КАНАЛИЗАЦИЯ

Определение размеров полей орошения и полей фильтрации

Общая площадь, требуемая для устройства полей орошения и по­лей фильтрации, слагается из полезной (орошаемой) площади и до­полнительной, необходимой для устройства оградительных валиков, разводящих и осушительных канав, дорог и усадеб, а также запасных (резервных) участков на периоды, когда орошение не производится.

Полную расчетную площадь полей орошения определяют уравнением

<■> = «эпол +®р +й(сопод + юР), (4.124)

Где оопад — полезная площадь полей;

(Ор — резервная площадь полей; K — коэффициент, учитывающий увеличение площади за счет устройства вспомогательных сооружений и равный 0,15—0,25.

При резко выраженном рельефе территории полей (уклоны 0,02— 0,06), когда соседние карты имеют различные отметки, дополнительная площадь может возрасти до 50% полезной.

Полезную площадь находят по формуле

Й>пол = Q/<7o, (4.125)

Где Q — расход сточных вод, м3/сутки;

QQ— нагрузка сточных вод на поля орошения, м3/(га-сутки).

В некоторые периоды года выпуск на поля орошения сточной воды не допускается. Например, в весенний период, когда большинство уча­стков полей орошения подготовляют к летнему вегетационному перио­ду; в осенний период, когда убирают урожай и готовят поля к зимнему орошению, а также в периоды дождей. Для приема сточных вод в это время служат резервные, не занимаемые под культуры участки, выпол­няющие роль обычных полей фильтрации.

Площадь резервных участков следует определять так же, как при расчете полей фильтрации. Для предварительных подсчетов резервную площадь полей орошения принимают не более 25% полезной.

Объем сточных вод, поступающих на резервные участки, составляет часть всего объема воды, подаваемой на поля орошения, и оценивает­ся коэффициентом а, значения которого тем меньше, чем выше средняя годовая температура в районе полей орошения и чем разнообразнее вы­ращиваемые на полях сельскохозяйственные культуры. Для районов со среднегодовой температурой воздуха до 5° С принимают а= 1; до 10° С — а=0,75; до 15° С — а = 0,5.

Таким образом, необходимая площадь резервных полей фильтра­ции может быть выражена уравнением

<0р = clQ! Цф — с(0пол (4.126)

Где Q—расход очищаемой сточной воды, м3/сутки; ®пол — полезная площадь полей, га;

<7о—расчетная норма нагрузки на поля, м3/(га-сутки); <7ф — расчетная норма нагрузки на резервные фильтрационные участки полей, м3/(га-сутки).

При <7оЛ7ф = 0,3 и а = 0,5 резервная площадь составляет 15% полез­ной площади полей орошения, а при до/<7ф=0,5 и а— 1 эта площадь бу­дет равна 50%.

В зимнее время после промерзания почвы фильтрация сточной воды практически прекращается и происходит постепенное намораживание части поступающей сточной воды; часть же ее профильтровывается (в особенности в начале зимы), а часть испаряется (вымерзает). По­этому поля фильтрации необходимо проверять на намораживание. Ве­личина зимней фильтрации определяется коэффициентом £>, зависящим от фильтрационной способности грунтов:

Для легких суглинков. . „ ............................................ „ (3 = 0,3

» супеси. . . » ,............................................................... Р =0,45

» песков........................................................................... {3=0,55

Требуемая для намораживания площадь может быть вычислена по формуле

CB3 = QW1-P), (4.127)

(йнам — HO) Р

Откуда высота слоя намораживания

(4Л28)

©зР

Где Q—расход сточной воды, м3/сутки;

4ам—продолжительность Намораживания, дни; H0 — слой зимних осадков, м; р— плотность льда, равная 0,9 т/м3.

Продолжительность периода зимнего намораживания обычно при­нимают по числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже —10° С; высоту слоя намораживания принимают 0,5—0,6 м, во всяком случае не более 1 м. Уровень намороженного слоя должен быть на 0,05 м ниже дна канала, разводящего сточные воды.

В целях удлинения периода фильтрации и сокращения зимнего на­мораживания применяют гак называемую подледную фильтрацию. Для этого на зимних участках нарезают глубокие борозды, заполняе­мые водой. В сильный мороз на них образуется ледяная корка, под ко­торой долгое время (иногда всю зиму) происходит фильтрация подавае­мых на поля сточных вод.

На полях фильтрации необходимо выделять свободные от намора­живания участки, способные принять сточные воды в период оттаива­ния намороженного слоя, просачивания талой воды и просушки участ­ков, что может продлиться один-два месяца. При больших нагрузках и для полей в районах с длительным зимним периодом необходимая для летних условий площадь полей может быть недостаточна для разме­щения на ней всей массы сточных вод в зимний период. В этом случае приходится допускать большую высоту слоя намораживания или увели­чивать общую площадь полей, предусматривая дополнительные резерв­ные участки, площадь которых не должна превышать в южных районах 10%, в средней полосе 20% и в северных районах 25% полезной пло­щади полей фильтрации. Для ускорения ввода в эксплуатацию полей после зимы допускается сброс талой воды с участков непосредственно в осушительные канавы в период весеннего паводка.

Способ определения размеров полей орошения по среднесуточной на­грузке пригоден только для предварительных расчетов, так как он не

Учитывает основных особенностей эксплуатации полей — виды выращи­ваемых культур и потребность их в воде. Наиболее полно это учитыва­ется при расчете полей по сезонным периодам орошения или по ороси­тельным нормам.

Зная, какую часть площади полей предполагается использовать под те или иные виды культур, и оросительные нормы для этих культур, мож­но определить среднюю оросительную норму Qcp для полей орошения в целом:

Qcp = % Qi - j- "2 Q2 " Пп On. (4.129)

Где пъ п2,...,пп — площадь, используемая под данный вид культуры, до­ли общей площади полей;

Qv Qzt Qn—оросительные нормы полива, м3/га, за сезон, соответ­ствующий данным культурам.

Если поля должны принять в сутки Q, м3, сточных вод, то за веге­тационный период /вег, сутки, на них поступит Q/вег воды. При средней оросительной норме Qcp эгим объемом воды можно оросить

«пол = Qt Вер/Qcp- (4.130)

Поля орошения должны быть рассчитаны также на зимнее намора­живание. В зимнее время на некоторую часть полей орошения напуск сточной воды не производится. Если принять, что эта часть составляет Т% всей их площади, то для зимнего намораживания может быть ис­пользована площадь

О>з=-(1 — т)(опол. (4.131)

Высота слоя намораживания на эту часть полей определяется урав­нением (4.128).

Если Для проектируемых полей известен характер выращиваемых культур, то исходя из сроков полива могут быть определены режим и нормы полива полей по месяцам, неделям и даже дням (по аналогии с имеющимися полями в данном районе), а определение размеров по­лей может быть произведено по так называемому поливному графику. Для составления поливного графика необходимо в каждом отдельном случае привлекать опытного агронома.

Для расчета достаточно составить график полива по месяцам. Пред­положим, что полезная площадь полей равна сопол, га. Если под какой - либо культурой занята часть площади щ и в данный месяц для нее по­дается ть м3/га, сточных вод, то месячный расход на всю площадь, за­нятую данной культурой, составит:

Qi = ^і"іМпол = £і<0пол ■ (4 • 132)

Для следующей культуры соответственно получим:

<32 = т2п2сопол = &2а>пол, (4.132а)

Откуда

«я) ^пол •

Здесь принято, что min = Ku M2N2=K2 и т. д.

Учитывая, ЧТО Ql+Q2+--. + Qn==QMec (месячному объему сточных вод), и обозначая сумму через k, получим:

Смес = Ла»пел. (4.133)

Если принять, что (йпол=1 га, то значение k будет равно объему сточ­ных вод, поступающих в данный месяц на всю площадь такого «единич­ного» поля. Поэтому, не зная площади полей, по известному режиму по­лива можно построить поливной график, а затем определить необходи­мую площадь полей исходя из общего месячного объема сточных вод

(который должен быть полностью израсходован на полив) и макси­мального значения коэффициента K. Потребїгая площадь полей

Wn ол = Рмес/^макс = Фсут"30/#макс> (4. 134)

Где QMec — максимальный месячный расход сточной воды на полив (обычно в июле или июне) или месячный приток сточных вод в канализацию; QcyT — суточный приток сточных вод в канализацию; ^макс—максимальное значение коэффициента K, или максималь­ная подача сточных вод на 1 га полей (единичное поле). В другие месяцы (с меньшей потребностью воды на полив) сточная вода, не размещенная на полях, направляется на резервные участки.

Распределение сточных вод по ПОЛЯМ

Сточные воды на поля подают с помощью сети распределительных каналов. Профильтровавшуюся очищенную сточную воду, если это тре­буется по грунтовым условиям, отводят осушительной (дренажной)

Сетью. Для удобства эксплуатации поля разделяют валиками на от­дельные карты (рис. 4.81).

Размер карт зависит от назначения полей и ряда других условий (рельефа местности, характера грунтов, общей площади полей, обеспе­чения условий для механизации работ на картах и т. д.). На коммуналь­ных полях орошения карты имеют площадь 5—8 га с соотношением сто­рон прямоугольника 1:5—1:4. Площади карт полей фильтрации, име­ющих большие нагрузки, принимают меньшими. Размеры карт для малых полей определяют из условия, чтобы общее число карт было не менее трех. Для возможности механизации обработки земли длину карт

21—11 321

Принимают равной 300—1500 м; излишнее удлинение карт приводит к удорожанию разводящей картовой сети. Ширина карты также не может быть выше некоторого предела (100—200 м при двустороннем напус­ке), обусловливаемого рельефом местности, грунтовыми условиями и способом полива. Для легких грунтов ширину карт принимают меньше, чем для тяжелых.

При большой ширине карты труднее осуществлять равномерное их орошение. Обычно карта своей длинной стороной располагается вдоль

Горизонталей местности, по -

_____ 0,8 0,5____ і этому при широких картах и

Крутом рельефе приходится выполнять больший объем земляных работ во время пла­нировки полей. Разность отме­ток двух соседних карт (рас­полагающихся террасами) у разделительного валика не должна быть больше 1 м во избежание просачивания во­ды через него и оползания от­косов.

Сточная вода подается (под напором или самотеком) в на­ивысшую точку полей ороше­ния или полей фильтрации, где обычно устраивается распре -

Делительный колодец. Из него вода по оросительной сети поступает к от­дельным картам. Оросительная сеть делится на постоянную и времен­ную. Постоянная оросительная сеть состоит из магистрального канала, его ветвей, распределителей (лотков и канав) и картовых оросителей, обслуживающих отдельные карты. Она предназначена для подачи воды от распределительного колодца до поливных участков (карты). Времен­ная сеть предназначена для распределения воды внутри поливной кар­ты и устраивается перед поливами.

Устройство временной поливной сети зависит от способа полива, ко­торый производится напуском по полосам или по бороздам; на полях фильтрации, кроме того, применяется сплошное затопление. Полив сточ­ными водами путем дождевания запрещается.

Для равномерного заполнения борозд карты планируют с продоль­ными и поперечными уклонами; размер уклона зависит от водопрони­цаемости грунта. Продольные и поперечные уклоны равны соответствен­но для легких суглинков 0,001 и 0,002, для супесей 0,002 и 0,003, для пес­ков 0,003 и 0,004.

Оросительная сеть должна быть запроектирована так, чтобы сточ-<
кая вода подавалась самотеком в любой из участков обслуживаемой этой сетью территории. Земляные канавы устраивают трапецеидального сечения, каналы и лотки — с облицовкой прямоугольного сечения.

Ширина по верху оградительных и разделительных валиков должна быть не менее 0,7 м. Крутизну их откосов принимают в зависимости от грунта: в супесях и суглинках она должна быть не более 1 : 1,5, а в пес­ках— 1 :2.

Водоподводящий канал, распределители и картовые оросители уст­раивают в виде открытых бетонных, деревянных, кирпичных или зем - ляных одернованных лот­ков и каналов (рис. 4.82); при соответствующем обо­сновании они (кроме картовых оросителей) мо­гут выполняться из неме­таллических труб.

Размеры лотков и тру­бопроводов определяют расчетом. Наименьшие размеры лотков принима­ют 0,2X0,2 м, а диаметр труб ■— 100 мм.

Земляные каналы уст­раивают с одинарным откосом, с соответствую­щей облицовкой или без нее (в плотных грунтах). Насыпи, в зависимости от грунта, делают с полутор­ными или двойными на­ружными откосами, которые укрепляют камнем, дерном, посадкой трав, мощением и т. п. Ширину бермы для удобства обслуживания принима­ют от 1,5 м для магистральных канав до 0,5 м для оросительной сети.

Каналы рассчитывают по обычным формулам гидравлики для рав­номерного движения жидкостей. Скорость движения воды в каналах должна исключать выпадение взвешенных веществ из потока, т. е. она должна быть незаиливающей и в то же время не вызывать размыва сте­нок каналов.

Минимальную незаиливающую скорость принимают равной: для кар­товых оросителей 0,3 м/с, для распределителей 0,4 м/с и для магистраль­ных каналов 0,5—0,6 м/с. Допустимая средняя неразмывающая скорость зависит от характера грунта и от глубины H потока. При H= 1 м нераз­мывающая скорость для илистых грунтов равна 0,15—0,2 м/с, для пес­ка мелкого — 0,2—0,3, для песка крупного — 0,3—0,6, для тощих суг­линков и глин малоплотных — до 0,5—0,7 и для среднеплотных глин — до 0,85 м/с.

При других глубинах неразмывающие скорости могут быть опреде­лены по формуле

(4.135)

Где v — неразмывающая скорость при глубине потока 1 м; H — средняя глубина потока, м.

Для одернованных канав неразмывающие скорости могут быть по­вышены до 0,8—1,8 м/с, для мощеных — до 3, для кирпичных, каменных и бетонных каналов — до 5—6 м/с. Наименьший уклон для картовых оросителей принимают 0,001, а для распределительных и магистраль­ных канав — 0,0005.

323

Расход воды для картового оросителя можно определять по формуле

Ты пол /ЛО)ПОЛ.1000

(4.136)

/„ ^-3600

Для обеспечения нормальной эксплуатации полей на оросительной сети устраиваются вспомогательные сооружения: шлюзы-регуляторы, выпуски, перепады, быстротоки, мосты и дюкеры.

Шлюзы-регуляторы (рис. 4.83) служат для создания подпора и под­держания постоянного уровня сточной воды в распределительном кана­ле, из которого в данное время идет орошение. Выпуск (рис. 4.84) пред­назначен для передачи воды из картового оросителя на карту. Для сброса талых вод в водоем в весеннее время в самой пониженной части карты устраивают весенний выпуск, соединяющий карту с осушитель­ной канавой (рис. 4.85). При значительных уклонах местности во избе­жание образования в разводящих канавах больших скоростей устраи­вают быстротоки и перепады. При пересечении с дорогами разводящую канаву пропускают под дорогой дюкером или же для пропуска дороги над канавой устраивают мост; при пересечении с осушительной канавой, обычно расположенной значительно ниже, устраивают акведук.