Контрольная работа Осушение земель лесного фонда
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Петрозаводский государственный университет
Кафедра лесного хозяйства
Курс: Гидротехнические мелиорации
Вариант 11
Контрольная работа
Осушение земель лесного фонда
Выполнил: студентка Киприянова А.В.
группы №635
Руководитель: Харитонов А.Н.
г. Петрозаводск
Работа № 1.
Определить направление, уклон, скорость и расход грунтового потока.
Расчетное задание:
| Отметки поверхности, м | 22,45 | 18,35 | 21,65 |
| Уровень грунтовых вод, м | 1,00 | 1,05 | 0,90 |
Средняя глубина грунтового потока (Н) –
Ширина грунтового потока (В) –
Коэффициент фильтрации – 0,03 см/сутки
Расчетная часть:
Условно принимаем: Скважины устраиваем по углам равностороннего треугольника на расстоянии
1. Для определения уровня грунтовых вод, находим разницу между отметками поверхности и уровнем грунтовых вод.
22,45 - 1,00 = 21,45 м
21,65 – 0,90 = 20,75 м
18,35 – 1,05 = 17,30 м
2. Находим превышение т. А над т. С
21,45 – 17,30 = 4,15 м
4,15 распределяем на
4,15 – 10
0,45 – Х Х =
3. Находим превышение т. В над т. С
20,75 – 17,30 = 3,45 м
3,45 распределяем на
3,45 – 10
0,7 – Х Х =
4. Находим превышение т. А над т. В
21,45 – 20,75 = 0,7 м
0,7 распределяем на
0,7 – 10
0,45 – Х Х = 6,4см
5. Для определения величины уклона грунтовых вод надо провести линию перпендикулярно гидроизогипсам.
i = h : L ,
(1)
где:
i – уклон почвенно- грунтовых вод;
h – превышение (разность отметок у концов линий), м, h =
L – длина линии, м.
i = 1 : 230 = 0,0043 (230-это отрезок NF на рисунке)
6. Движение подземных вод измеряется по закону Дарси:
υ = Kф × i
(2)
где:
υ – скорость движения почвенно- грунтовых вод, м/с;
Kф– коэффициент фильтрации, см/с;
i - уклон почвенно- грунтовых вод.
υ = 0,03 × 0,0043 = 0,000129 см/с = 1,29×10-6 м/с
7. Расход грунтового потока вычисляется по формуле:
Q = υ × F
(3)
где:
Q – расход грунтового потока, м3/с;
υ – скорость движения почвенно- грунтовых вод, м/с;
F – площадь поперечного сечения грунтового потока, м2.
F = В * Н (4)
где:
F – площадь поперечного сечения грунтового потока, м2;
В – ширина грунтового потока, м;
Н – средняя глубина грунтового потока, м.
F = 200 × 1,5 =
Q = 1,29×10-6 × 300 = 0,0004 м3/с
Контрольные вопросы:
1. Подземные воды являются источником питания рек и широко используются в хозяйственных целях.
2. Для определения уклона и направления движения подземных вод на местности закладывают три скважины по углам равностороннего треугольника. Затем скважины нивелируют и замеряют уровень воды. Разность отметки скважины и расстояния от поверхности почвы до воды дает отметку уровня воды. По отметкам уровней воды в скважинах проводят гидроизогипсы – линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками ненапорных почвенно-грунтовых вод. Почвенно-грунтовые воды движутся в направлении, перпендикулярном гидроизогипсам.
3. Для определения величины уклона почвенно-грунтовых вод надо провести линию, перпендикулярную гидроизогибсам. Измерить ее длину и, исходя из масштаба, определить ее истинную длину. Уклон будет равен отношению превышения между крайними точками участка потока к его длине:
i = h : L,
где:
i – уклон почвенно-грунтовых вод;
h – превышение (разность отметок у концов линии), м;
L – длина линии, м.
4. Коэффициент фильтрации – основной показатель водопроницаемости грунтов. В минеральных почво-грунтах он зависит от гранулометрического состава, в органических – от ботанического состава и степени разложения торфов.
Коэффициент фильтрации численно равен скорости движения грунтовых вод при гидравлическом уклоне, равном единице.
5. Водопроницаемость – свойство почвы и грунта проводить воду. Зависит от величины порозности и размера пор. Водопроницаемость почвы состоит из двух явлений: впитывания и филтрации.
Работа № 2.
Определить количественные характеристики стока.
Расчетное задание:
Расход воды за расчетный период (Q) – 0,70 м3/сутки
Площадь водосбора (F) –
Слой осадков (hос) –
Время расчетного периода (t) – 18 суток
Расчетная часть:
1. Объем стока:
где:
Wc – объем стока, м3;
Q – расход воды, м3/сутки;
t - время расчетного периода, сутки.
Wс = 0,70 × 18 =
2. Модуль стока:
(5)
где:
q – модуль стока, м3/сутки с
Q – расход воды, м3/сутки;
F – площадь водосбора, га.
3. Слой стока:
(6)
где:
hс – слой стока, мм;
Wс - объем стока, м3;
F – площадь водосбора, м2.
4. Коэффициент стока:
σ
где:
σ – коэффициент стока;
C – величина стока;
O – величина осадков;
hс – слой стока;
hо – слой осадков.
σ
Контрольные вопросы:
1. Стоком называется процесс перемещения воды в форме стекания по земной поверхности (поверхностный сток) или в толщине почвогрунтов (подземный, внутрипочвенный или грунтовый).
2. Поверхностный сток делится на склоновый и русловый. Склоновый сток – это движение воды по склонам местности. Он имеет обычно небольшую протяженность и в конечном счете переходит в русловый или подземный.
Подземный сток формируется из водных масс, просочившихся в грунт. В зависимости от рельефа и свойств грунтов этот сток имеет различное протяжение, а также служит источником питания рек.
3. На величину стока влияют естественные и искусственные факторы. К естественным факторам относятся: климат (осадки, испарение, температура и т.д.), почвы и грунты (водопроницаемость и влагоемкость), рельеф поверхности, растительность, величина и форма водосбора, озерность, заболоченность. К искусственным факторам, влияющим на величину стока, относятся: гидротехнические сооружения (водохранилища, пруды, лиманы и т.д.), лесные мелиорации (искусственные насаждения: полезащитные, водорегулирующие и т.д.), агротехнические мероприятия (обработка почв, снегозадержание), осушение.
4. Характерными периодами формирования стока являются половодье, паводки и межень.
Половодье – это фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в данных климатических условиях в один и тот же сезон, вызываемая таянием снегов и характеризующаяся наибольшей водностью.
Паводок – это фаза водного режима, многократно повторяющаяся в различные сезоны года, вызываемая дождями или снеготаянием во время оттепелей и характеризующаяся интенсивным, обычно коротковременным увеличением расходов и уровней воды.
Межень – фаза водного режима, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низких уровней и возникающая вследствие уменьшения водного питания. Водное питание уменьшается летом и зимой, поэтому различают летнюю и зимнюю межень.
5. Модуль стока – количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени:
где:
q – модуль стока, л/с с
Q – расход воды, м3/с;
F – площадь водосбора, га, км2 и т.д.
Объем стока – это количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени:
где:
Wc – объем стока, м3;
Q – расход воды, м3/сутки;
t - время расчетного периода, сутки.
Слой стока – количество воды, стекающей с водосбора за определенное время, равное величине слоя воды, равномерно распределенной по площади этого водосбора:
,
где:
hс – слой стока, мм;
Wс - объем стока, м3;
F – площадь водосбора, м2.
Коэффициент стока – это отношение величины стока к количеству выпавших на водосбор осадков:
σ
где:
σ – коэффициент стока;
C – величина стока;
O – величина осадков;
hс – слой стока;
hо – слой осадков.
Модульный коэффициент – это отношение величины стока за какой-то период к среднему многолетнему:
где:
K – модульный коэффициент;
Q0, W0, q0, h0 – среднемноголетние характеристики стока;
Норма стока – средняя многолетняя величина стока.
Работа № 3.
Измерить скорость течения и определить расход воды в реках с помощью поплавков.
Расчетное задание:
Расстояние между крайними створами –
Время прохождения, брошенных в воду 10 поплавков:
| Номер поплавка | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Время, с. | 39 | 40 | 48 | 46 | 44 | 40 | 45 | 44 | 43 | 40 |
Промеры живых сечений:
Верхний створ:
| Расстояние от берега, м | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5,5 |
| Глубина воды, м | 0 | 0,20 | 0,45 | 0,71 | 0,41 | 0,15 | 0 |
Средний створ:
| Расстояние от берега, м | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5,6 |
| Глубина воды, м | 0 | 0,23 | 0,40 | 0,69 | 0,35 | 0,20 | 0 |
Нижний створ:
| Расстояние от берега, м | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5,4 |
| Глубина воды, м | 0 | 0,30 | 0,43 | 0,65 | 0,40 | 0,20 | 0 |
Расчетная часть:
1.Определяем скорости двух поплавков, которые затратили наименьшее время:
где:
V1,2 – наибольшие скорости двух из десяти поплавков, м/сек.;
L – пройденное поплавками расстояние, м;
t1,2 – наименьшее время, затраченное на прохождение двумя из десяти поплавков расстояния L, с.
2. Находим среднюю скорость, которая принимается как максимальная поверхностная скорость потока:
3. Промер живых сечений:
Верхний створ:
0 1 2 3 4 5 5,5
Sтр1 = 
м2
Sтр2 = 
м2
Sпр1 = 
м2
Sпр2 = 
м2
Sпр3 = 
м2
Sпр4 = 
м2
Wв = 0,1 + 0,037 + 0,325 + 0,58 + 0,56 + 0,28 =
Средний створ:
0 1 2 3 4 5 5,6
Sтр1 = 
м2
Sтр2 = 
м2
Sпр1 = 
м2
Sпр2 = 
м2
Sпр3 = 
м2
Sпр4 = 
м2
Wср = 0,115 + 0,06 + 0,315 + 0,545 + 0,52 + 0,275 =
Нижний створ:
Sтр1 = 
м2
Sтр2 = 
м2
Sпр1 = 
м2
Sпр2 = 
м2
Sпр3 = 
м2
Sпр4 = 
м2
Wн = 0,15 + 0,04 +0,365 + 0,54 + 0,525 + 0,3 =1,92м2
Площадь среднего створа находим по формуле:
Wср = (Wв + 2 Wср + Wн) : 4 (10)
Wср= (1,88 + 2 × 1,83 + 1,92) : 4 =
Сумма отрезков дна:
Верхний створ:
С1=
С2 =
С3=
С4 =
С5=
С6 =
Xв = 1,02 + 1,03 + 1,03 + 1,04 + 1,03 +0,52 =
Средний створ:
С1=
С2 =
С3=
С4 =
С5=
С6=
Xср = 1,026 + 1,014 + 1,04 + 1,056 + 1,01 + 0,63 =
Нижний створ:
С1=
С2 =
С3=
С4=
С5 =
С6=
Xн = 1,04 + 1,008 + 1,02 + 1,03 + 1,02 + 0,45 =
Площадь средних отрезков дна находим по формуле:
Xср = (Xв + 2 Xср + Xн) : 4 (11)
Xср= (5,67 + 2 × 5,78 + 5,57) : 4 =
4. Находим поправочный коэффициент:
где:
K – поправочный коэффициент;
C - скоростной коэффициент.
5. Находим скоростной коэффициент:
С =87 / (1 +y /
, (13)
где:
C -скоростной коэффициент;
y – для чистых земляных русел 1,3; для заросших русел 1,75;
R – гидравлический радиус, м.
6. Находим гидравлический радиус:
R = Wср / Xср (14)
где:
R – гидравлический радиус, м;
Wср - площадь среднего створа, м2;
Xср - площадь средних отрезков дна,м.
R =
С =
К =
7. Находим среднюю скорость течения:
Vср = Vmax × К,
(15)
где:
Vmax – максимальная скорость, м/с;
K – поправочный коэффициент
Vср = 0,58 × 0,61 = 0,35м/с
8. Определяем расход воды протекающей через живое сечение востока в единицу времени:
Q = Vср × W , (16)
где:
Q - расход воды в водотоке, м3/с;
Vср - средняя скорость течения, м/с;
W – площадь живого сечения потока, м3.
Q = 0,35 × 1,87 = 0,65 м3/с
Контрольные вопросы:
1. Основной задачей гидрологических и гидравлических расчетов является определение расходов воды.
2.Расход воды – это объем воды, протекающий через живое сечение водотока в единицу времени. Он равен произведению скорости течения на площадь живого сечения:
где:
Q - расход воды в водотоке, м3/с;
Vср - средняя скорость течения, м/с;
W – площадь живого сечения потока, м3.
Живым сечением называется плоскость, перпендикулярная направлению течения водного потока, ограниченная профилем русла и уровнем воды.
Смоченный периметр – это длина подводного контура поперечного сечения водного потока.
Гидравлический радиус равен отношению живого сечения к смоченному периметру и находится по формуле :
где:
R – гидравлический радиус, м;
W – площадь живого сечения, м2;
X – смоченный периметр, м.
3. Скорость течения воды в водооткоках на разном расстоянии от берегов и разных глубинах неодинакова. Наибольшая скорость наблюдается на середине реки в поверхностных слоях потока.
Поплавками определяют наибольшую поверхностную скорость течения. Для этого на середину реки бросают не менее 10 поплавков и засекают время, за которое они проплывают определенное расстояние. Из этих поплавков выбирают два, которые проплыли указанное расстояние быстрее всех (с наименьшим временем). Их скорость соответствует наибольшей поверхностной скорости течения. Зная расстояние, которое проплыли поплавки, и наименьшее время, которое затратили на это два из десяти поплавков, вычисляют их скорости:
где:
V1,2 – наибольшие скорости двух из десяти поплавков, м/сек.;
L – пройденное поплавками расстояние, м;
t1,2 – наименьшее время, затраченное на прохождение двумя из десяти поплавков расстояния L, с.
Из этих двух скоростей находят среднюю, которая принимается как максимальная поверхностная скорость потока:
Для определения средней скорости течения вводят поправочный коэффициент (К):
где:
Vcp – средняя скорость течения воды, м/с;
Vmax – максимальная скорость течения воды, м/с;
K – поправочный коэффициент.
4. Для определения площади живого сечения водотока производят промеры глубины воды. Расстояние между промерами зависит от ширины реки и принимается при ширине потока до
Работа № 4.
Определить расход воды через водосливы.
Расчетное задание:
1. Прямоугольный незатопляемый водослив:
Ширина водослива (в) –
Напор воды над порогом (Н) –
2. Незатопляемый трапецеидальный водослив:
Ширина водослива (в) – 0,9м
Напор воды над порогом (Н) –
3. Незатопляемый треугольный водослив:
Напор воды над порогом (Н) –
4. Незатопляемый прямоугольный водослив с широким порогом:
Ширина водослива (в) –
Напор воды над порогом (Н) –
Расчетная часть:
H
P
h
S
Схема водослива:
Н - напор воды перед водосливом, м
Р – высота переливающей стенки, м
Z – перепад, м
h – глубина воды в нижнем бьефе
S – толщина переливающей стенки водослива, м
1. Прямоугольный незатопляемый водослив :
где:
Q – расход воды через водослив, м3/с;
b – ширина водослива, м;
Н - напор, м.
2. Незатопляемый трапецеидальный водослив:
3. Незатопляемый треугольный водослив:
Q = 1,4 × 0.42 ×
= 0,14 м3/с
4. Незатопляемый прямоугольный водослив с широким порогом:
Контрольные вопросы:
1. Водосливом называется перегораживающее поток сооружение, через которое переливается вода. Он служит водомером на осушительных, оросительных и других каналах.
2. Водослив делит поток на две части. Часть перед водосливом называется верхним бьефом, за водосливом – нижним бьефом.
3. Напор – это разность отметок уровня воды в этом сечении и гребня водослива. Гребень водослива – это нижняя часть водосливного отверстия. Высота водослива – это разность отметок гребня водослива и дна канала. Перепад водослива – это разность отметок уровня воды в верхнем и нижнем бьефах.
4. В зависимости от относительной толщины водосливной стенки водосливы бывают трех видов. Водосливы, у которых толщина переливающей стенки не превышает половины величины напора и переливающаяся струя формируется только под действием верхней грани, а остальные поверхности водосливной стенки не влияют на картину истечения, называются тонкостенными. Если ширина водосливной стенки находится в пределах от 2 до 8 величин напора, то это будут водосливы с широким порогом. Водосливы, у которых толщина переливающей стенки находится в пределах от 0,5 до 2 величин напора, называются водосливами практического профиля.
5. В зависимости от высоты гребня и уровня воды в нижнем бьефе водосливы делятся на:
1) затопленные, когда уровень воды в нижнем бьефе выше гребня водослива, что обуславливает повышение воды в верхнем бьефе и влияет на истечение жидкости – снижает расход;
2) незатопленные, когда уровень воды в нижнем бьефе не превышает гребня водослива и не влияет ни на величину напора перед водосливом, ни на расход воды.
6. Расход воды через незатопленный трапецеидальный водослив при ширине порога не менее тройного напора b > 3H и tg a = 0.25 можно определить по формулам:
Q = 1.86 × b × H3\2
Расход воды при незначительных скоростях через незатопленный треугольный водослив с тонкой стенкой и прямым углом выреза определяют по формулам:
Q = 1.4 × H2 ×
Q = 1.343 × H2.47
Расход воды через прямоугольный незатопляемый водослив с тонкой стенкой определяют по формуле:
Расход воды через прямоугольный незатопляемый водослив с широким порогом определяют по формуле:
Работа № 5.
Построить графики хронологических колебаний, частоты и обеспеченности уровней почвенно– грунтовых вод.
Расчетное задание:
| № | Дата наблюдения, число. месяц | Уровень грунтовых вод, м | | № | Дата наблюдения, число. месяц | Уровень грунтовых вод, м |
| 1 | 20.05 | 4 | | 8 | 31.07 | 55 |
| 2 | 30.05 | 14 | | 9 | 10.08 | 65 |
| 3 | 10.06 | 27 | | 10 | 20.08 | 55 |
| 4 | 20.06 | 35 | | 11 | 31.08 | 54 |
| 5 | 30.06 | 47 | | 12 | 10.09 | 28 |
| 6 | 10.07 | 35 | | 13 | 20.09 | 17 |
| 7 | 20.07 | 41 | | 14 | 30.09 | 5 |
Расчетная часть:
| Интервалы УГВ, см | Число дней стояния уровня почвенно-грунтовых вод по месяцам | Частота | Обеспеченность | ||||||
| май | июнь | июль | август | сентябрь | дни | % | дни | % | |
| 0 -10,0 | 3 | - | - | - | 1 | 4 | 3,0 | 133 | 100 |
| 10,1-20,0 | 8 | 3 | - | - | 15 | 26 | 19,5 | 129 | 96,9 |
| 20,1-30,0 | - | 7 | 3 | - | 9 | 19 | 14,3 | 103 | 77,4 |
| 30,1-40,0 | - | 16 | 13 | 2 | 5 | 36 | 27,1 | 84 | 63,1 |
| 40,1-50,0 | - | 4 | 8 | 15 | - | 27 | 20,3 | 48 | 36,1 |
| 50,1-60,0 | - | - | 5 | 12 | - | 17 | 12,8 | 21 | 15,8 |
| 60,1-70,0 | - | - | 2 | 2 | - | 4 | 3,0 | 4 | 3,0 |
| Итого: | 11 | 30 | 31 | 31 | 30 | 133 | 100 | - | - |
Контрольные вопросы:
1. На избыточно увлажненных землях ведут наблюдения за водным режимом почв. Делают это на гидрометрических створах, представляющих из себя ряд последовательно расположенных скважин, в которых замеряют уровни почвенно-грунтовых вод.
Наблюдения могут вестись непрерывно при помощи приборов самописцев с часовым механизмом или путем непосредственных замеров через определенное количество дней. В последнем случае исследования ведутся по методике Вомперского, которая предусматривает частоту замеров в зависимости от задач исследования, от ежедневных до одного раза в десять дней.
2. Результаты наблюдений записывают в специальный журнал, в котором указывают дни замеров и место наблюдения. По этим данным составляют таблицу уровней почвенно-грунтовых вод для определенного периода. Для более наглядного восприятия результатов строят три графика:
1) хронологических колебании уровня почвенно-грунтовых вод;
2) частоты (повторяемости) уровней почвенно-грунтовых вод;
3) обеспеченности (продолжительности) уровней почвенно-грунтовых вод.
3. График хронологических колебаний уровней почвенно-грунтовых вод показывает распределение уровней в течение того или иного периода.
График частоты (повторяемости) уровней почвенно-грунтовых вод показывает количество дней, в течение которых уровни почвенно-грунтовых вод находились в пределах того или иного интервала.
График обеспеченности (продолжительности) показывает длительность периода, в течение которого почвенно-грунтовые воды не превышали тот или иной горизонт.
4. Для построения графика хронологических колебаний на горизонтальной оси координат откладывают дни, декады и месяцы, а по вертикали – соответствующие им уровни почвенно-грунтовых вод.
Графики частоты и обеспеченности строят для конкретного периода. Для их построения уровни разбивают на определенное количество интервалов по 5-
Суммируя число дней в интервале, находят частоту или повторяемость уровня в днях за весь период наблюдения
Суммируя последовательно нарастающим итогом (от нижнего интервала к верхнему) количество дней частоты, определяют обеспеченность или продолжительность уровней почвенно-грунтовых вод.
Для построения графиков частоты и обеспеченности на вертикальной оси откладывают уровни, а на горизонтальной – дни и проценты. Величины частоты наносят против интервала, а обеспеченности – против верхней границы интервала.
