А. В. Колмыков Теоретические основы установления эффективности использования сельскохозяйственных земель

Вид материалаДокументы

Содержание


Экономическая эффективность увлажнения
Методы исследования
У (ц/га) вычисляют по формуле: (1) где А
С – площадь учетных полос, м; Д
У – урожай сена без поправки на стандартную влажность, ц/га; Вс
Д – доза минеральных удобрений, кг/га д.в; К
Значения коэффициентов К
R – чистый доход, получаемый с единицы площади в результате увлажнительных мероприятий, руб.; Ц
Основная часть
Урожайность сена многолетних трав.
R =60,65 – 34,44=26,21 тыс. руб/га.Объект «Кривинка» Витебской области.
В.м. ларьков, в.в. ларьков
Анализ источников
Методы исследования
Основная часть
Определение гидромеханической эффективности защитного устройства
Подобный материал:
1   2   3   4   5

К.К. Жибуртович, М.М. Жишкевич, С.С. Трофимчук


ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УВЛАЖНЕНИЯ

МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ


(Поступила в редакцию 12.02.10)


Для оценки эффективности увлажнительных мероприятий на осушенных землях в расчетные формулы чистого дохода от увлажнительных мероприятий вводятся: 1) затраты на уборку дополнительного урожая (С) руб/га; 2) затраты на увлажнение (ЗУ) руб/га. Приводятся методика их определения и примеры расчета для конкретных объектов.

To estimate efficiency of moistening on drained lands, we have added the following items to the formulae of calculation of pure income from moistening measures: 1) expenses for harvesting additional yield, ruble/ha; 2) expenses for moistening, ruble/ha. We have shown methods of their determination and examples of calculation for concrete objects.


Введение

Для оценки эффективности увлажнительных мероприятий на осушенных землях необходимо определить фактический урожай сельскохозяйственных культур на участках с регулированием и без регулирования водного режима. Разность величин урожаев дает прибавку урожая сельскохозяйственных культур за счет увлажнительных мероприятий.

Увлажнительные мероприятия на осушенных землях проводились на объектах «Средняя Морочь» (Минская обл.) и «Кривинка» (Витебская обл.). На сравниваемых участках с регулируемым и нерегулируемым водным режимом должны быть одинаковыми почвенные условия, нормы внесения удобрений, обработка почвы, виды и сорта возделываемых сельскохозяйственных культур. Агротехнические работы выполняются одновременно.

Методы исследования

Урожай на сравниваемых участках желательно убирать в один и тот же день и одним и тем же способом. Наиболее точным методом учета урожая является сплошной метод. Весь урожай с каждого участка при сплошном учете взвешивается и учитывается отдельно. Для этого при уборке урожая за участком закрепляются механизаторы и шоферы.

Допускается вести учет урожая полосами (делянками). Целесообразная ширина полосы для зерновых культур сплошного сева четыре – восемь метров (один – два прохода зернового комбайна или комплекс-косилки), для пропашных – кратная ширине захвата уборочной техники. На сравниваемых участках выделяют по три – четыре учетные полосы, чтобы они охватывали все разнообразие земельного массива. Границы учетных полос на концах поля фиксируют вешками и определяют их площадь.

Один из лучших способов уборки зерновых с учетных полос – прямое комбайнирование. До начала работы комбайн необходимо нормально загрузить зерном (для этого он должен предварительно поработать). Непосредственно перед заездом на полосы и после уборки урожая нужно в течение двух – трех минут промолотить остатки сжатого хлеба. Комбайнер ведет машину точно на вешки, которые устанавливают в середине намеченных прокосов. На каждой учетной полосе делают один – два прокоса. Зерно с них собирают в мешки, этикируют, а затем взвешивают. Для определения влажности и качества зерна при взвешивании берут средние пробы массой около 1 кг в банки с притертыми пробками.

Урожай на сенокосах учитывают в период сенокосной спелости трав. Скошенную массу взвешивают, берут в четыре бюкса пробы на влажность, в марлевый мешок – пробу массой 3 кг (сноп) для определения выхода сухой массы.

Урожай сухого вещества У (ц/га) вычисляют по формуле:

(1)

где А – масса скошенной травы, кг; В – масса пробного снопа, кг; С – площадь учетных полос, м2; Д – масса пробного снопа после высушивания, кг.


Для пересчета урожая сухой массы или воздушного сена Ус (ц/га) на 16% стандартную влажность используется формула:

(2)

где У – урожай сена без поправки на стандартную влажность, ц/га; Вс – влажность сена при взвешивании, %.


Продуктивность пастбищ учитывают двумя методами: укосным и зоотехническим. Сущность первого заключается в том, что перед каждым очередным стравливанием определяют количество травы основного запаса или отавы. Для этого на каждой делянке скашивают косой или малогаборитной косилкой одну–две полосы общей площадью 10–20 м2 или 4–8 учетных площадок размером не менее 2,5 м2 (1·2,5 м) каждая. Скошенную массу сразу взвешивают и отбирают образец для определения влажности, ботанического и химического состава. После стравливания учитывают остатки травы в загоне укосным методом. Это дает возможность установить полноту использования (%) травостоя и рассчитать фактический рацион животных, а по данным ботанического анализа проб, взятых до и после выпаса, охарактеризовать поедаемость отдельных групп и видов растений.

При зоотехническом учете продуктивности луговых угодий необходимо систематически вести дневник производства молока, живой массы животных, иметь точные сведения о подкормке животных и дополнительной продукции, полученной с пастбищ в виде сена или травы. Используя эти данные и нормативы расхода кормов на получение 1 кг молока, 1 кг привеса, определяют продуктивность пастбищ в кормовых единицах с гектара.

Расчет возможного урожая У (т/га) по оптимальной влагообеспеченности производится по формуле:

(3)

где WBER – запасы продуктивной влаги в полуметровом слое почвы на начало возобновления вегетации растений, м3/га;– сумма осадков за вегетационный период, м3/га;– количество влаги, поступающее в полуметровый слой почвы за счет капиллярного подпитывания, м3/га;– инфильтрация осадков к грунтовым водам, м3/га; КВ – средний коэффициент водопотребления, м3/га.


Запасы продуктивной влаги WBER принимаются равными разности верхнего WНВ и нижнегоWНП допустимых пределов (м3/га).


WBER=10(WНВ – WНП). (4)


При расчете по формуле (4) берутся суммы декадных величин осадков, подпитывания и инфильтрации за весь вегетационный период в миллиметрах и переводятся в метры кубические с гектара. Средние коэффициенты водопотребления КВ 3/сут.), по данным В.Ф. Шебеко, А.Д. Панадиади, Н.Н. Яковенко, следующие: озимая рожь – 1440, яровая пшеница – 1340, многолетние травы (сено) – 480, многолетние травы (пастбища) – 180, ячмень – 1330, овес – 1130, капуста поздняя – 85, капуста ранняя – 82, картофель – 120, морковь – 110, свекла кормовая и столовая – 80, кукуруза (силосная масса) – 60.

При условии использования 2–2,5 ФАР биологический урожай может достигать 80–100 ц/га зерна, 110–120 ц/га сена многолетних трав, 700–800 ц/га картофеля (кормовых корнеплодов). Возможный урожай У (ц/га) по уровню плодородия почв (без учета внесенных органических и минеральных удобрений) рассчитывается про формуле:

(5)

где Б – балл пашни; Г – цена балла, ц/га; К0 – поправочный коэффициент на степень окультуренности почвы, равный 0,7–0,8.


Возможный урожай У (ц/га) по действию внесенных удобрений рассчитывается по формуле:

(6)

где Д – доза минеральных удобрений, кг/га д.в; КУ – коэффициент использования удобрений; СН – запас питательных веществ в пахотном слое почвы, кг/га; КН – коэффициент использования элементов питания почвы растениями; ВН – вынос питательных веществ урожаем, кг/ц. Величины КУ, КН, ВН принимаются по табл. 1.


Таблица 1. Значения коэффициентов КУ, КН, ВН.


Культуры

Подвижный Р2О5

Обменный К2 О

Общий N

КУ

КН

ВН

КУ

КН

ВН

КУ

КН

ВН

Зерновые

0,25

0,15

1,10

0,45

0,41

3,10

0,40

0,35

3,20

Многолетние травы

0,30

0,20

0,75

0,80

0,50

2,40

0,75

0,40

2,50

Картофель

0,20

0,20

0,15

0,50

0,50

0,70

0,70

0,40

0,60


Об экономической эффективности увлажнительных мероприятий на мелиорированных землях можно судить по величине дополнительного чистого дохода, получаемого в результате осуществления этого мероприятия.

(7)

где R – чистый доход, получаемый с единицы площади в результате увлажнительных мероприятий, руб.; Ц – стоимость единицы продукции по действующим закупочным ценам, руб.; Удоп – дополнительный урожай за счет дополнительных мероприятий, ц/га; С – затраты на уборку дополнительного урожая, руб/га.; З – затраты на увлажнение, руб/га.


Для расчета экономической эффективности осушительно-увлажнительных систем можно применять следующие среднемноголетние прибавки урожайности, полученные экспериментальным путем за счет увлажнения мелиорируемых земель (т/га): сено многолетних трав – 1,2–1,8; яровые зерновые 0,3–0,4; картофель, корнеплоды – 3,0–4,0; капуста – 7,0–9,0 [2, 3].

Основная часть

В табл. 2 приведены данные по урожайности сена многолетних трав, полученные на участках с регулированием и без регулирования водного режима на объекте «Средняя Морочь» Минской области.


Таблица 2. Урожайность сена многолетних трав.


Годы

Урожайность, ц/га (участки с регулированием водного режима)

Урожайность, ц/га (участки без регулирования водного режима)

Прибавка урожая, ц/га

1-й укос

2-й укос

1-й укос

2-й укос

1993

63,34

21,83

49,23

19,50

16,44

1994

60,18

20,04

43,06

18,30

18,86

1995

61,94

18,96

46,78

16,80

17,32

1996

65,43

19,73

48,63

17,36

19,17

1997

57,96

23,06

44,87

21,07

15,08

1998

59,05

21,03

47,13

20,63

12,32

1999

62,07

19,04

45,44

17,75

17,92

2000

61,03

18,45

44,09

18,23

17,16


Прибавка урожая сена многолетних трав от почвенного увлажнения за период наблюдений на объекте «Средняя Морочь» (Минская обл.) в среднем составила 1,68 т/га.

Согласно показателям республики стоимость многолетних трав на сено по Брестской области составила 36,1 тыс. рублей за 1 т в действующих ценах [4, 5].

Стоимость прибавки урожая сена с 1 га за счет увлажнения равна:


Ц · Удоп =36,1 · 1,68=60,65 тыс. руб/га.


Финансовые затраты на увлажнение выражаются в заработной плате специалиста за режимными наблюдениями (уровнями грунтовых вод по наблюдательным колодцам, уровнями воды в каналах на водпостах, а также воздействию на затворы подпорных сооружений). Норма нагрузки на 1 регулировщика водоподпорных сооружений – 300–500 га мелиоративной сети [6]. Заработная плата регулировщика подпорных сооружений составляет 300 тыс. рублей в месяц, исходя из: оценочной стоимости работ по увлажнению – 8 тыс. руб/га. Работа сезонная – 8 месяцев; затраты на уборку дополнительного урожая составляют 20, 5 тыс. руб/т [7, 8].

Приняв прибавку урожая от приемов увлажнения равной 1,68 т/га, получаем затраты на уборку дополнительного урожая с 1 га.


20,5 · 1,68=34,44 тыс. руб/га.


Чистая прибыль от проведения увлажнительных мероприятий на 1 га многолетних трав (сено) составит:


R =60,65 – 34,44=26,21 тыс. руб/га.


Объект «Кривинка» Витебской области. На опытном участке объекта «Кривинка» на поле регулирования №2 возделывались травы первого года перезалужения, а на поле регулирования №1 возделывались многолетние травы на семена. В этом случае для расчета экономической эффективности применима среднемноголетняя прибавка сена на данном объекте – 1,33 т сухого вещества (1996–2001 гг., т.е. прибавка урожая при шлюзовании на фоне осушения закрытым дренажем) [3].

Согласно экономическим показателям по республике стоимость многолетних трав на сено по Витебской области составляет в действующих ценах 36,1 тыс. рублей за 1 т.

Стоимость прибавки урожая сена с 1 га за счет увлажнения будет равна:


Ц · У=36,1 · 1,33=48,0 тыс. руб/га.


Финансовые затраты на увлажнение изложены выше. Приняв прибавку урожая от приемов увлажнения равной 1,33 т/га, получаем затраты на уборку дополнительного урожая с 1 га.


20,5 · 1,33=27,3 тыс. руб/га.


Чистая прибыль от проведения увлажнительного шлюзования 1 га многолетних трав (сено) составляет:


R=48,0 – 27,3=12,7 тыс. руб/га.


Заключение

Представленные выше данные свидетельствуют о том, что на тех участках, где осуществлялось регулирование водного режима, прибавка урожая была значительна, следовательно, данные мероприятия являются позитивными. Об этом свидетельствует и получаемая чистая прибыль от проведения увлажнительных мероприятий, хотя при расчете чистого дохода учитываются затраты на уборку дополнительного урожая и затраты на увлажнение.


Литература


1. Саплюков, Ф.В. Указания регулирования водно-воздушного режима почв на осушительно-увлажнительных системах при выращивании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям / Ф.В. Саплюков [и др.]. Минск: Бел.НИИМиВХ, 1997. 75 с.

2. Чижик, А.И. Продуктивность сенокосов на торфяных почвах в условиях Белорусского Поозерья при управлении водным режимом / А.И. Чижик, А.В. Копытковских. Резервы повышения продуктивности кормовых угодий в республике Беларусь / А.И. Чижик, А.В. Копытковских. Горки, 2002 г.

3. Гусаков, В.Г. Рациональное использование ресурсного потенциала – основа интенсификации и эффективности кормопроизводства / Весцi НАН Беларусi. 2004. №3.

4. Шуляков, Л.В. Регулирование водного и воздушного режима почв / Л.В.Шуляков // Почва – Удобрение – Плодородие: материалы Междунар. науч.-произв. конф. / Минск. 1999. С. 69.

5. Гулюк, Г.Г. Оценка влияния мелиоративных систем на сопридельные территории / Г.Г. Гулюк, К.К. Жибуртович // Вестник БГСХА. 2004. №4. С. 73–76.

6. Афанасик, Г.И. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации / Г.И. Афанасик [и др.]. М: Технология, 2000.

7. Афанасик, Г.И. Указания по комплексному регулированию водно-воздушного, теплового и пищевого режимов при выращивании сельскохозяйственных культур на мелиорированных торфяных почвах / Г.И. Афанасик, И.С. Шабан [и др.]. Минск: БелНИИМ и ВХ, 1978. 20 с.

8. Касьянчик, С.А. Водно-физические свойства почв, развитых на моренных суглинках Белорусского Поозерья / С.А. Касьянчик, А.М. Котович, Л.В. Круглов [и др.] // Почва – Удобрение – Плодородие: материалы Междунар. науч.-произв. конф. / Минск, 1999. С. 24.


УДК 624.137:626.8


В.М. ЛАРЬКОВ, В.В. ЛАРЬКОВ


КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ГРУНТОВЫХ ВОДОПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

КАМЕННОЙ НАБРОСКОЙ ЛЕНТОЧНОГО ТИПА


(Продолжение. Начало в №4 2009)


В статье дано конструктивное, расчетно-методическое и технико-экономическое обоснование крепления откосов грунтовых водоподпорных сооружений, подверженных воздействию водного потока. Приведены результаты экспериментально-теоретических исследований предложенной конструкции. На примере реального объекта – строительства инженерной защиты польдерной системы в пойме р. Горынь – показана возможность эффективного практического использования объемно-пространственных конструкций для создания гидротехнических сооружений. Представленные в данной статье материалы являются продолжением работы [11].

The article presents constructive, calculating-methodical and technical-economic basing of strengthening slopes of ground water-support constructions, subject to the force of flowing water. We have presented results of experimental-theoretical research into suggested construction. On the example of a real object – engineering protection of polder system in the flood-lands of the river Goryn – we have shown possibility of efficient practical use of three-dimensional constructions for creating hydro-technical objects. The data presented in the article are a continuation of the work [11].


Введение

Акватория водного объекта, прилегающая к откосам плотин и дамб, к склонам речной долины, в которой формируется поток со значительными транзитными расходами и скоростями, относится к русловому типу со всеми характерными русловыми процессами. На этих участках продольные волновые и транзитные течения являются основными факторами, влияющими на интенсивность деформации и формирования профиля откоса сооружения и русла водотока.

Процессы водной абразии откосов и переформирования береговой линии до полной ее стабилизации могут происходить в течение продолжительного периода и нередко приводят к деформации тела сооружения, созданию техногенной обстановки на водном объекте и прилегающей территории.

Цель исследований – предложить конструктивное и методологическое обоснование ресурсосберегающего устройства крепления из каменной наброски ленточного типа в качестве альтернативы бетонному креплению для защиты откосов грунтовых водоподпорных сооружений, берегов и склонов от гидродинамического воздействия потока.

Анализ источников

В опубликованной работе [11] приведены аналитические материалы о конструкциях и условиях применения крепления различных типов крепления и защиты откосов грунтовых сооружений от волнового воздействия. Указано, что в гидротехнической практике для упреждения водной абразии напорных откосов грунтовых сооружений, берегов рек и каналов применяют различные профили откосов и различные типы их защиты и крепления. Наиболее широко применяют крепления из бетона и железобетона бетона, каменной наброски и отмостки, асфальтобетона, габионное и биологическое крепления [2, с. 211–222]; [3, с. 34–36]; [4, с. 318–355, 676–689]; [5, с. 72–78]; [8, с. 141–160 и др.]. Отмечено, что по гидромеханическому принципу, применяемые системы защиты откосов можно выделить в следующие основные группы: пассивного действия; механической защиты; гидродинамического (реактивного) действия; комбинированного действия.

Согласно результатам экспериментально-теоретических исследований [11] установлено, что одним из наиболее эффективных методов защиты откосов является комбинированный гидродинамический метод взаимодействия потока и конструкции. В качестве альтернативных вариантов был рассмотрен ряд новых технических решений, а также известные простейшие типы – боны и полузапруды [4, с. 676–689]; [5, с. 72–78 и др.]. В данной работе приведены результаты исследований одного из наиболее экономичных типов защиты берегов прудов и водохранилищ, откосов плотин и оградительных дамб – объемно-пространственное каменное набросное крепление ленточного типа.

Методы исследования

При изучении эффективности и обоснования конструктивных параметров предлагаемого типа крепления использованы общепринятые экспериментально-теоретические методы гидравлики и гидромеханики, приборы и оборудование, применяемые в экспериментальной практике. Экспериментальные исследования основаны на физическом моделировании откосов грунтовых сооружений, защитного устройства и гидродинамических процессов с использованием размываемой модели. Оценка эффективности и определение параметрических характеристик защитного устройства осуществлялась на основе результатов исследований водной абразии по критерию относительной устойчивости откоса размыву:


ηm = mус / m0, (1)


где mус – коэффициент заложения волноустойчивого откоса, защищенного каменной призмой ленточного типа; m0 – коэффициент заложения волноустойчивого откоса без крепления и защиты.


Исследования проводились на базе лаборатории «Использования и охраны водных ресурсов», лаборатории ГТС МСФ УО БГСХА [11].

Основная часть

Волнозащитная каменно-набросная призма. Предлагаемый тип крепления является разновидностью крепления откосов каменной наброской. Отличительная его особенность состоит в том, что оно выполняется не сплошной одеждой, а в виде ленточно-ромбовидной призмы, по аналогии крепления «в клетку» [2]. По технологии производства работ и конструктивному признаку призма относится к каменно-набросной конструкции.

Работоспособность каменной призмы как защитного устройства зависит от эффективности взаимодействия волнового и транзитного потока с устройством, т.е. от интенсивности гашения динамического воздействия на грунтовое сооружение. Гашение водной энергии происходит в результате соударения волны с призмой от влияния сил сопротивления при проникновении потока в тело устройства и растекания и изменения направления потока в плане при набегании на наклонные косорасположенные призмы. Кроме того, процесс взаимодействия сопровождается инфильтрацией части волнового расхода в каменную призму. При откате волны фильтрационный поток дренируется по наклонной ленточной призме в нижний бьеф, освобождая тем самым пористую часть призмы для приема воды следующей волны.

Методика расчета крепления откосов. Надежность и эффективность крепления откосов ленточного типа следует рассматривать в режиме одновременного на него воздействия транзитного потока (угонной скорости) и ветровой волны.

При методическом обосновании крепления необходимо определить:

– гидродинамическую эффективность такого устройства;

– гидравлические характеристики конструкции;

– геометрические параметры крепления;

– состав каменной наброски.

Геометрическую форму и конструкцию крепления принимают на основе результатов методических опытов по изучению эффективности или работоспособности данного типа крепления. Эти материалы изложены в [11].

Лента клетки представляет собой каменную призму, состоящую из двух каменно-набросных частей, выполненных в виде трапеций: 1 – верховую волнобойную и 2 – низовую дренажную. Верховая трапеция возводится выше поверхности откоса на высоту Cв. Низовая трапеция заглубляется ниже поверхности откоса на глубину Сн и возводится в траншее по слою антисуффозионной подготовки 3, выполненной из фильтрующего материала – иглопробивного геотекстиля.





Рис. 1. Конструкция волнозащитной призмы:

1 – верховая волнобойная призма; 2 – низовая дренирующая призма;

3 – антисуффозионная подготовка из иглопробивного геотекстиля.


Определение гидромеханической эффективности защитного устройства. Гидромеханическая эффективность является основной характеристикой целесообразного практического применения предложенного каменно-набросного крепления ленточного типа. В качестве определяющего критерия, или критерия эффективности, был принят относительный коэффициент устойчивости откоса.

Для определения значений коэффициентов заложения m0 и mус были проведены системные методические лабораторные опыты. Исследования проводились при различной глубине потока, при различных параметрах волны и каменной призмы (рис. 2).





Рис. 2. Гидродинамическая модель волнозащитной каменной призмы.


Экспериментальные исследования показали, что эффективность каменной призмы можно обеспечить при неполной аккумуляции волнового потока каменной призмой. Часть волнового расхода после гашения кинетической энергии волны и трансформации эпюры скоростей направляется обратным током навстречу очередной волне и тем самым уменьшает динамическое ее воздействие на откос. Результаты этих исследований обработаны в виде зависимости mуст/ m0 = f (CB/hB) и представлены на графике (рис. 3). Этот график наглядно отображает гидромеханическую эффективность волнозащитной призмы, т.е. показывает влияние геометрических параметров (Cв) призмы на динамику формирования волноусточивого профиля грунтового откоса (mуст) в зависимости от параметра волны (hв) и водно-физических свойств (m0) грунта-заполнителя карты откоса.





Рис. 3. График mуст/ m0 = f (CB/hB).


Определение водоприемно-отводящей способности призмы крепления. Экспериментальные данные показали, что эффективность каменной призмы можно обеспечить при неполной аккумуляции волнового потока каменной призмой. Часть этого расхода после гашения энергии волны и трансформации эпюры скоростей следует соответственным путем направить обратным током навстречу очередной волне и тем самым уменьшить ее физическое воздействие на откос.

Следовательно, волнобойная призма должна обеспечить гашение энергии не всей, а наиболее динамичной части волны.

Поскольку снижение динамического воздействия волны на откос зависит от величиины отбора и отвода части волнового потока в нижнюю прибойную зону призмы, ее фильтрующая способность должна отвечать условию:


Qпр = Qв = Qф. (2)


Гидравлическую способность призмы можно выразить формулой ленточного каменного дренажа:


Qф = ωпр ∙ К ∙ Iх (3)


или по формуле неразрывности потока:


Qф = ωпр ∙ Vпр, (4)


где ωпр – площадь рабочего сечения (объема) призмы; Kф – коэффициент фильтрации; I – градиент или гидравлический уклон призмы; х – показатель степени, характеризующий режим движения фильтрационного потока, для турбулентного режима х = 0,5 [4].


Для каменной наброски можно рекомендовать [2] значение Кф = 0,05-0,1 м/с.

С некоторым приближением среднюю скорость фильтрации можно определить по формуле Шези в следующем обобщенном виде [8]:

(5)

где С0 – обобщенный коэффициент Шези, зависящий от размеров камней, их формы и структуры укладки; р – порозность (пустотность) наброски; D - диаметр камня, приведенного к шару, в см; J – гидравлический градиент.


Величину коэффициента С0 рекомендуется определять по формуле:

(6)

Волновой расход (прибойный) Qпр. можно выразить через удельный объем наиболее динамичной зоны волны Wв и период волны (рис. 1):


Qвол = Wв ∙ τ, (7)


где Wв – расчетная площадь (эпюра) волны; τ – период волны, с.


Учитывая степень достоверности гидрологических данных, форму и параметры призмы и волны можно принять:

(8)

Согласно работам Н.Н. Джуновского, П.А. Шанкина зона максимального воздействия составляет

(9)

Согласно [3; 6] принимать в расчетах

Определение геометрических параметров призмы. Основным геометрическим параметром волнозащитного является рабочий его объем ωпр, который использовался для определения физических параметров призмы.

Решая совместно (8) и (9), имеем:

(10)

Тогда расчетный расход призмы будет равен:

(11)

В результате преобразований (9), (10) и (11) определяем удельный рабочий объем призмы:

(12)

Используя зависимость (12), определяем параметры нижней призмы каменной наброски, в частности ее возможное заглубление Сн (рис. 1). Эти данные приведены в таблицах (1–3).

Практические рекомендации по определению состава каменной призмы. Призма выполняется из несортированного камня. Для такого типа крепления определяют два характерных диаметра фракций: наименьший, т.е. устойчивый внутрислойному перемещению при воздействии прибойной волны, Дм, и расчетный или наибольший, приведенный к шару диаметром Дб, который создает пространственную опорную решетку всего крепления.

При этом несортированная наброска должна иметь следующий фракционный состав: фракция Дб должна составлять не менее 50%; фракция Дб = Дм должна составлять 25%, фракция Дб < Дм не более 25% всей массы.

В результате проведенных опытов установлено, что на эффективность и фракционный состав волнозащитной призмы существенное влияние оказывает направление фронта волны. В случае косого подхода размеры камня рекомендуется определять по методике расчета крепления судоходных каналов. По этой методике наименьший расчетный диаметр рекомендуется определять [2] по формуле:

(13)

где с – гидравлический коэффициент сопротивления, принимаемый 0,2; mп – полость волны 1%-й обеспеченности, принимаемая для водоемов равной 7; ρв и ρк – соответственно плотность воды и камня.

Максимальный расчетный диаметр камня определяют по формуле:

(14)

Минимальную высоту каменной призмы рекомендуется принимать не менее 3 Дм.

Применение противоволновой защиты из каменной набросной призмы позволило существенно уменьшить материальные и энергетические затраты на возведение уникального водозащитного объекта на Полесье.

Заключение

1. Каменное набросное крепление ленточного типа относится к объемно-пространственным многофункционального действия конструкциям, рекомендуемым в качестве эффективной защиты откосов грунтовых сооружений от гидродинамического воздействия потока.

2. Для определния рациональной формы и параметров ленточного крепления предложено научно-методическое и расчетно-пространственное его обоснование.

3. Практическая реализация данной инновационной технологии, как и любого нового технического решения, требует грамотного проекта производства работ.


ЛИТЕРАТУРА


1. ТКП 45-3.04-8-2005 (02250). Мелиоративные системы и сооружения. Минск: Минсктиппроект, 2006. С. 28–31.

2. Гидротехнические сооружения: справочник проектировщика / под ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.

3. Ляпин, А.В. Опыт проектирования габионных берегоукрепительных сооружений / А.В. Ляпин, Н.М. Кошкин // Водохозяйственное строительство. 2007. №5, С. 34–36.

4. Гришин, М.М. Гидротехнические сооружения / М.М. Гришин. М., 1962. С. 565–583.

5. Williams, R.G. Wave refraction and diffraction in a caustic region: a numerical solution and experimental validation / R.G. Williams, J. Darbyshire, P. Holms // Proceedings Institution of Civil Engineers. 1980. Port 2. Р. 72–78.

6. Шарп, Д. Гидравлическое моделирование / Д. Шарп. (пер. с англ.), М.: Мир, 1984. 280 с.

7. Кожевников, М.П. Гидравлика ветровых волн / М.П. Кожевников. М.: Энергия, 1972. 258 с.

8. Васильченко, Г.В. Воздействие потока на мелиоративные и водохозяйственные сооружения / Г.В. Васильченко. Минск: Ураджай, 1985. 174 с.

9. Ларьков, В.М. Моделирование размыва русла за водосбросными сооружениями с учетом критерия размывающей способности потока / В.М. Ларьков // Водное хозяйство и гидротехническое строительство. 1986. Вып. 15. С. 73–78.

10. Ларьков, В.М. Моделирование и исследование гидротехнических сооружений, гидравлических и русловых процессов / В.М. Ларьков, В.В. Ларьков // Гидротехнические сооружения: лабораторный практикум. Горки: БГСХА, 2007. С. 4–19.

11. Ларьков, В.М. Защита грунтовых сооружений от воздействия волн и транзитного потока каменной наброской ленточного типа / В.М. Ларьков, В.В. Ларьков // Вестник БГСХА. 2009. №4. С. 145–151.


УДК 332.3:631.438]:330.05