Расчётно–графическая работа - «Разработка проекта водохозяйственной рекультивации выработанных карьеров»
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Расчётно–графическая работа - «Разработка проекта водохозяйственной рекультивации выработанных карьеров»

Сельское хозяйство


Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 2421


дтхзйе дплхнеофщ

СОТООБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПАСЕКИ
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОПОЛИСА В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
РОЕНИЕ
УЛЬИ И ИНВЕНТАРЬ
ПОДГОТОВКА К МЕДОСБОРУ И ПЕРЕВОЗКА ПЧЕЛ
ПОДКОРМКА ПЧЕЛ
ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ ПАСЕКИ
СМЕНА МАТОК
ГИГИЕНА СОДЕРЖАНИЯ РОДИТЕЛЬСКОГО СТАДА УТОК
СПОСОБЫ СОДЕРЖАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ
 

ФГОУ ВПО «Саратовский Государственный Аграрный Университет»

Факультет «Природообустройство»

Кафедра мелиорации, рекультивации и охраны земель

Расчётно–графическая работа

на тему:

«Разработка проекта водохозяйственной рекультивации выработанных карьеров»

                                                                                                      

Введение

   Водохозяйственное направление использования нарушенных земель предполагает создание водоемов различного назначения в карьерных выемках, траншеях и на деформированных участках шахтных полей. Создаваемые водоемы могут предназначаться для целей орошения и водоснабжения, рыборазведения, использоваться под места отдыха (рекреационное на 838c28fi правление).



   Водохозяйственная рекультивация включает в себя строительство соответствующих гидротехнических сооружения, необходимых  для затопления карьерных выемок и поддержания в них расчетного уровня воды при многолетнем характере регулирования стока, проведение мероприятий по предотвращению оползней и размыва берегов с учетом комплексного их использования. При водохозяйственной рекультивации должны быть предусмотрены мероприятия по экранированию выхода токсичных пород ложа и бортов водоема.

   При создании водоемов необходимо планировать мероприятия по предотвращению попадания в них подземных и грунтовых вод неблагоприятного химического состава, благоустройству и озеленению берегов, поддержанию качества воды, соответствующего санитарно-гигиеническим нормам.

Глава I. Характеристика природных условий участка и объекта рекультивации

   Лысогорский район находится в южной части правобережья, граничит с Волгоградской областью на юге и пятью районами Саратовской областью: Калининским на западе, Аткарским и Татищевским на севере, Саратовским и Красноармейским на востоке.

   Территория района расположена на западных отрогах Приволжской возвышенности в среднем течении реки Медведицы, с преобладающими высотами 150 – 200 м, от 280 м в северо-восточной части до 115 м на юге в долине реки Медведицы.

   Поверхность территории сложена отложениями меловой и палеогеновой систем (пески, песчаники, опоки, глины). Расчлененность овражно-балочной сетью средняя и слабая, степень эродированности почв повышается с юга на север от 50 до 70%.

   Климат умеренно континентальный, температуры воздуха составляют: среднегодовая +4,50С, абсолютно максимальная в июле +400С, абсолютно минимальная в январе -410С. Среднегодовое количество осадков 500 – 550 мм. Средняя продолжительность безморозного периода 140 дней, число дней в году со снежным покровом 132.

   Территория района находится в бассейне реки Медведицы, которая протекает в его западной части на протяжении более 100 км. Основным притоки: левый – река М. Рельня, Карамыш, правые – река Б. Рельня, Баланда.

   В пойме реки Медведицы многочисленные озёра, озёра-старицы, северо-западной части по склонам оврагов выходы родников, поверхностные воды качественные, используются для водоснабжения.

Глава II. Основные требования к создаваемому водоёму

2.1. Требования к форме, размерам и берегам при обустройстве водоемов  

   Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для последующего использования его как водоема. В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 гектар, высока вероятность нарушения экологического равновесия, поэтому их рекультивация менее эффективна по сравнению с водохозяйственной рекультивацией крупных карьеров.

   Обустройство и формирование будущего водоема зависит от формы карьерной выемки, ее глубины и заложения откосов, уровня залегания грунтовых вод.

   По условиям производства работ по добыче грунтового материала карьерам обычно стараются придать в плане прямоугольную форму  с соотношением сторон 1:2. При этом по периметру карьера отводятся полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков.

   При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, которые недостаточно устойчивы к эрозионным и оползневым процессам. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии.

   Для обеспечения устойчивости берегов водоема необходимо создание пологих склонов. Крутые склоны более подвержены эрозии, затруднено их озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ландшафта.

   На форму (заложение) откосов влияет запланированное целевое использование его как водоема. Например, для водоемов рекреационного назначения рекомендуется создавать хотя бы один более пологий склон, нежели для водоемов, которые планируется использовать для рыбоводства или орошения.

   На границе водного пространства склоны должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи и обеспечить развитие растительности, необходимой для укрепления берегов. Заложения откосов в этом месте должно быть не менее 3…10 на расстоянии не менее 1,5…2 метров от минимального уровня воды. На большей глубине склоны могут иметь большую крутизну, оставаясь устойчивыми долгое время. Выше уровня воды береговой склон переходит в берму, устраиваемую шириной не менее 3 метров на высоте не менее 1 метра над максимальным уровнем воды. Берму затем сопрягают с естественной поверхностью земли.

2.2. Разработка методов и способов технической рекультивации

   Выбор методов и способов технической рекультивации проводится в соответствии с состоянием нарушенных земель и принятым направлением их использования после рекультивации.

   Основной причиной, препятствующей использованию выработанных карьеров в водохозяйственных целях, является крутизна их откосов при которой возможны подмыв и обрушение, а также неблагоприятные свойства вскрышных пород, слагающих дно и откосы карьера, обусловливающих их непригодность для произрастания водных растений, необходимых для экологической и противоэрозионной устойчивости будущего искусственного водоема.

   В связи с этим, основными работами на этапе технической рекультивации являются:

1)     снятие плодородного слоя почвы перед разработкой карьера;

2)     формирование пологих склонов берегов искусственного водоема;

3)     нанесение слоя плодородного грунта толщиной 20 см на берега и дно будущего водоема.

2.3. Формирование берегов водоема

   При создании берегов искусственного водоема, которые могли бы противостоять абразии, необходимо сформировать проективное заложение откосов, исходя из требований, приведенных в разделе 2.1 (рис. 1).                                                                                                                                        В упрощенном варианте, для водоема, который предназначен для орошения и водоснабжения заложение откосов всех берегов устанавливается равным 1:3. Водоем рекреационного назначения имеет один берег с заложением откосов 1:10 для организации пляжа, остальные берега – 1:3.

   Кроме того, необходимо сформировать плавные сопряжения берегов с естественной поверхность и между собой.

   Работы по формированию берегов производятся экскаваторами типа «прямая лопата» и бульдозерами.

   При разработке проекта требуется:

1)      рассчитать объемы снимаемого плодородного слоя почвы;

2)      рассчитать объемы перемещения грунта при формировании откосов;

3)      начертить на плане границы водоема на уровне земной поверхности, его дна, зеркала при заполнении до уровня мертвого объема (УМО) и нормально подпертого уровня (НПУ);

4)      определить объемы искусственного водоема при УМО (для глубины равной 2 м, исходя из требований) и НПУ;

5)      рассчитать суммарную площадь берегов и дна водоема и объемы работ по нанесению на них плодородного слоя почвы;

   При определении объемов земляных работ (объема перемещаемого грунта), а также объемов водоема при уровне мертвого объема и при нормально подпертом уровне следует руководствоваться расчетной схемой (рис. 3).

Рис. 3. Расчетная схема формирования откосов искусственного водоема

  

H1 – глубина карьерной выемки; H2 – глубина водоема при УМО (2 м); В1 –полоса увеличения площади водоема по сравнению с карьером; В2 – расстояние от границы карьерной выемки до границы дна водоема; В3 - расстояние от границы карьерной выемки до границы водоема при УМО.

   Объем перемещаемого грунта для водоема, предназначенного для рыбного хозяйства или орошения, равен произведения площади одного из заштрихованных треугольников (Sтр) на среднюю арифметическую периметров верхней границы водоема (Pгр)  и его дна (Pдна) :

                                                            (1)

   Площадь заштрихованного треугольника определяется по формуле:

                                                  (2)

где Н1 – глубина карьера, м; ctg α­1 и ctg α­2  - заложение существующего и проектируемого откосов соответственно.

   Для рекреационного водоема, имеющего один откос повышенной пологости  (1:10) расчет производится раздельно. Сначала считается объем перемещаемого грунта для трех сторон с заложением откосов 1:3, затем – для стороны с заложением 1:10. Результаты суммируются.

Сопряжения берегов водоема с естественной поверхностью земли и между собой сглаживаются, что требует увеличения объемов работ на 10%.

   На плане сглаживание изображается сопряжением сторон границ водоема радиусом, равным расстоянию границы карьерной выемки до границы водоема (В1).

   Расстояние от границы карьерной выемки до дна водоема (В2) определяется по формуле

                                                     (3)

   Расстояние от границы карьерной выемки до границы водоема (В1) определяется по формуле

                                                     (4)

2.4. Землевание

   Землевание – снятие, транспортировка и складирование плодородного слоя земли перед проведением мероприятий, при производстве которых он может быть уничтожен.

2.4.1. Снятие плодородного слоя почвы

   Нормы снятия (мощность слоя) зависят от типа почвы и содержания гумуса. Объем работ по снятию плодородного слоя (м3) определяется по формуле:

Vсн = hSвод,                                                      (5)

Vсн = 0,5*97463=48732

где h – норма снятия, м; Sвод – площадь снятия, равная площади искусственного водоема, м2.

2.4.2. Нанесение плодородного слоя почвы

   В состав работ по землеванию входит нанесение плодородного слоя на берега и дно искусственного водоема. Объем наносимого грунта (м3):

 Vнан = 0,20 ∙ Sсум,                                                 (6)

Vнан(1:3) = 0,20 ∙59422=11884 м3

 Vнан(1:10) = 0,20 ∙70570=14114 м3

где Sсум – площадь берегов и дна искусственного водоема, м2.

   Площадь дна и берегов будущего водоема, на который  необходимо нанести плодородный слой (Sсум) вычисляется по формуле:

                                 (7)

где Sдна – площадь дна искусственного водоема, м2, определяется по плану; N – число берегов карьера; lднаi  и  lгрi  - длина i-го берега искусственного водоема по дну и верхней границе соответственно, м; ctg α2i  -  заложение

i-го откоса водоема.

   Дополнительная потребность в плодородной почве для рекультивационных работ (м3) составляет:

Vпотр = Vнан  -  Vсн ,                                                  (8)

Vпотр(1:3) = 11884-48732=-36848 м3

Vпотр(1:10)=14114-48732=-34618м3

2.5. Экранирование

   В случае наличия слоев токсичных горных пород в карьерной выемке, необходимо предусмотреть работы по их экранированию, то есть нанесению слоя карбонатных суглинков толщиной 20 см для того, чтобы предотвратить поступление в водоем ядовитых веществ.

   Экранирование производится до нанесения плодородного слоя почвы. Объем грунта для экранирования определяется по формуле:

Vэкр = 0,20 ∙ Sэкр,                                                           (9)

Vэкр(1:3) = 0,20 ∙ 46552=9310

Vэкр(1:10) = 0,20 ∙49827=9962

где Sэкр – площадь дна и той части берегов искусственного водоема, на которой необходимо экранирование, м2. Она вычисляется по формуле:

                                                                         (10)

где H3 – глубина токсичного слоя, м.

2.6. Гидрологический расчет

2.6.1. Батиграфические кривые

   Основными характеристиками искусственного водоема являются зависимости площади водной поверхности (ω)  и объема воды (V) от уровня Н или глубины h. Кривую ω = ω(Н) или ω = ω(h) называют кривой площадей водной поверхности пруда; кривую V = V(Н) или V = V(h) – кривой объемов пруда, а вместе батиграфическими кривыми.

   Батиграфические кривые строятся в координатах осей хОy. По оси абсцисс откладывают площади зеркала пруда (ω), определяемые по плану при различных отметках глубин. По оси ординат откладываются отметки глубин (Н) м. Зеркала пруда при различных отметках глубин строятся на плане.   

   Среднюю площадь зеркал при соответствующих отметках определяют по формуле:

                                                         (11)

   Элементарные объемы (ΔV) отдельных слоев воды между смежными отметками глубин определяется по формуле:

,                                                  (12)

где ωi   и ωi + 1 – площади зеркал водоема при соседних отметках.

   Объем воды в водоеме Vi при любой отметке уровня вычисляется путем последовательного суммирования объемов отдельных слоев, начиная с самого низкого:

                                                               (13)

   По полученным данным строится на том же графике (рис. 4) кривая объемов водоема.

   Площадь литорали, то есть мелководья глубиной ωL = 1 м вычисляется как разность площадей зеркала воды при заданной глубине и при глубине на 1 м ниже.

ωL = ωН - ωН-1                                                                               (14)

   Критерий литорали Lω – отношение площади литорали к площади зеркала при той же глубине Н.

                                                      (15)

   Все вычисления проводятся в таблице 1.

Таблица 1

Расчет батиграфических кривых пруда

Глубина, Н, м

Площадь зеркала,

тыс. м2

Разность, Н, м

Емкость, тыс. м3

Литораль

ωi

ωср.

объем отдельного слоя, ΔV

объем,

V

площадь

ωL

критерий,

Lω

1

40,969

40,969

1

40,969

40,969

2,681

0,065

2

43,650

43,650



1

43,650

84,619

6,881

0,157

3

50,531

50,531

1

50,531

135,15

2,513

0,049

4

53,044

53,044

1

53,044

188,194

6,081

0,115

5

59,125

59,125

1

59,125

247,319

5,103

0,086

6

64,228

64,228

1

64,228

311,547

5,291

0,082

7

69,519

69,519

1

69,519

381,066

5,800

0,083

8

75,319

75,319

1

75,319

456,385

6,019

0,080

9

81,338

81,338

1

81,338

537,723

6,237

0,077

10

87,575

87,575

1

87,575

625,298

2.6.2. Определение мертвого объема и срока службы искусственного водоема

   Мертвый объем – это постоянная  часть объема водоема, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует.

   Величину мертвого объема водоема, рекультивируемого для целей орошения определяют из санитарно-гигиенических условий, условия предотвращения заиления и обеспечения командования при орошении.

   При определении мертвого объема (исходя только из санитарно-гигиенических условий) для обеспечения нормального количества воды, согласно нормам проектирования должно соблюдаться два условия:

1)      HУМО. ≥2,0 м

2)      L ω ≤ 0,35

   Соответствующие параметры определяются по таблице 1.

   Срок заиления пруда устанавливается по выражению:

,                                                                 (16)

где WТобъем отложений наносов за год, м3.

   Допуская, что количество донных наносов составляет до 10 % от объема взвешенных наносов, а количество наносов, которое образуется вследствие обрушения берегов, тоже составляет примерно 10, объем отложений наносов WТ за год будет равен:

                                                           (17)

м3

где ρо – норма годовой мутности, г/м3, принимается равной 100; Wo - норма годового стока, м3; γотл.- объемный вес наносов, г/м3, равно 0,8; δ = 0,3 – транзитная часть наносов, сбрасываемых из пруда; m=10 % - количество донных наносов в % от взвешенного.

   Установленное время заиления должно соответствовать допустимому сроку заиления для таких водоемов (50 лет), обеспечивающему санитарно-технические требования и необходимое количество воды.

   Объем стока 80% обеспеченности определяется по формуле:

W80% = άY80% ∙ 1000 ∙ F                                                 (18)

W80%=0,68∙0,3 ∙1000 ∙93=18972 м3

где Y80%  - сток 80% обеспеченности, мм, определяемый по карте изолиний весеннего стока (см. приложение); F – водосборная площадь, км2; W80%  объем стока, м3; ά – коэффициент, учитывающий влияние агролесомелиоративных мероприятий в различных природных зонах Поволжья (табл. 2).

Таблица 2

Значения коэффициента ά

Природная зона

Доля зяби в % от площади водосбора

100

75

50

0

Северное Заволжье

0,70

0,80

0,90

1,30

Центральное Заволжье

0,64

0,70

0,84

1,20

Правобережье

0,70

0,80

1,00

1,30

   Если площадь зяби не равна указанной в таблице, для расчета коэффициента ά применяются следующие регрессионные зависимости:

   Северное Заволжье  ά = - 0,6057 ∙Fз + 1,2657

   Центральное Заволжье ά = - 0,5783∙Fз + 1,1703

   Правобережье ά = - 0,6171 ∙Fз + 1,2971 , где Fз  –доля зяби от площади водосбора.

   Емкость водоема, предназначенного для целей орошения и водоснабжения, определяется по уравнению водного баланса. В него входят:

-         расходные статьи -  объем воды, необходимой для орошения (Wор), мертвый объем (WУМО) и объем потерь на фильтрацию и испарение с поверхности (Wисп и Wф);

-         приходные статьи – объем выпадающих осадков  (Wос) и сток с водосборной территории (Wст).