирующей и ограждающей  сети за пределы осушаемой территории; водоприемник, принимающий воду с осушаемой территории; гидротехнические сооружения; дорожная сеть с различными сооружениями и др.

              Регулирующая сеть (осушители, собиратели, скважины вертикального дренажа и др.) служит для непосредственного приема избыточных поверхностных, почвенных или грунтовых вод и отвода их в проводящую сеть или водоприемник.

   Ограждающая сеть (нагорные и ловчие каналы, дамбы и др.) выполняет функции перехвата поверхностных (нагорные каналы) и грунтовых вод (ловчие каналы) и защищает от паводковых вод (дамбы, ограждения), поступающих на осушаемую площадь.

   Проводящая система (магистральные каналы, коллекторы различных порядков и др.) принимает воду из регулирующей и ограждающей сети и отводит ее за пределы осушаемой площади в водоприемник.

   Водоприемник (реки, озера и др.) принимает воду из проводящей сети. Он должен обеспечить бесподпорный  режим работы всей осушительной системы в расчетные периоды.

Осушение – основное направление инженерно- мелиоративных и агромелиоративных мероприятий по удалению избытка поверхностных, почвенных или грунтовых вод. Метод осушения связан с типом водного питания, который  характеризует основной источник поступления избыточных вод на осушаемую территорию.

Метод осушения сельскохозяйственных культур — это принцип воздействия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя. Он зависит от типа водного питания, планируемого использования осушаемых земель и определяет выбор конструкции системы, расположения осушительной сети в плане.

В мелиоративной практике применяют следующие методы осушения: ускорение стока воды с поверхности  почвы, понижение уровня грунтовых  вод, ограждение осушаемого массива  от подтопления или затопления паводковыми  водами реки или потоками воды с  прилегающих склонов местности  и др.

Способ  осушения – это система технических мероприятий обеспечивающих устранение избыточного увлажнения исходя из метода осушения и требований хозяйственного использования осушаемых земель.

 

Основные способы осушения:

 

• открытыми каналами, отводящими поверхностные и грунтовые воды;
• горизонтальным и вертикальным дренажем, отводящим почвенно-грунтовые и частично поверхностные воды;
• вертикальными водопоглощающими колодцами, понижающими уровень грунтовых вод и отводящими воду в нижележащий песчаный слой;
• ловчими каналами или головным дренажем территории, подтопляемой потоком грунтовых вод с вышерасположенной территории;
• нагорными каналами, отводящими поверхностные воды, стекающие с прилегающих склонов;
• обвалованием земель в целях защиты их от затопления водами рек в период паводков.

 

 

 

Осушение  открытыми каналами.

Открытые каналы, или открытый дренаж, – наиболее простой и  дешевый способ осушения болотных и  избыточно увлажненных минеральных  почв. Его применяют для ускоренного  отвода поверхностных и понижения  и отвода грунтовых вод.

Осушительные каналы получили распространение при атмосферном  и грунтовом типах питания. Сеть мелких каналов должна создавать  и поддерживать в корнеобитаемой зоне почвы на осушаемой территории оптимальные водный, воздушный, тепловой и питательный режимы, обеспечивающие получение высоких урожаев возделываемых  культур.

Вода в канал поступает но смоченному периметру со всей глубины водоносного пласта. Линии одинаковых пьезометрических напоров принимают вид некоторых концентрических поверхностей вокруг смоченного периметра канала. Напор грунтовых вод убывает по мере приближения к смоченному периметру, так что наиболее удалены от канала линии наибольшего напора. Линии токов грунтовых вод располагаются по нормали к линии равного пьезометрического напора, в сторону его убывания. Такое движение грунтовых вод к каналу происходит в силу гидростатического давления, создаваемого их депрессией. Давление в водоносном слое распределяется по закону эквипотенциалей или поверхностей равного напора.

Осушение  закрытым дренажем.

Закрытый дренаж применяют  для осушения болот и избыточно  увлажненных земель главным образом  при грунтовом и грунтово-напорном водном питании. Его закладывают  на глубину, обеспечивающую понижение  грунтовых вод на требуемую норму  осушения и создающую благоприятный  водный режим в корнеобитаемом слое почвы. Грунтовая вода через стыки  и щели проникает (вследствие разности напора, создаваемого в ее потоке дренажем) в дрены, затем поступает в  коллекторы и отводится с осушаемой  территории.

Условные поверхности, которые  окружают дрену и имеют одинаковый напор, называются эквипотенциалями. Грунтовая вода к дрене движется по направлению, перпендикулярному эквипотенциалям. Характер расположении эквипотенциалей и линий токов воды зависит от мощности водоносного слоя, глубины залегания дрены.

Закрытый дренаж долговечен, срок его службы 50 лет и более. Он лучше регулирует водный режим  осушаемой территории, чем открытый, создает хорошие условия для  широкой механизации работ, способствует росту производительности труда при обработке почвы, посеве культур, уходе за посевами и уборке урожая.

Водоотводящие отверстия  в дренах могут быть выполнены  в виде свободной трубчатой полости  с креплеными стенками (трубчатый  дренаж) и без крепления (кротовый дренаж) или заполнены пористым водопроводящим материалом – крупным щебнем, камнем, хворостом, фашиной, жердями (применяют  редко).

Трубчатый дренаж изготовляют  из керамических и пластмассовых  труб, реже из досок.

Дренажную сеть подразделяют на систематическую и выборочную. При систематической схеме каналы и закрытые дрены равномерно располагают по осушаемой территории, на расчетном или нормативном расстоянии друг от друга. При выборочной схеме дренажную сеть устраивают только в переувлажненных местах, где уровень грунтовых вод стоит близко к поверхности почвы.

Систематическая дренажная  сеть может быть продольной и поперечной. Продольную схему применяют при  уклонах местности менее 0,005, поперечную при уклонах более 0,005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел2. Физико-географические условия республики Карелии

Географическое  положение и границы

Республика  расположена на северо-западе Европейской  части России, между Белым морем, Ладожским и Онежским озерами. Протяженность  территории с севера на юг-650 километров, с запада на восток- 250 километров. Карелия  граничит на западе с Финляндией, на юге-с Ленинградской и Вологодской  областями, на востоке-с Архангельской  областью, на севере-с Мурманской областью. На востоке омывается Белым морем, на юге - Ладожским и Онежским озерами. 
Площадь Карелии составляет 172,4 тыс. квадратных км. ; леса, кустарники, реки, озера и болота занимают 96,1 процент всей площади. 
Вытянутость территории с севера на юг, наличие крупных водоёмов и большая пересеченность рельефа определили различия климата, почва и растительности отдельных частей республики.

Рельеф

Карелия расположена в  восточной части Балтийского  щита — одной из древнейших структур земной коры. Главные черты рельефа  сложились здесь в доледниковый период. Процессы горообразования и  денудации (разрушения и переноса горных пород) сформировали равнину, сложенную  древними кристаллическими породами: гранитами, гнейсами, сланцами, кварцитами и т. д. Особенный характер придали  карельскому рельефу вертикальные движения земной коры в третичном  периоде кайнозойской эры. Наиболее крупные разломы пересекли Карелию  с СЗ на ЮВ. В трещинах заложились долины рек, в опущенных участках — сбросовые озерные котловины крупных озер и Белого моря. Дальнейшее изменение поверхности происходило уже в ледниковый период. 
Таким образом, в Карелии можно выделить как бы три этажа рельефа. Нижний образуют низменные равнины, сложенные морскими и озерными отложениями. Их средняя абсолютная высота 50-100 м. Выше следует этаж невысоких сглаженных гор, скалистое основание которых покрыто моренными отложениями, а межгорные понижения заполнены рыхлыми наносами. Высота их достигает 200-230 м над уровнем моря. Верхний этаж — крупные возвышенности с отдельными вершинами, превышающими 300 м. Наиболее крупные возвышенности находятся на западе Карелии. Большую часть Карелии занимают грядово-холмистые озерные равнины, высоты которых понижаются с запада на восток. В рельефе широко распространены моренные волнистые и озерно-ледниковые песчаные равнины, камы, озы. Часты протяженные выходы кристаллических пород — сельги. Пониженные участки равнин заболочены. Различают Северный и Южный озерные края, разделенные Беломоро-Балтийским водоразделом с высотами 150-200 м. Северный озерный край на западе примыкает к хребту Маанселькя и Западно-Карельской возвышенности, на востоке переходит в Прибеломорскую низменность. В его пределах можно выделить три основные части: северную, южную и, находящуюся между ними, Верхне-Кемскую впадину.