Гидротехнические сооружения на осушительной сети

Сооружения на открытой осушительной сети подразделяют на три типа: дорожно-транспортные (мосты, трубы-переезды, пешеходные мостики), сопрягающие (перепады, быстротоки, акведуки, дюкеры), регулирующие (шлюзы-регуляторы).

В настоящее время на осушительных системах часто устраивают сооружения из сборных железобетонных конструкций. Однако при осушении отдаленных объектов в труднодоступных местах можно выполнять эти сооружения из древесины.

Мосты строят на водоприемниках и крупных проводящих каналах с расходами воды более 2,0-2,5 м3/с. Их устраивают на свайных, рамно-лежневых или ряжевых опорах.

На водоприемниках целесообразно строить долговечные мосты из сборных железобетонных конструкций. В лесу на проводящих каналах в местах пересечения с дорогами строят деревянные мосты. При ширине канала поверху до 4 м строят однопролетные мосты (рис.39), при ширине от 4 до 8 м - трехпролетные (рис. 40).

Рис. 39. Деревянный однопролетный балочный свайный мост:

1 - верхний настил; 2 - прижимные пластины; 3 - нижний настил; 4 - насадки; 5 - прогоны; 6 - деревянные сваи; 7 - связь поперечной устойчивости; 8 - боковая отмостка

Устройство мостов с четным числом пролетов нецелесообразно, так как в этом случае возникает необходимость забивки свай в середине канала (по его оси), что нарушает режим движения воды в канале, способствует засорению его влекомыми водой предметами, особенно в период половодий и паводков. Чтобы плывущие по воде предметы не скапливались под мостом, прогоны мостов (балки) должны быть подняты над бровками канала не менее чем на 0,3-0,5 м. Ширина мостов принимается не менее 5-6 м.

Трубы - переезды сооружают при расходах воды менее 2 м3/с. Их изготавливают из колец или готовых железобетонных труб диаметром 0,4-1,2 м.

Рис. 40. Сборный железобетонный трехпролетный мост:

1 - железобетонные сваи; 2 - насадки; 3 - сборные железобетонные плиты; 4 - насыпь с дорожным полотном; 5 - перила; 6 - блоки перекрытий

Дно канала в месте укладки трубы тщательно выравнивают с подсыпкой под трубу крупнозернистого песка слоем 30 см. На болотах при глубине торфа до 2 м на месте укладки трубы торф вынимают и вместо него укладывают песок, уплотняя его. При глубине торфа более 2 м трубчатые переезды устраивают на сваях. Если трубу составляют из нескольких секций, стыки их бетонируют, заливают битумом и покрывают рубероидом (рис. 41).

Рис. 41. Труба-переезд под дорогой

Размеры даны в метрах

На концах труб обязательно ставят оголовки толщиной около 0,4 м. При устройстве труб-переездов на болотах следует применять кислотоупорный бетон. Дно трубы располагают на одном уровне с дном канала или несколько ниже его, чтобы труба не создавала подпора воды.

Пешеходные переходные мостики обязательно устраивают в местах пересечения с существующей сетью тропинок. При отсутствии тропинок мостики ставят при впадении осушителей в проводящие каналы, а по каналам - через 200-300 м.

Шлюзы- регуляторы служат для регулирования уровня воды в каналах осушительной сети с целью снижения стока по каналам летом и улучшения увлажнения корнеобитаемой зоны в сухие периоды, а также в противопожарных целях. Наибольшее распространение имеют деревянные шлюзы (рис. 42). При строительстве такого шлюза поперек канала роют траншею, уходящую в сторону от бровок на расстояние 1,5-2 м. Глубина траншеи должна быть несколько больше глубины канала. В траншею укладывают два направляющих бруса, скрепленных по концам болтами, между ними вбивают шпунтовый ряд на глубину не менее 1-1,5 м под дном канала. В средней части шпунтового ряда делают вырез для пропуска воды, закрываемый досками (шандорой), установленными в пазы между направляющими вертикальными брусьями. В нижней части выреза на шпунтовый ряд в паз надевают горизонтальный брус. Для увеличения срока службы шлюза-регулятора его необходимо антисептировать.

Рис. 42. Деревянный шлюз:

1 - шапочным брус; 2 - служебный мостик; 3 - брус-насадка; 4- шпунтовая стенка; 3- направляющие брусья; 6 - сваи

При необходимости сбора воды по шлюзу ее расход можно определить по формуле (50) водослива с широким порогом:

Перепады на осушительных и оросительных каналах (Лекция 14) устраивают открытые, ступенчатые. Они предназначены для уменьшения скорости движения воды на участках с большими уклонами. Перепад может иметь от одной до нескольких ступеней. Бетонные перепады могут быть выполнены из сборных железобетонных конструкций (рис. 43). Входную часть перепада делают в виде раструба в целях рассредоточения потока на входе, принимая длину понура не менее двух-трех напоров. Ширину перепада рассчитывают также по формуле водослива с широким порогом.

Рис. 43. Ступенчатый бетонный перепад:

1 - понур; 2 - стенки падения; 3 - водобойная плита; 4 - выход

Быстротоки (рис. 44) устраивают в виде лотков обычно прямоугольного сечения. Входную и выходную часть, как и у перепадов, делают расширенной для рассредоточения потока и уменьшения вероятности разрушения сооружения. Для перевода скорости движения воды в спокойный режим на выходе из быстротока ставят успокоитель колодезного типа.

Рис. 44. Быстроток из сборного железобетона:

1 - понур; 2 - вход: 3 - сливной пол; 4 - водобойный колодец; 5 - выход

Особенности устройства акведуков и дюкеров рассмотрены в разд. «Орошение».

Контрольные вопросы. 1. Что такое осушительная система? Ее компоненты. 2. Что такое осушительная сеть? 3. Какие существуют методы определения расстояний между осушителями? 4. Для чего применяют зональные коэффициенты при определении расстояний между осушителями? 5. Почему при осушении лесопарков и парков уменьшают расстояния между осушителями? 6. Как учитывается скорость течения воды в каналах при их проектировании? 7. Зависит ли глубина канала от глубины торфа? 8. Как учитывается осадка торфа при проектировании осушительной сети? 9. Как обеспечить устойчивость откосов каналов? 10. Для чего проводят гидрологический расчет каналов? 11. В каких случаях и почему можно проектировать каналы осушительной сети без гидравлических расчетов? 12. Для расходов воды какого периода года проводятся гидравлические расчеты каналов? 15. В каких случаях на осушительной сети строят мосты, а в каких можно использовать трубы-переезды? 14. Какие сооружения устраивают на осушительной сети?

Лекция 7

ДРЕНАЖ

При осушении лесных питомников, парков, скверов, приусадебных участков лесхозов и лесничеств и в некоторых других случаях для удобства использования территории осушение открытыми каналами целесообразно заменять дренажем. Слово дренаж (drainage - англ.) означает осушение. Дрены выполняют в виде водопоглощающих линейных трубчатых полостей, располагающихся на определенной глубине с уклоном для обеспечения отвода воды.

Общие понятия

Для дренажа используют различные материалы (рис. 45), и в зависимости от этого его называют гончарным, пластмассовым, деревянным трубчатым, жердяным, фашинным, каменным. Устраивают также кротовый и щелевой дренаж, не требующий строительных материалов. Наибольшее распространение получил гончарный и пластмассовый дренаж.

Рис. 45. Виды дренажа:

а - гончарный; б - жердяной; в - фашинный; г - деревянный трубчатый; д - каменный; е - кротовый

При строительстве дренажа роют траншеи определенной глубины для укладки дренажного материала (рис. 46). Вода в дрены, также как и в открытые каналы, поступает за счет напора, создаваемого разностью уровней воды в дренах и грунтовой воды между Дренами (см. рис. 31). Дренажная система состоит из дрен разного назначения. Регулирование водного режима осушаемой территории достигается дренами-осушителями. Для поступления воды из дрен- осушителей служат коллекторы, из которых вода поступает в главные коллекторы, а затем в водоприемники. Главные коллекторы, а иногда и простые коллекторы устраивают в виде открытых каналов. Для обеспечения стока воды дрены всех назначений должны иметь определенный уклон.

Рис. 46. Типы дренажных груб:

а, б - гончарные; в, г - пластмассовые; д, е - деревянные

При осушении значительных по площади переувлажненных территорий необходима система дрен (систематический дренаж), включающих дрены-осушители и коллекторы. Осушение отдельных понижений достигается выборочным дренажем, иногда состоящим из отдельных одиночных дрен-осушителей.

Гончарный дренаж

Трубки для гончарного дренажа изготавливают из хорошо обожженной глины. По ГОСТ 8411-74, внутренний диаметр трубок принимается равным 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 250 мм, при длине каждой трубки 333 мм. Трубки могут быть цилиндрической формы или граненые (шести- или восьмигранные). Цилиндрические трубки признаны лучшими, так как при укладке их в траншеи нет необходимости в подгонке граней, что повышает производительность труда и качество работ, особенно при механизированном строительстве. Для осушительных дрен применяет трубки диаметром 50 и 75 мм, для коллекторов и главных коллекторов - трубки больших диаметров.

Строительство дренажа начинается с рытья траншей специальными многоковшовыми экскаваторами (ЭТЦ-202, ЭТЦ-171) или обычными. Дно траншей тщательно нивелируют. Осушительные дрены из гончарных трубок должны иметь уклон от 0,002 до 0,01. При механизированном строительстве необходимые уклоны дна траншеи можно обеспечить копирным устройством. В этом случае над поверхностью почвы вдоль оси траншеи на некотором удалении от нее натягивают копирный трос с заданным уклоном. Движущийся вдоль троса многоковшовый экскаватор, автоматически изменяя величину заглубления, прорывает траншею, дно которой получается параллельным копирному тросу.

Дренажные трубки укладывают в траншею вплотную одна к другой. Вода поступает в дрены через зазоры на стыках дренажных трубок. Во избежание заиления дрен зазоры между трубками обкладывают фильтрующим материалом - стеклотканью, стекловолокном, а при их отсутствии - сфагновым мхом.

При засыпке траншей дренажные трубки сначала засыпают вручную слоем грунта из верхних органогенных, влагоемких, пронизанных корнями растений горизонтов почвы, обладающих лучшей водопроницаемостью. Затем траншеи засыпают грунтом, вынутым экскаватором при их рытье. Для улучшения действия дренажа траншеи засыпают крупным песком (фильтрующая засыпка).