Задачи по гидромелиорации

Санкт-Петербургская  Государственная

Лесотехническая академия имени С.М. Кирова. 
 
 

Контрольная работа

по

Гидромелиорации 

 

. 
 
 

Зорина  Анастасия

№ з.к. 570139, ЛХФ, 4 курс, з/о,

группа  №4, контракт. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2010 год. 
1.Определить скорость течения и расходы воды в реке способом поплавков. Рассчитать модуль стока.

     Дано: Расстояние между крайними створами L в метрах равно 19; наименьшее время прохождения двух (из 10) поплавков от верхнего створа до нижнего t равно 32 и 34 со; средняя площадь живого сечения  ω   равна 1,55 м²; средний смоченный периметр  χ равен 4,65 м; коэффициент шероховатости n равен 0,030, водосборная площадь реки F равна 8000 га.

     Опишите, какие измерения проводятся в  натуре и как рассчитываются живые  сечения и смоченные периметры.

     Скорость  и расход воды на водомерных постах определяется поплавками, вертушками и др. приборами. Поплавок - деревянные кружки, диаметром 8-20 см, толщиной 4~\2 см или частично заполненные водой бутылки. В центре поплавка для лучшей видимости можно установить флажок. На водотоке выбирают прямолинейный участок русла, не заросший, без подпора воды, на котором разбиваются три створа. Расстояние между крайними створами должно равняться примерно трех-четырех кратной ширине реки (в нашем случае 11 м). Поплавок должен проходить это расстояние не менее чем за 20 сек. Выше верхнего створа бросают 10 поплавков на середину потока, где наибольшая скорость. Секундомером засекают время прохождения каждого поплавка через каждый створ. Для определения скорости из 10 брошенных поплавков выбирают: два, которые прошли расстояние между крайними створами наиболее быстро (в нашем случае 32 и 34 сек.). Определяем поверхностную максимальную скорость V_пов :

     V_пов  = L/t

     V_пов = 19/(34+32)/2=0,57м/с

Средняя скорость течения

V= V_пов · К₁

     Переходный  коэффициент K₁=C/C+10. Значение коэффициента К зависит от уровня воды* шероховатости русла, уклона дня, где С- скоростной коэффициент скорости Шези. Скоростной коэффициент С можно определить по формуле И.И.Агроскина:

     С=1/n+17,72lgR

     C=1/0,030 + 17,72lg0,333=24,87

п- коэффициент шероховатости (в нашем случае 0,030, что соответствует земляным каналам в сравнительно плохих условиях, заросшим травой, с обвалами откосов и рекам в благоприятных условиях течения). R - гидравлический радиус:

R= ω / χ

ω - живое сечение площадь поперечного сечения потока, нормальная к направлению движения воды;

  χ - смоченный периметр - линия соприкосновения воды со стенками и дном потока на его поперечном разрезе реки, делают промеры глубин воды через определенные расстояния (01 - 1м и более); чем уже река, тем меньше расстояние. 

     R=1,55/4.65=0,333

     Ki=24,87/(24,87+l 0)=0,71

V=0,57*0,71=0,4 м/сек

 Площадь  живого сечения створа определяется  как сумма площадей элементарных фигур - трапеций и треугольников. Площади живых сечений и смоченные периметры определяются на каждом створе и определяются средние значения:

     ω= ω_в+2 ω_ср+ ω_н /4

     χ= χ_в+ 2χ_ср+ χ_н /4

Расход  воды - объем воды в единицу времени через данное живое сечение потока -определяется по формуле:

Q= ω ·V

Q=1.55 ·0.4=0.62м³/с

Модуль стока  q - объем воды стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени:

q=Q/F

q=0,36/8000= 0,0000775м³/с с 1 га 

     2. Определить коэффициент фильтрации методом восстановления воды в скважине после откачки.

Дано; Глубина воды в скважине Н равна 59 см; диаметр скважины d —10 см, tga — 0,0031. 
Решение:                  K=32,6*(r²/H)*tg<x

К=32,6·(5²/59) ·0,0031=0,04см/с 

3. Определить коэффициент фильтрации методом инфильтрации.

Дано: Диаметр скважины равен 20+6 см, установившийся фильтрационный расход Q равен 0,80 см³/с.Объясните, что такое коэффициент фильтрации и каким методом, в каких условиях он определяется.

     K=Q/F

     К-коэффициент  фильтрации

     Дня определения площади смоченной  поверхности скважины F в качестве дополнительных данных возьмем, что стенки скважины закреплены дощатыми трубами. Тогда

F= πr² , где π =3,14 

К=3,14·13²= 530,66см²

K=0,80 / 530,66=0,001см/с=0,001·8640=8,64см/сут=0,0864м/сут

     Через крупные поры почв под действием  гравитационных сил происходит движение грунтовых вод - фильтрация. Основной закон фильтрации выражается уравнением Дарси: скорость фильтрации равна пьезометрическому уклону, умноженному на коэффициент фильтрации К.

V=Ki

     При i=l, K=V, т.е. коэффициент фильтрации К - это скорость фильтрации при пьезометрическом уклоне равном единице.

Коэффициент фильтрации определяется полевыми методами.

     При неглубоком залегании грунтовых  вод применяется метод восстановления уровня воды в скважинах после  откачки. При глубоком залегании  уровня грунтовых вод наиболее простой - способ инфильтрации Болдырева. Для песков можно применять лабораторный метод -по механическому составу песка. При этом коэффициент К можно определить по эмпирической формуле Хазена:

     K=Cd²_e,

       где С - коэффициент, зависящий от загрязнения песка илистыми частицами и равный 500-1000; de - действующий диаметр (меньше которого в грунте содержится 10% зерен), мм.

Найденный по этой формуле коэффициент фильтрации может использоваться для определения притока воды в колодцы. 

      4. Определить среднесуточный расход воды Q_y, модуль стока q, объем стока Wu слой стока h за сутки по данным измерений треугольным водосливом с тонкой стенкой (угол выреза водослива равен 90º).

     Дано: напор воды над порогом водослива средний за сутки, Н =6 в сантиметрах равен % водосборная площадь F в гектарах равна 19.

     Решение: Для треугольного водослива с тонкой стенкой расход воды определяется по формуле:

            Q=1,4H²√Н

Q=1,4 ·6²·2,44=123см³/сек=0,123л/сек

Модуль  стока q - это объем воды, стекающей с единицы водосборной площади в единицу времени; q=Q/F

     Объем стока W - расход воды в м³ за расчетный период времени (где, период года, сутки и т.д.):

     W=Qt

     Высота  слоя стока h мм за год, период определяется делением объема стока W м³ на величину водосборной площади в м²

H=W*1000/F

q=0,123/19=0,0064л/сек с 1 га W=0,123* 86400=10627,2м³/га h=10627,2* 1000/19= 559326 мм 

     5. Определить расход и модуль стока послепаводковых вод 25% - ой обеспеченности.

     Дано: Средний за 10 лет расход послепаводковых вод р₀ = 0,49м³/c , коэффициент вариации C_v =0,43; коэффициент ассиметрии С_s=2С_у Водосборная площадь равна 1500 га.

Объясните, что такое обеспеченность модулей стока.

Решение:

q=Q/F

Q_25%=(Ф_25%*C_v+l)

C_s=2·0,43=0,86

     Ф_р% - отклонения ординат кривой Пирсона Ш тина от середины для соответствующего коэффициента ассиметрии С_s определяется по таблице.

Q^25%=(0,58*0,43+l)0,49=0,62м³/ceк q=0,62/l 500=0,00041 м³/сек с 1 га

     Уровни  и расходы воды в водотоках  в течение года сильно колеблются. Обычно наибольший сток приходится на весну. Но максимальные весенние и другие расходы также сильно колеблются по отдельным годам. Поэтому расчеты производят в зависимости от хозяйственной значимости на расходы определенной обеспеченности.

     Обеспеченность  определенного значения модуля стока показывает вероятность появления  и превышения данной величины. Обеспеченность стока показывает число (сумму) лет,, в течение которых сток был равен данному значению или больше. Обеспеченность обычно выражают в процентах от всего количества рассматриваемых лет. 

      6. Определить зольность торфа в процентах от веса абсолютно сухого 
торфа.

Дано: Вес сухого образца торфа равен 25 грамм, вес золы - 0,9 т.

      Объясните, в каких тинах  болот (верховые переходные, низинные) может быть такая зольность и каким будет ожидаемый класс бонитета после осушения болота такого типа.

Решение;

М_т=25 гр

Мз=0,9 гр

Зольность=М _з /М _т100%=0,9/25·100%=3,6%

Полученная  зольность может быть в переходных болотах.

      Зольность зависит от характера растительности, из которой образовался торф, от степени разложения торфа и от условий водного питания. Чем ниже зольность торфа, тем ниже будет ожидаемая эффективность осушения болота.

      Согласно  таблице зависимости класса бонитета сосны от зольности торфа, составленной С.Э.Вомперским, при зольности 5,0 - 6,0 класс бонитета зависит от расстояния между каналами: 50-60 м - 1 класс, 100-135 — 2 класс бонитета.

      7. Определить, допустима ли максимальная скорость течения воды в 
канале в условиях сфагновых разложившихся торфов и мелкозернистых 
песков.

     Дано: Глубина воды в  канале h равна 0,7 м, ширина канала по дну b=0,4 м, коэффициент откоса т=1,25, уклон дна канала i равен 0,006, коэффициент шероховатости n =0,025.

Решение:

h = 0,7 м V - средняя скорость потока

b = 0,4м

R - гидравлический радиус

m=1,25                        

I=0,0012                         i - уклон поверхности воды или дна потока 
 

n=0,025 С - скоростной коэффициент

V.=? n - коэффициент шероховат.

русла, изменяющийся в зависимости

от  его состояния -

V=C 
 

C=l/n·Ry 
R= ω / χ        у - переменный показатель