i - объемная льдистость i = i0 + i¢ (i = 0,917 , где h - объёмная пористость, m - коэффициент водоотдачи;
/0,458 l0 + 0.175¡0 + 1,013 Wm/t ,
i¢ = 73,2
где t - абсолютная величина средней отрицательной температуры
мерзлого слоя грунта;
¡0 - объемная масса грунта в сухом состоянии, г/см3;
Wm - содержание в массе в мерзлом грунте незамерзшей воды
при 00 С, в долях.
По кривой гранулометрического состава крупнозернистого песка определяем: d10 = 0,035 см; d17 = 0,041 см; d60 = 0,058 см; h = ------ = 1,66. Пористость 0,39; i0 = 1,65 т/м3; коэффициент водоотдачи - 0,01; минимальная температура мёрзлой засыпки в момент инфильтрации талых вод - 8оС /t = 8/;
0,39 - 0,01
iо = 0,917 = 0,414
i¢ = 5 х 10-3 8 = 0,4 Кm
По графику при i = 0,913, n = 0,39 и h 1,66 находим a17 = 4,8 х 10-3. Таким образом Км = 0,7 м/сут.
2. Расчет времени оттаивания грунта до верха хорошо фильтрующей засыпки по формуле:
4lT 2E E + 0,5Cг Br ,
h = Cг t Cг b E
где: lT - коэффициент теплопроводности грунта в талом состоянии,
кДж/м сут град;
Сг - теплоемкость талого грунта, отнесенная к единице объема;
кДж/м3 град;
t - время, сут;
b - тангенс угла наклона осредняющей прямой
хода среднесуточных температур поверхности грунта, град/сут
/для Тюменского р-на b = 0,21/
Исходные данные: грунт - суглинок. Объемная масса 1450 кг/м3, объемная льдистость грунта - i = 0,4; пористость - n = 0,45; общая влажность грунта - W = 29%; D = 334 кДж/кг; ¡л = 917 кг/м3.
Теплоемкость суглинка в сухом состоянии:
Cг = ¡о /Сск + Св W/ = 1450 /0,837 + 4,21 0,29/= 2980 кДЖ/м3
По рис. 7 для ¡о = 1,45 т/м3 и W = 29% определим lТ = 110,6 кДж/м сут град.
Сг 2980
а = 4 lт = 4 110,6 = 6,75; Е = i х D х ¡л = 0,4 х 334 х 917 = 122500 кДж/м3
2Е 2 122500
Р = Сг = 2980 0,21 = 390.
По графику рис.6 с учетом слоя оттаивания /h = 0,35 м/, величины параметров Р = 390 и а = 6,75 определен срок оттаивания, который составил t = 16,8 сут. Таким образом, средний срок оттаивания льдонасыщенной засыпки из перемещенного грунта - конец первой декады мая. С этого момента времени предлагаемая конструкция засыпки закрытого дренажа обеспечит эффективное осушение пахотного слоя независимо от времени полного оттаивания грунта засыпки и междренья.
3. Проверка на образование ледяных пробок в коллекторе и дренах.
При заложении дренажа в зоне промерзания он может не действовать в весенний период из-за образования в коллекторе и дренах ледяных пробок. Причинами образования ледяных пробок в дренах могут являться:
1/ проникновение паводковых вод в дрены через устья коллекторов;
2/ миграции влаги к фронту промерзания.
Учитывая, что в качестве дрен применяются пластмассовые дренажные трубки со средним диаметром пор 0,09 мм, образование ледяных пробок вследствие миграции влаги к фронту промерзания в опытах не наблюдалась, то и проверку расчетам не проводили.
Расчетная проверка образования ледяных пробок в результате подтопления устья коллектора и дрен проведена в соответствии с методикой Сев.НИИГиМа и время замерзания, при радиусе дренажных труб d = 75 мм составила 18 сут. оттаивание. В соответствии с теплофизическими характеристиками почвы относительное время замерзания воды в дрене составит S (ti=1, К)=26,5. Допустимая отрицательная температура грунта в зоне заложения дрен составляет t2=-0,8ОС. На период окончания снеготаяния температура грунта в зоне заложения дрен / глубина заложения дрен колеблется от 0,5 до 1,6 м/, наименьшая температура почвы по нашим наблюдениям составляла - 0,4ОС /глубина - 60 см/.
5. Мероприятия по охране окружающей среды.
Необходимость предотвращения возможного негативного воздействия мелиоративной системы на окружающую среду учитывается на всех этапах ее создания и, в первую очередь, на стадии изысканий , когда осуществляется комплексное изучение природных условий района строительства.
Предпроектные изыскания были проведены с учетом основных положений земельного и водного законодательства, законов об охране природы. Требования этих законов в подготовительный и полевой периоды инженерных изысканий и в производстве работ на участках, намеченных под осушение, и на близлежащей территории были обеспечены:
-осуществлением мер профилактического (предупредительного) характера, исключающих необоснованные потравы посевов и посадок, вырубку кустарников и лесов, загрязнение поверхностных и подземных вод;
-выбором методов изысканий и средств производства работ с минимальным нарушением хода естественных процессов, и в первую очередь, физико-геологических явлений (активизация оползней, возникновение оврагов, изменение естественной структуры почвообразующих пород);
-проведение ликвидационных и восстановительных мероприятий по завершению производства всех работ (засыпка шурфов и выемок, тампонаж скважин, обратная укладка растительного слоя почвы, уборка сопутствующего мусора и отходов);
Решение проектной задачи исключает отрицательное влияние на природную среду, не вызовет появление и развитие негативных процессов, которые смогут нарушить устойчивость и функциональную пригодность флоры и фауны, а также сооружений различного предназначения.
5.1. Охрана земель.
Предусматриваемые проектом мелиоративное мероприятие по осушаемой площади позволяют ввести в сельхозоборот 202 га малоценных угодий.
Отвод земель под транспортирующую сеть и дороги соответствуют Нормам отвода земель для строительства линейных сооружений «СН-474-74».
Осушаемые земли используются под овощные культуры. Травяной покров и дернование верхнего слоя корневой системой предотвращает ветровую эрозию.
Отвалы грунтов разравниваются, временные валы древесины ликвидируются, а площади, занятые ими, используются под посев.
По разровненным отвалам вдоль каналов производится вспашка с оборотом пласта с целью сохранения гумусового горизонта.
5.2. Охрана вод.
Предусмотренные проектом подпорные сооружения позволяют регулировать уровень грунтовых вод, не допуская их сработку ниже требуемой нормы осушения.
Водоохранные мероприятия, предотвращающие попадание удобрений и пестицидов в водоприемник, разработаны в соответствии с требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» от 16.05.74 г.
К ним относятся :
- соблюдение правил хранения, транспортирования и внесения минеральных удобрений и других средств химзащиты;
- отказ от внесения любых удобрений по снежному покрову;
- распашку земель проводить параллельно береговой полосе;
- ограничения до возможного минимума внесения азотных удобрений осенью;
-разовое внесение азотных удобрений в весенний период в дозах не более N60 и в оптимальные сроки;
-дробное внесение удобрений в вегетационный период (после каждого укоса на сенокосах и стравливания травы на пастбищах) и дозах не более N60, К.60.
- применение высококонцентрированных (безбаластных) удобрений в гранулированных формах;
- внесение навоза только в обезвреженном виде;
- применение гербицидов и ядохимикатов только кратковременного действия, быстро разлагающиеся на безвредные вещества.
Дозы внесения удобрений указаны в разделе «Сельскохозяйственное освоение».
В соответствии с расчетом загрязнения водоприемника нитратами (по азоту ), выполненным по методу СевНИИГиМа, их концентрация составляет 7,7 мг/л, что ниже допустимой (10 мг/л).
Произведен расчет на смешение сточных вод с водами водоприемника.
Данные по качественному составу воды в р.Тура и дренажного стока, а также предельно-допустимые (ПДК) вредных веществ для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1
____________________________________________________________
Показатели загрязнения Состав и свойства Расчетные предельно-
сбрасываемых вод допустимые нормы
загрязнителя состава сточных вод
____________________________________________________________
БПК 5 0,7 мг/л 94 мг/л
Взвешенные вещества 158 335 мг/л
рН 7,7 6,5-8,5
В связи с тем, что концентрация вредных веществ в воде р.Тура и дренажном стоке на много ниже ПДК этих веществ, в проекте не предусматриваются специальные мероприятия, предотвращающие поступление их в водоприемник.
5.3. Охрана ландшафта и растительности
На мелиорируемой территории заповедники и заказники отсутствуют.
Строительство мелиоративной сети представляет возможность замены малоценных осоково-разнотравных ассоциаций, заросших мелколесьем и кустарником, на высокопродуктивный сельскохозяйственный ландшафт, эстетически облагораживающий землю.
6. Техническая эксплуатация
6.1. Организация службы технической эксплуатации
Проектируемая мелиоративная система является внутрихозяйственной.
Основной задачей технической эксплуатации мелиоративных систем является охрана и содержание в рабочем состоянии всех элементов сети и поддержание в корнеобитаемом слое мелиорированных земель оптимального водного режима. Надзор и уход за сетью с сооружениями на ней, а также текущий ремонт ее осуществляется силами хозяйства.
6.2. Эксплуатация мелиоративной системы
Основными видами мероприятий по технической эксплуатации осушительных систем являются:
надзор, уход и ремонт (текущий, капитальный, аварийный), а также регулирование водного режима корнеобитаемого слоя.
Надзор за осушительной системой включает в себя:
- наблюдение за положением грунтовых вод;
- надзор за мелиоративным состоянием;
- контроль за соблюдением пожарных мероприятий;