Материал: 1550

2

УДК 630*237

Гидротехнические мелиорации. Гидротехнические мелиорации объектов ландшафтного строительства [Текст] : методические указания к практическим занятиям для студентов по направлениям подготовки 250100 – Лесное дело, 250700 – Ландшафтная архитектура / А. Н. Дюков, П. Ф. Андрющенко, Е. А. Михина, Т. А. Малинина, Т. П. Деденко ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2014. – 31 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 4 от 13 декабря 2013 г.)

Рецензент заведующий кафедрой мелиорации, водоснабжения и геодезии ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ д-р с.-х. наук, проф. А.Ю. Черемисинов

3

ВВЕДЕНИЕ

Гидротехнические мелиорации лесных земель призваны служить мощным средством увеличения прироста древесины и улучшения ее качества. Совместно с лесохозяйственными, лесокультурными и другими мероприятиями они создают базу для лесовосстановления, лесоэксплуатации, улучшения путей транспорта, изменения лесистости в засушливых регионах и тем самым повышают продуктивность как лесного, так и сельского хозяйства. Кроме того, для лесохозяйственных предприятий гидротехнические мелиорации носят комплексный характер, когда водные ресурсы используются для регулирования влажности почв на лесных и сельскохозяйственных землях, обводнения, противопожарных мероприятий, улучшения экологических и естественных свойств лесных площадей.

Практические занятия по гидротехническим мелиорациям имеют цель познакомить студентов с решением задач, связанных с применением теоретических разработок для достижения различных практических целей. Благодаря такому подходу студенты закрепляют свои теоретические знания и получают основные навыки изучения водного режима реки.

Всостав практических работ входит детальное ознакомление студентов

сосновами гидрологии. Для этой цели проводится решение различных задач с применением основных вопросов гидравлики с основами гидрологии и гидрометрии. Основной упор решения задач направлен на изучение гидростатики и гидродинамики, изучение истечения жидкости через отверстия и насадки, перелива воды через водосливы, гидравлический расчет каналов и водотоков, а также основы гидрологии и гидрометрии, способы определения скоростей и расходов воды в реках и других водотоках.

4

1. Гидравлика

Гидравликой называют науку, изучающую законы равновесия и движения жидкости и разрабатывающую способы применения этих законов к решению практических задач. Гидравлика подразделяется на две составные части: гидростатику и гидродинамику.

Гидростатикой называется та часть гидравлики, в которой изучаются законы покоя и равновесия жидкости. Гидродинамикой называется та часть гидравлики, в которой изучаются законы движения жидкостей.

На законах гидравлики основаны расчеты каналов, гидротехнических сооружений, водопроводов и т.д.

Гидротехнические мелиорации – новая дисциплина, основанная на всех предыдущих Ваших знаниях, которая позволит несколько расширить Ваш кругозор в специальных дисциплинах.

Курс гидротехнических мелиораций включает в себя следующие основные разделы: осушение, орошение, обводнение (мероприятия) и борьба с неблагоприятными природными явлениями (оползни, сели, засоление, заболачивание и т. д.). Теоретические основы дисциплины включают три раздела

– гидравлику (основу гидротехнических мелиораций), гидрологию и гидрометрию.

1.1. Гидростатическое давление и способы его определения

Гидравлика – инженерная дисциплина с расчетом любых гидротехнических сооружений. Очень узкий смысл слова гидравлика – вода в трубе. Более широкое понятие этого слова – вода в каналах, шлюзах, колодцах и т.д.

Что такое вода? Это жидкость или, точнее, физическое вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в который оно помещено. Текучесть – основной признак жидкости. Ее отличие от твердых тел в том, что у жидкостей малая сила сцепления между частицами. Жидкости способны сохранять почти неизменным объем и оказывают сопротивление силам сжатия и растяжения.

Жидкость характеризуют три основных показателя:

1. Объемный вес или вес единицы объема воды при температуре 4 0С равен единице; 1 см3, дм3, м3 соответственно равны 1 грамму, килограмму, тонне.

5

При нагревании от 0 до 100 градусов объемный вес – const. При расчетах: объемный вес – это отношение веса к объему:

γ= σ/w, н/м3.

2.Плотность– это отношение массы к объему:

ρ= m/ w, кг/м3.

3.При движении жидкости внутри ее возникают силы трения. Вязкость – это способность оказывать сопротивление силам трения или, по-другому, – это

характеристика реально существующей жидкости, обозначается буквой

(ню) – υ.

Итак, гидравлика подразделяется на две дисциплины – гидростатику и гидродинамику. Гидростатика рассматривает жидкость, находящуюся в состоянии покоя и равновесия, например, жидкость, находящаяся в сосуде. На жидкость в состоянии покоя действуют две категории сил: внешние силы – сюда относятся такие силы, как атмосферное давление, давление поршня и т. д., и внутренние силы – силы тяжести самой жидкости.

Возьмем каплю жидкости. На каплю действует только одна поверхностная или внешняя сила (атмосферное давление). В этом случае гидростатическое давление будет равно

Pср = Po/ω, гдеω→0.

Вернемся к гидростатическому давлению внутри сосуда с жидкостью. Под действием двух внешних (поверхностных и массовых) сил внутри покоящейся жидкости возникает давление, которое называется гидростатическим. Поверхностные силы, в данном случае Ро – атмосферное

давление. Массовые силы – вес (γh) самой жидкости. Отсюда полное гидростатическое давление (Р) равно сумме поверхностных (Ро) и массовых

(γh) сил на единицу площади (F):

Р = (Ро+ γh) F.

Массовые силы (γh) по-другому называют избыточным гидростатическим давлением, то есть избыток давления внутри жидкости над свободной поверхностью. Гидростатическое давление в точке определяется как

Р = Ро+ γh.

Это и есть основное уравнение гидростатики, которое показывает полную или абсолютную величину гидростатического давления.