Кафедра почвоведения, мелиорации и экологии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА «Определение оросительной способности источников орошения»

Содержание

Введение
1. Определение оросительной способности водоема на местном стоке
1.1. Определение объема водоема
1.2. Построение характеристик водоема (батиграфических кривых)
1.3. Определение отметок характерных уровней соответствующих площадей водного зеркала водоема
1.4. Определение параметров земляной плотины
1.6. Определение возможной площади орошения из водоема
2. Определение оросительной способности реки
2.1. Построение кривой обеспеченности и определение расхода реки заданной обеспеченности
2.2. Определение площади орошения при зарегулированном стоке реки
2.3. Определение площади орошения при незарегулированном стоке реки
2.4. Пример определения оросительной способности реки

ВВЕДЕНИЕ.

Оросительные мелиорации обеспечивают высокие и стабильные урожаи с/х культур. В климатических условиях степной части Крыма, как и всей Южной степи Украины, естественные осадки покрывают, в среднем, лишь половину потребности в воде с/х культур. Это обусловило широкое применение орошения, обеспечивающие высокие и стабильные урожаи, независимо от капризов природы.

В Крыму орошается около 400 тыс. га земель, или 27% пашни. С этой площади получают до 50 % валовой продукции растениеводства. Вместе с тем, актуальными проблемами сегодняшней практики орошения являются: необходимость повышения и стабилизации уровня урожайности; сбережения плодородия почв и предотвращения подъёма грунтовых вод; обеспечение экономного и высокоэффективного использования водных ресурсов.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

№ варианта	Сток, hс, мм	Площадь водосбора, wв, га	Характеристика водоема, мм	Потери воды на	Средне оросительная норма, Мср, м3/га
фильтрацию, hф, мм	испарение, hи мм
5	49	2400	19	440	550	2500

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОДОЕМА НА МЕСТНОМ СТОКЕ

1.1  Общие положения:

Для сбора вод местного стока дождей и ливней устраивают водохранилища и пруды. Ёмкость водохранилища – более 1 млн. м., а пруда меньше 1 млн. м3 воды. Эти воды используют для орошения, обводнения, водоснабжения, разведения рыбы, водоплавающей птицы и т. д. Использование вод местного стока значительно дешевле, для орошения, чем применение для этих целей воды из крупных рек. Особенно удобны такие источники орошения для индивидуальных и фермерских хозяйств развивающихся в последние время.

1.2. Выбор места для водоёма:

Место для водохранилища или пруда намечают там, где достаточная водосборная площадь, благоприятные геологические, гидрогеологические, топографические и санитарные условия. Эта работа решается путем обследования, изыскания и предварительных расчётов для нескольких вариантов. Принимают тот вариант, при котором суммарные капиталовложения и ежегодные затраты на орошение будут наименьшими, а технические решения гидроузла наиболее надежными.

1.3. Определение объёма водохранилища:

Полный объём водохранилища определяется по формуле:

Vп = Vр + Vмо , где

Vр – рабочий объём,

Vмо – мёртвый объём водохранилища.

Vр = 10* hст * Wв , где

hст – отметка стока,

Wв – площадь водосбора

Vр = 10*49*2000=980000 м3

Мёртвый объём необходим для аккумуляции наносов, хозяйственно-бытовых нужд (разведение рыбы, водоплавающей птицы, и др.) и не подлежит использованию для орошения и водоснабжения. Он определяется из условия заиления водоёма за период между его чистками (30-50 лет). Для приблеженных расчётов он принимается равным 10-20 % от рабочего объёма.

Vмо = 20% * V

Vмо = 196000 м3

Vп = 196000+ 980000=1176000 м3

При проектировании водоёма учитывают так же форсированный объём, который бывают не продолжительное время и равен объёму паводковых вод.

1.4. Построение характеристик водохранилища (батиграфических линий):

Для определения отметок характерных уровней воды в водоёме и площадей водного зеркала на основе плана с горизонталями выбранной под пруд балки и намеченном на створе плотины строятся кривые связи между глубинами воды, объемом воды в водоеме и площадями водного зеркала.

Для построения кривых выполняются предварительные расчеты в табличной форме:

Расчёты к построению батиграфических кривых водохранилища.

Таблица 1.

Отметка уровня воды, м	Глубина воды у плотины, м	Площадь водного зеркала, га	Средняя площадь, га	Слой воды, м	Объём слоя воды, тыс. м	Суммарный объём, тыс. м
1	2	3	4	5	6	7
10 (дно)	0	0	1.15	2	23	0
12	2	2.3	3	2	60	23
14	4	3.7	6.05	2	121	83
16	6	8.4	10.55	2	211	204
18	8	12.7	17.15	2	343	415
20	10	21.6	25.9	2	518	758
22	12	30.2				1276

 

1.5. Определение отметок характерных уровней воды и соответствующих площадей водного зеркала водоёма.

Различают следующие характерные уровни воды в водохранилище: мёртвого, рабочего и форсированного объёма. Уровень рабочего объёма называют нормальным подпорным уровнем (НПУ), форсированного объёма – форсированным уровнем (ФУ). Отметка уровня мертвого объёма определяется по формуле:

М. О. = g + Hмо = 10 + 5.3 = 15.3 м

По санитарным требованиям глубина мертвого объёма не должна быть меньше 2 м.

Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) определяется по формуле:

НПУ = g + HНПУ = 10 + 11.8 = 21.8 м

Отметка форсированного горизонта определяется по формуле:

ФУ = НПУ + hп , где

hп – высота призмы паводка 0.5-1.5 принимаем hп

ФУ = 21.8 + 1 = 22.8 м

Площадь водного зеркала мёртвого объёма находим при помощи графика Wм. о. = f(H) по глубине мертвого объема. Для Нм. о = 5,3 м площадь водного зеркала Wм. о. = 6 га.

Аналогично находим площадь водного зеркала рабочего объема.

Глубине Н НПУ = 11.8 м соответствует площадь водного зеркала WНПУ = 28 га

Средневзвешенная площадь водного зеркала определяется по формуле

Wср = Wмо + WНПУ / 2 = 6 + 28 / 2 = 17 га

Определение параметров земляной плотины

Конструкцию и параметры плотины принимаем из условия минимальной фильтрации воды через ее тело. Этим требованиям отвечает форма поперечного сечения плотины в виде трапеции.

Отметку гребня плотины определяем по формуле т = фу + d =

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОУЗЛА ВОДОЁМА.

В состав гидроузла входят: плотина, водосброс, водовыпуск и водозабор. Конструкцию и параметы земляной плотины принимаютт из условий минимальной фильтрации воды через её тело. Этим требованиям отвечает форма поперечного сечения плотины в виде трапеции.

У плотины, построенной из среднего суглинка, высотой около 10 м. принимают коэффициенты заложения откосов мокрого

m= ctg A= вм/H

вм = H * mm = 3 * 14 = 42

вс = H* mc = 2 * 14 = 28

а ширину плотины поверху 3-4 м., без дороги и 6-8 м. с дорогой. Гребень плотины должен быть выпуклым, укон принимается i = 0,02 – 0,03, что обеспечивает сток воды с гребня. Отметку гребня плотиной ( ) находят по формуле

г = ФУ + d, где d – запас на нагон волны (d = 0.6 –1.0 м)

г = 23 + 1 = 24 м

Высоту плотины определяем по формуле:

H = г + g = 24 – 10 = 14 м

Ширину плотины по низу определяем по формуле:

В = вм + а + вс (а = 4 без дороги)

В = 42 + 4 + 28 = 74 м

В случае, когда плотину строят из супесчатых грунтов, для защиты её от фильтрации устраивают ядро. Ядро располагается внутри тела плотины, по всей её длине. Верх ядра шириной 2-3 м. проектируют на отметке фотсированного уговня. Заложение откосов ядра принимают 0,1 м. Если в основании плотины залегает водопроницаемый грунт, предусматривают устрйство замка. Его выполняют в виде канавы трапециедального сечения, шириной по низу 2-3, которую заполняют маловодопроницпемыми грунтами и заглубляют водоупор на 0,5 – 0,6 м. При наличии в теле плотины ядра замок является его продолжением. Перед устройством плотины снимают растительный слой на глубину 0,3 – 0,5 м. Первоначальная дневная поверхность снятия грунта под плотиной называется пунктирной линией. Мокрый откос плотины крепят обычно бетонными плитами или камнем. Сухой – покрывают дерном или засеивают травами. Для предохранения тела плотины и её низового откоса от разрушения и для понижения уровня фильтрации вод (кривой депрессии), в теле плотины иногда устраивают дренаж, обычно в виде отсыпки из слоёв песка, гравия и камня. Слои укладывают один на другой по принципу обратного фильтра (крупность фракции песка и гравия вырастает потнаправлению течения фильтрации). Высоту дренажной призмы, которая имеет поперечное сечение в виде трапеции принимают 0,1 – 0,2 высоты (H) плотины, но не менее 1м. Ширину призмы по верху в = 0, 25 – 0,2 Hd высоты дренажной призмы.

Заложение откосов призмы мокрого m = сухого m = (совпадает с сухим откосом плотины). Для опорожнения водоёма проектируют данный спуск. Трубу закладывают в теле плотины в наиболее глубоком месте. Кроме денного выпуска при плотине предусматривают водосбросный канал, для пропуска лишней паводковой воды. В состав водосброса входит: проводящий канал, сопрягающие сооружения, отводящий канал. Отметка дна головы водосброса проектируют в виде воронки. Откосы и дно канала закрепляют бетонными плитами.

Водосброс рассчитывают на сброс максимального паводкового расхода после наполнения водоёма. Для подачи воды на оросительную систему в проекте предусматривают машинный водозабор. Насосная станция размещается у чаши водохранилища выше форсированного уровня.

Сначала наносится гребень плотины, принимая створ плотины за её ось на плане. Гребень плотины ограничен горизонталью, одноимённой с его отметкой. Линии верховой и низовой подошвы откосов плотины отстают от соответствующей бровки гребки плотины в сечении на величину m - h, где h – высота плотины в данном сечении, равная разности отметок гребня и поверхности земли в этом сечении; m – коэффициент заложения откоса.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОЙ ПЛОЩАДИ ОРОШЕНИЯ ИЗ ВОДОЁМА.

Возможная площадь орошения (Fc ), определяемая по формуле

Fc = Vполез*hc / Mср, где

Vполез –полезный объём водоёма в м ;

hс – коеффициент полезного действия оросительной системы (hc = 0.8);

Мср – средневзвешанная оросительная норма, м / га.

Полезный объём водохранилища определяется по формуле:

Vполез = Vр – (Vф + Vи),

Vр – рабочий объём водоёма, м ;

Vф – годовые потери воды на фильтрацию;

Vи – годовые потери воды на испарение;

Годовые потери воды на испарение определяются по формуле:

Vи = 10*hи*Wcр, где

hи – годовой слой испарения воды, мм;

Wcр – средневзвешанная площадь водного зеокала водоёма.

Годовые потери воды на фильтрацию определяются по формуле:

Vф = 10*hф*Wcр, где

hф – годовые потери воды на фильтрацию, мм

Средневзвешанная площадь водного зеркала водоёма определяется по формуле:

Wcp = (WMO + WНПУ) : 2, где

WMO – площадь водного зеркала мертвого объёма, га;

WНПУ– площадь водного зеркала рабочего объёма, га;

Vф = 10*490*41.2 = 201880

Vи = 10*490*41.2 = 201880

Fc = 595240*0.8 : 2700 = 176.37 га

Определяем коеффициент полезного действия водоёма:

КПДводоёма = Vполез : Vр = 595240:999000 = 0.6

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНФИГУРАЦИИ И РАЗМЕРОВ ОРОШАЕМЫХ ПОЛЕЙ.

Эта задача решается в зависимости от рельефа, ситуакии и специфических особенностей техники полива.

Дождевальная машина ЭДФМ «Кубань» поливает в движении, забирая воду из облицованного бетоном оросителя. Ширина поля при поливе машиной постоянна, 800 м, а длина измеряетя в пределах от 1300 м ло 2000 м.

Определяем ширину севооборота:

А = 800*n, где

n – количество одновременно работающих машин.

Определяем длину севооборота:

В = F*10000 : А, где

F – площадь севообората.

Определяем длину одного поля:

в = В : 9,

А = 800*1 = 880 м

В = 176*10000:800 = 2200 м

в = 2200:9 = 244 м

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШЕНИЯ.

В качестве базы для сравнения экономической эффективности орошения берётся доход на неорошаемых багарных землях. Основным показателем эффективности орошения является дополнительный чистый доход в сравнении с багарной, который равен: ДЧД=ЧДо-ЧДб, где ЧДо – чистый доход, получаемый хозяйством при орошении, тыс. грн., ЧДб – то же, но на багаре(ЧДб = ВПб – Иб, тыс. грн., где ВПб – стоимость валовой продукции, полученной с площади брутто, тыс. грн., Иб – издержки производства;

ЧДо = ВПо-Ио, где ВПо – стоимость валовой продукции, полученной при орошении с площадей нетто, Ио – издержки производства). Издержки производства определяются по формуле: Ио = Зсх + Зм, тыс. грн., где Зсх – затраты на с/х – пр-во, тыс. грн., Зм – затраты мелиоративные, тыс. грн.)

В состав валовой продукции следует включить основную продукцию: зерно, клубни картофеля и т. д., и сопряженную (юотву, солому и т. д.). Размер издержек производства до орошения определяется затратами только на с/х – пр-во. При орошении увеичение с/х - затрат вызывается увеличением расходов на проведение агротехнических и мелиоративных мероприятий, связанной с поливами, на уборку положительной продукции, увеличение норм высева и доз удобрений, на борьбу с сорняками. Мелиоративные затраты складываются из затрат на содержание оросительной системы, амортизационных отсчислений по ней. С/х – затраты, на пр-во с/х – продукции, вычисляют согласно технологической карте.

Капитальные затраты определяются сметами на строительство оросительной сети. Капиталовложения (о) определяются по формуле: Q = K*Fc : ДЧД, где

К – размер удельных совокупных капиталовложений, тыс. грн., Fc - площадь орошаемого севооборотного участка, га. Коэффициент фактической эффективности (Кф. эф.) капталовложений определяется по формуле: К = ДЧД:К*Fc. Коэффициент фактической эффективности представляет собой доход на 1 грн. Совокупных капиталовложений. Эта величина сопоставляется с нормативным коэффициентом (Кн. эф.), принятым в размере 0,15 грн.

Уровень рентабельности (Р кап.) совокупных капитальных затрат описывается формулой:

Р кап.= ДЧД*100:К*Fc

Себестоимость продукции равна сумм затрат, приходящих на еденицу валовой продукции:

C= В:ВП, грв\ц

Расчет экономической эффективности орошения.

- Структура посевов, заданная для курсового проекта. Севооборот № 9.

1.  люцерна

2.  люцерна

3.  озимая пшеница + поживная кукуруза на з\к

4.  кукуруза на силос

5.  озимая пшеница + поживная кукуруза на силос

6.  кукуруза на силос

7.  соя

8.  кукуруза на зерно

9.  яровой ячмень с подсевом люцерны

- Заданные площади полей, га и данные средней урожайности культур на багаре и при орошении; с\х издержки на багаре и при орошении; мелиоративные издержки и закупочные цены, а также удельные капиталовложения в строительство оросительной системы в зависимости от вида техники полива.

Расчеты выполняются в табличной форме.

Пояснения к расчётам:

Первая графа: Wор = Wобщ : S ; Wбаг = Wор : 0.83(0, 83 – коэффициент земельного использования);

Вторая графа : исходные данные из доп. таблицы;

Третья графа: Первая * Вторую;

Четвёртая графа : исходные данные из доп. таблицы;

Пятая графа: Третья * Четвёртую;

Шестая графа: исходные данные из доп. таблицы;

Седьмая графа: Шестая * Первую;

Восьмая грава: Седьмая / Третью;

Девятая графа: Пятая – Седьмая;

Десятая графа: Девятая (орош.) – Девятая(багар.) из соответствующего столбца.

Определяем: 1) Суммарный дополнительный доход

ДЧД=77646.56 грн.

2) Окупаемость оросительной системы

Q = K*Fc: ДЧД = 4400*176:77646,56=9.97

где К - размер удельных капиталовложений на орошении (4400)

3) Коэффициент фактической эффективности капиталовложений:

Кэф= ДЧД : K*Fc = 77646,56:4400*176 = 0.1

5) Уровень рентабельности капиталовложений:

Ркап = ДЧД : K*Fc * 100%= 10%

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1.  Колпаков В. В., Сухоров И. П. «Сельскохозяйственные мелиорации», - М. : Колос, 1981.

2.  Багров М. М., Крижилин И. П. «Оросительные системы и их эксплуатация», М. : Колос, 1998.

3.  Корипкиская Л. В., Янголь А. М. и др. «Сельскохозяйственные гидравлические мелиорации», - К.: Вища школа, 1977.

4.  Боковский П. А., Розова А. А. «Практикум по сельскохозяйственным мелиорациям», - М.: Колос, 1980.

5.  Остапчик В. П. «Методические указания по дисциплине «Мелиоративное обеспечение растениеводства», - Симферополь. КСХИ, 1993.