Приложение 11 (рекомендуемое). Расчет дренирующего действия коллекторов

Приложение 11
Рекомендуемое

Расчет дренирующего действия коллекторов

Коллекторная сеть, проходя по наиболее пониженным участкам рельефа местности, характеризуется более глубоким заложением, чем закрытые горизонтальные дрены, и поэтому может обладать значительной дренирующей способностью, что позволяет в ряде случаев отказаться от систематического дренажа.

Дренирующее действие коллекторов необходимо учитывать для условий двухслойной толщи, когда мощность покровных отложений небольшая. При более мощных покровных отложениях следует усиливать коллекторы скважинами-усилителями.

Расчет дренажа в таких условиях должен начинаться с расчета глубины залегания подземных вод, обусловленной действием только коллекторов, и последующего сопоставления ее с заданной нормой осушения.

Расчет уровня подземных вод необходимо проводить по всему расчетному профилю рассматриваемого орошаемого массива, ограниченного четко фиксированными проницаемыми или непроницаемыми границами.

Если коллекторная сеть для данного рельефа местности не обеспечивает требуемой нормы осушения, то расчет производится с необходимой дренажной сетью на массиве.

Таким образом, расчет дренажа в условиях расчлененного рельефа и дренирующего действия коллекторов осуществляется подбором количества дрен и междренных расстояний, при которых в любой точке расчетного профиля обеспечивается требуемая норма осушения.

Расчет дренажа необходимо выполнять в следующей последовательности:

устанавливаются уровни воды в дренах и коллекторах для принятого варианта дренажа;

рассчитываются расстояние от дрен до водораздела, максимальный уровень на этом водоразделе, расходы дрен и уровни вблизи дрен. Затем с использованием этих уровней строятся кривые депрессии на участке каждого междренья;

определяется норма осушения в отдельных сечениях рассматриваемого орошаемого массива (разница между отметкой поверхности земли и отметкой уровня подземных вод);

если расчетная норма осушения окажется меньше заданной, расчет повторяется для других междренных расстояний или другой схемы дренажа.

При расчете дренирующего действия коллекторов необходимо пользоваться следующими зависимостями (черт. 11.1).

;

, (i=2, 3, ..., n-1); (1)

;

;

;

; ;

.

Система решается подбором и в качестве первого приближения следует принимать и . Число n уравнений на единицу больше числа дрен и коллекторов на орошаемом массиве (при этом границы питания и стока не учитываются, см. черт. 11.1).

Максимальные уровни воды между дренами или превышения следует определять по формуле:

; (2)

.

Двухсторонний приток к каждой дрене (коллектору) определяется из уравнения

. (3)

Уровень или превышение вблизи дрен (коллекторов) рассчитывается по формуле:

. (4)

При расчете необходимо учитывать, что дрены (коллекторы) должны располагаться друг от друга и от границ питания (стока) на расстоянии , где h - общая мощность водоносной толщи. Для трехслойной водоносной толщи (см. черт. 11.1) , здесь - средняя мощность верхнего слоя в зоне расположения i-й дрены.

В случае, если или , т.е. водораздел в указанных зонах отсутствует.

Расход, поступающий в дрену из ближайшей границы питания с уровнем следует определять по формуле:

, (5)

где - общий расход воды в дрене, ближайшей к границе питания определяется по формуле:

. (6)

Если ближайшей к дрене будет граница стока, то условия и свидетельствуют о том, что эта дрена не работает и кривая депрессии проходит ниже её. Поэтому такая дрена исключается из последующих расчетов, а в качестве расчетной дрены, ближайшей к границе стока, принимается следующая дрена. Условия и также свидетельствуют о том, что соответственно дрены i-1 и i не работают и поэтому их необходимо любо исключить из последующих расчетов, либо в случае необходимости заглубить.

В случае несовершенных границ питания и стока (каналов, водоемов, рек) не полностью прорезающих водоносную толщу, последние могут быть приведены к совершенным путем удлинения пути фильтрации на величину сопротивления.

Кривая депрессии для уровней на любом участке между дренами следует определять по формуле:

. (7)

Для схемы дренажа в однородном или слоистом грунте, изображенной для случая однородного грунта на черт. 11.2, расчет следует осуществлять по формуле:

уровень в любом сечении ()

; (8)

максимальный уровень

; (9)

расходы воды коллектора и дрены

; , (10)

где - расстояние от дрены D - 1 до водораздела с максимальным уровнем

, (11)

;

; - фильтрационные сопротивления на несовершенство коллектора D-1 и дрены D-2.

Для схемы дренажа в однородном (см. черт. 11.2) или слоистом грунте с учетом средней проводимости примерно одинаковой по длине потока (, где - средняя проводимость потока на участке ; - средняя проводимость потока на участке ).

Расчет проводится по формулам:

а) для уровней на участке

; (12)

б) для уровней на участке

,

; (13)

расходы коллектора и дрен

; ,

в которых уровни вблизи дрены (коллектора) и определяются по формуле (12) соответственно при x=0 и .

Приведенные формулы следует использовать для расчетов указанных схем дренажа и в случае трехслойного грунта со средним слабопроницаемым слоем. Однако при этом необходимо учитывать следующие условия:

, ;

где - коэффициент перетекания, определяемый по прил. 8