Курсовая работа: Проектирование осушительно-оросительной системы на переувлажнённом участке с севооборотом в условиях Ленинградской области Гатчинского района

Уравнение водного баланса имеет следующий вид:

Д W = Pef + Fsur + Fsub +Vf + Vsor + Vgr - Etcrop, мм (1)

где: Pef - эффективные атмосферные осадки за определенный период времени, мм; Fsgr - приток поверхностных вод с прилегающей территории, мм; Fsub - приток грунтовых вод с прилегающей территории, мм; Vf- объем фильтрующихся вод из канала (при наличии канала, схема №1), мм; Vsor - приток напорных вод из напорного пласта в безнапорный (при наличии напорного пласта, схема №2), мм; Vgr - объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами, мм; Етсгор - суммарное водопотребление сельскохозяйственной культуры, мм; Для определения суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур, прежде всего, следует установить состав культур в севообороте и проектную урожайность. Урожайность сельскохозяйственных культур на мелиорированных землях следует проектировать на основании данных передовых хозяйств .

Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур, входящих в севооборотный участок, можно определить по формуле A.M. Янголя:

ЕТ = б•У + 0,75•n•?d= м3/га (2)

где: б - коэффициент, зависящий от вида культуры (приложение 6); У - проектируемая урожайность культуры, т/га; n - коэффициент, зависящий от

нормы осушения (прил. 6); ?d - сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за вегетационный период, мб.

Приложение 5

Урожайность сельскохозяйственных культур.

Приложение 6

Коэффициент б и n и вегетационный период сельскохозяйственных культур.

Приток поверхностных вод с прилегающей территории определяется по формуле:

Fsur = h0 • k, мм (3)

где : h0 - слой стока, мм; k - коэффициент стока, зависящий от залесенности, заболоченности и распаханности территории водосбора, принимается равным 0,25…0,3.

Приток грунтовых вод с прилегающей территории определяется по формуле:

(4)

где: Кср - средний коэффициент фильтрации водоносных пластов, м/сут; Т - суммарная мощность водоносных пластов, м; i - уклон потока грунтовых вод; L - ширина потока грунтовых вод, м; t - временной интервал подпитки грунтовыми водами (количество суток в году t = 365), сут; Abr -осушаемая площадь брутто, га.

Объем фильтрующихся вод из канала определяется по формуле (при наличии канала):

Vf = Етсгор• (1/з - 1), мм (5)

где: з - коэффициент полезного действия канала (принимается равным для песчаных почв - 0,75, для глинистых почв - 0,85); Етсгор - для расчетов принимается средним. Приток напорных вод из напорного пласта в безнапорный определяется по формуле (при отсутствии канала):

(6)

Объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами определяется по формуле:

Vgr = Етсгор•ц, мм (7)

где: Етсгор - для расчетов принимается средним; ц - коэффициент влагообмена (принимается равным 0,1…0,15). На основании полученных годовых значений элементов водного баланса необходимо рассчитать структуру водного баланса по периодам года. Процентное соотношение элементов водного баланса представлено в таблице.

Таблица: Элементы водного баланса по периодам года

В состав севооборотного участка входят следующие сельскохозяйственные культуры: картофель, многолетние травы. На осушаемой территории находится канал.

Приложение 5

Урожайность сельскохозяйственных культур

Приложение 6

Коэффициент б и n и вегетационный период сельскохозяйственных культур

Суммарное водопотребление данных культур по формуле A.M. Янголя:

Для многолетних трав: Етсгор= 188•12 + 0,75•4,4•850=5061 м3/га = 506,1 мм

Для картофеля: Етсгор= 57•45 + 0,75•2,7•850=4286,25 м3/га = 428,6 мм

Среднее значение: Етсгор=(4286+5061)/2=4673 м3/га = 467,3 мм

Приток поверхностных вод с прилегающей территории:

Fsur =140*0,25=35 мм

Приток грунтовых вод с прилегающей территории:

Fsub=1,23*2,7*0,07*1500*365/50=2545,54 м³/га=254,5 мм

Объем фильтрующихся вод из канала (при наличии канала):

Vf = 434,43*(1/0,75)=579,24 м3/га=57,924 мм

Объем влагообмена между почвенными и грунтовыми водами:

Vgr =4344,3•0,12=521,31 м3/га=52,1 мм

Д W = Pef + Fsur + Fsub +Vf + Vsor + Vgr - Etcrop=1069,524-434,41=635

Так как значения водного баланса по периодам года положительные, то существует необходимость устройства дренажной системы.

2.1 УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН И ИСТОЧНИКА ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ

Источником заболачивания являются грунтовые воды и атмосферные осадки. По северной границе города протекает река Ижора (приток Невы), которая является общим водоприёмником гидросистемы города. По гатчинским паркам протекают её притоки - реки Тёплая (Гатчинка) и Колпанская (Пильчая). Также в городе расположены озёра - Белое, Чёрное, Серебряное, Филькино, Колпанское, пруды Карпин и Ковш. Питание гидросистемы обусловлено на одну треть поверхностным стоком и на две трети родниками из подземных водных горизонтов.

К зоне избыточного увлажнения относится лесная зона, годовое количество осадков более 700 мм, почвы подзолистые и серые лесные. В эту зону входят Центр и Север Европейской части, Верхнее Поволжье, Сибирь. Дальний Восток. Основным мелиоративным мероприятием является осушение, но в отдельные годы и периоды необходимо орошение. Основной способ полива дождевание; в отдельных случаях увлажнение почвы производится путем «шлюзования» осушительной сети. В засушливой и недостаточно увлажненной зонах расположено 60-65% пахотных земель страны. В избыточно увлажненной - 35-40% .

3. ТИПЫ И ПОДТИПЫ ВОДНОГО ПИТАНИЯ

Под типом водного питания понимается комплекс взаимосвязанных природных условий, которые определяют преобладающий вид воды, поступающей на рассматриваемый элемент рельефа и формирующий водный режим территории.

Основные типы водного питания выделены и охарактеризованы А.Д. Брудастовым: атмосферный, грунтовый, грунтово-напорный, намывной делювиальный, намывной аллювиальный и смешанный.

При атмосферном питании, как правило, переувлажняются минеральные земельные участки, имеющие микропонижения и расположенные на плоских водоразделах. Это в основном тяжёлые минеральные почвы, а также верховые болота. Рис. 2.1.

Грунтовыми водами питаются минеральные земли и торфяники, расположенные в низинах, понижениях, а также в поймах с хорошо водопроницаемыми почвами. Рис. 2.2.

Грунтовое водное питание формируется разными путями. В одних условиях грунтовые воды поступают на пониженные участки по водоносному слою с повышенных территорий, где образовался водный поток, в других - формируются внутри плоских участков, сложенных хорошо водопроницаемыми грунтами. В этом случае грунтовое питание образуется за счет атмосферных осадков, накапливающихся на водоупоре. Этот вид питания называется замкнутым бассейном (рисунок 2.3). В замкнутых бассейнах почвы малоплодородные, за исключением торфяно-болотных. Рельеф таких территорий плоский с наличием понижений. Рис. 2.3.

Грунтовыми водами питаются также земли, расположенные в поймах рек, около водоёмов, за счёт инфильтрации воды из них после строительства подпорных сооружений. Рис 2.4.

Грунтово-напорное водное питание формируется при движении

грунтовых вод между двумя слабоводопроницаемыми слоями. В таких условиях грунтовые воды не имеют свободной поверхности. Под давлением они по капиллярам просачиваются через верхнюю толщу грунта и переувлажняют территорию. Давление воды возникает вследствие разности отметок участка, где образуется поток грунтовых вод, и нижерасположенных территорий. Рис.2.5.

К грунтово-напорному водному питанию относится также выклинивание грунтовой воды через отдельные линзы водоносных пластов, выходящих к поверхности земли (рисунок 2.6). Грунтово-напорными водами питаются земли, расположенные в понижениях: в поймах рек, долинах, у подошвы склонов.

Намывной тип водного питания подразделяется на делювиальный и аллювиальный. Делювиальный характерен для участков, на которые во а поступает со склонов, сложенных слабоводопроницаемыми грунтами. Выпавшие на склоны атмосферные осадки не просачиваются в почву, а, накапливаясь, перемешаются по склону, застаиваются в понижениях и переувлажняют их Рис. 2.7.

Аллювиальный тип водного питания имеют земли, находящиеся в поймах около рек и водоемов. В период снеготаяния или выпадения обильных атмосферных осадков уровень воды в водотоках поднимается выше берегов, вода выходит на прилегающие территории и застаивается длительное время (рисунок 2.8).

Смешанный тип водного питания сочетает два и более типов. Например, переходные болота питаются грунтовыми водами и атмосферными осадками.

Тип водного питания существенно влияет на выбор метода, способа осушения и конструкции осушительной системы.

4. ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР К ВОДНОМУ РЕЖИМУ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ

Цель мелиорации земель может быть достигнута только при выполнении определенного целостного набора требований к управляемым факторам почвообразования, роста и развития растений. Набор таких требований предложено называть мелиоративным режимом. При этом мелиоративный режим это не любое изменение какого-либо показателя, а научно обоснованные требования к нему в разные моменты времени или в конкретных случаях.

Мелиоративный режим это совокупность требований к управляемым факторам почвообразования, роста и развития растений и воздействия на окружающую среду, выполнение которых для достижения поставленной цели мелиорации сельскохозяйственных земель должна обеспечивать система мелиоративных мероприятий.

Мелиоративный режим характеризуется определенным набором показателей, которые изменяются в диапазонах, обусловленных конкретными природно-климатическими условиями. Показатели мелиоративного режима должны поддаваться регулированию доступными мелиоративными и агротехническими технологиями.

Для развития растений и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимы вода, воздух, питательные вещества, тепло и свет. При недостатке одного из этих компонентов растения развиваются плохо. В природных естественных условиях более всего поддается регулированию содержание воды в почве. В свою очередь изменение количества влаги в почве влечет за собой изменение содержания в ней воздуха и питательных веществ.

В переувлажненных почвах наблюдается недостаток воздуха. В таких условиях снижается жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, которые способствуют разложению органических остатков и удобрений.

Поэтому элементы питания растений находятся в малодоступной или недоступной форме. Ухудшаются и физические свойства почвы. На влажных почвах вести обработку земель сложнее, чем на нормально увлажненных, несущая способность их `уменьшается, почва налипает на рабочие органы обрабатывающей техники, снижается производительность труда. Такие почвы медленнее оттаивают весной, на них осенью раньше, а летом чаше бывают заморозки, вследствие чего сокращается вегетационный период.