Проектування і розрахунок відкритого зрошувального каналу

Проектування зрошувальної мережі починають з проектування господарського розподільника. В нашому випадку це буде розподільник Х-1. Для збільшення підкомандної площі трасу каналу Х-1 прокладаємо з північної сторони плану.

Від розподільника Х-1 відходять внутрішньогосподарські розподільники з відстанню між ними біля 700-900 м. Оскільки вони відходять праворуч від Х-1, то це будуть канали Х-1-1, Х-1-3 і т. д.

Нормальну витрату нетто господарського розподільника Х-1 визначаємо за формулою, л/с,

(9) де – найбільша ордината за графіком гідромодуля з тривалістю більше ніж 10-15 діб;

–площа нетто ланки сівозміни (750-850 га).

Витрати води в каналі на випаровування і фільтрацію розраховуємо за формулою, м³/с,

, (10)

де L – довжина каналу, км;

– відсоток утрат води для каналів, переріз яких ще невідомий, визначаємо за формулою А.Н. Костякова для слабоводопроникних ґрунтів

% на 1 км, (11)

Таким чином,

, м³/с. (12)

Далі визначаємо форсовану витрату. Форсована витрата потрібна, коли змінюються умови водопостачання або водообігу, змінюється склад сільськогосподарських культур, а також у термін значних засух чи пожеж, коли необхідна більша кількість води.

Форсовану витрату визначаємо за формулою

, (13)

– коефіцієнт форсування, при Q < 1 м³/с = 1,2 – 1,3;

при Q > 1 м³/с = 1,15 – 1,2.

Коефіцієнт корисної дії каналу визначаємо за формулою:

(14)

Поперечний розріз зрошувальних каналів звичайно проектують трапецеїдальним.

Рис. 1. Поперечний переріз трапецеїдального каналу у виїмці:

1 – поверхня землі;

2 – кавальєр ґрунту.

Гідравлічний розрахунок відкритих каналів починають з молодшого каналу – тимчасового зрошувача – і закінчують магістральним. Запроектований канал повинен пропускати розрахункову витрату і виконувати таку вимогу: V_роз.>V>V_зам.

Тобто швидкість руху води повинна бути меншою від розмиваючої швидкості й більшою від швидкості, при якій канал замулюється.

Якщо дані, що характеризують гідравлічні елементи каналу, відсутні, то допустиму швидкість на розмивання визначають за формулою С.А. Гіршкана

, м/с, (15)

де К – коефіцієнт, що залежить від виду ґрунту (супісок К = 0,53; суглинок середній К = 0,62; глина К = 0,75).

Далі розраховують ухил каналу за формулою А. де Шезі

; (16)

де R – гідравлічний радіус, м,

; (17)

– площа поперечного перерізу каналу, м²,

; (18)

де – змочений периметр каналу, м, що визначають за формулою

. (19)

В останній формулі

b – ширина каналу по дну, м;

h – глибина наповнення каналу, м;

m – закладення укосів каналу.

У зв’язку зі значним розвитком меліораційного будівництва зрошувальні канали з пропускною здатністю до 10 м³/с стандартизовані (див. додаток Т).

За допомогою витрати Q_бр. визначаємо ширину по дну “ b” та закладання укосів “m”. Глибину наповнення знаходимо шляхом розв’язання рівняння:

. (20)

По “h” “b” розраховуємо змочений периметр “χ”, далі гідравлічний радіус “R” і коефіцієнт Шезі С за формулою

, (21)

де n – шорсткість каналу (див. додаток У).

Визначивши основні параметри каналу розраховують фактичну швидкість руху води в каналі. Вона повинна бути менша, ніж ϑ_розм., тому збільшуємо ω за рахунок збільшення глибини наповнення h або збільшення “b” чи “m”.

, де (22)

Фактичну швидкість порівнюють з допустимою швидкістю на замулювання, яку розраховують за формулою С.А. Гіршкана

, (23)

де А – коефіцієнт, що залежить від середньозваженої гідравлічної крупності наносів (): при <1,5 мм, А = 0,33; = 1,5 -3,5 мм, А = 0,44; > 3,5 мм, А = 0,55 (див. додаток Ф).

Якщо розрахункова фактична швидкість менша, ніж 0,2 м/с, то приймають V_ф. = 0,2 м/с.

Далі таким же чином розраховують глибину води в каналі при форсованій витраті Q_форс., тобто

. (24)

Тепер необхідно побудувати повздовжній профіль каналу Х-1. У повздовжньому масштабі 1:20000, вертикальному 1:100 Побудову профілю ведемо в такому порядку:

1. Визначаємо на плані трасу каналу.

2. Визначаємо позначки на плані й рисуємо повздовжній профіль поверхні землі по трасі каналу.

3. На профілі проводимо лінію нормального рівня води, нижче від рівня води у магістральному каналі на 10-15 см, ураховуючи дані додатка 22 і пункт 5 цих указівок. Рівень води по можливості зображаємо з одним ухилом.

4. Паралельно лінії нормального рівня води проводимо лінію дна каналу на відстані, яка дорівнює глибині води в каналі при Q_бр.

5. Відкладаючи вгору від дна каналу глибину води при форсованому рівні, проводимо цю лінію. Вона повинна бути нижче від рівня води у магістральному каналі на 5 – 10 см.

6. Проводимо лінію бровки дамби вище від форсованого рівня на 0,1-0,4 м.

7. Зображаємо поперечний розріз каналу і за даними гідравлічного розрахунку заповнюємо таблицю з гідравлічними показниками.

8. Визначаємо позначки поверхні землі через кожні 200 м та заповнюємо графу позначки поверхні землі.

9. Заповнюємо другу графу з ухилом і відстанню довжини каналу.

10. Розраховуємо позначки дна каналу через кожні 200 м та заповнюємо графу позначки дна. Перша позначка розраховується так: . Другу позначку розраховуємо з використанням ухилу (18,05-0,0005*200=17,95 м).

11. Розраховуємо позначки нормального рівня води на початку каналу за формулою . Наступну позначку на початку каналу Х-1-1 знаходимо таким чином: відстань від початку каналу Х-1 до Х-1-1 дорівнює 800 м. Позначка нормального рівня буде такою:

19,05-0,0005*800 = 18,65 м.

12. Позначки форсованого рівня води будуть вище від позначок нормального рівня на величину: h_ф.-h_н.=1,06-1,00 = 0,06 м.

13. Позначки рівня води у молодших каналах Х-1-1 і Х-1-3 повинні бути нижче від нормального рівня на 0,1 м.

14. Позначки бровки дамб визначаємо за допомогою додатка 22, де вказано, що перевищення позначок бровки дамби над форсованим рівнем повинно бути 0,2 м. (У прикладі прийнято 0,19 м).

15. Глибину виїмки розраховуємо шляхом знаходження різниці між позначкою поверхні землі й позначкою дна.

16. Висоту насипу визначаємо як різницю між позначкою бровки дамби і позначкою поверхні землі.

17. Далі заповнюємо графу відстані та номери пікетів, які звичайно розташовують на відстані 100 м один від одного.

18. На плані траси показуємо місця початку каналів Х-1-1 і Х-1-3, а також кут, під яким вони відходять від каналу Х-1.