Гидротехнические сооружения в вершине оврагов

При небольших расходах воды со скоростью течения до 1 м/с при малых размывах Всесоюзный агролесомелиоративный институт (ВНИАЛМИ) рекомендовал производить выполаживание оврага. Вершину оврага планируют с уклоном не более 5°. Дно образованной балки рыхлят, вносят удобрения, засевают многолетними травами. В вершинах оврагов для предотвращения эрозии устраивают различные водосбросные сооружения, быстротоки, перепады и консольные водосбросы (рис. 102).

Рис. 102. Гидротехнические сооружения в вершине оврагов:

а - водосброс (быстроток); б - перепад; в - консоль

Быстротоки, применяемые при закреплении оврагов, можно устраивать по типу, описанному в Лекциях 6 и 14. Их изготавливают из сборных железобетонных конструкций (см. рис. 44). Как исключение можно применять деревянные быстротоки, при строительстве которых дно (основание) водослива (входная часть, сливной пол и водобойный колодец) и его стенки изготавливают из шпунтовых досок. Срок службы деревянных «вершинных» сооружений 10-12 лет.

При строительстве быстротока необходимо выемку грунта производить строго по профилю будущего водослива. Наличие пустот под дном и возле стенок водослива недопустимо. Ширину быстротока определяют гидравлическими расчетом.

Перепады устраивают при больших уклонах вершинной части оврага. Наиболее распространены ступенчатые перепады. Число ступеней зависит от величины перепада высот в вершине оврага. При высоте перепада до 5-4 м можно применять одноступенчатые, при большей высоте - многоступенчатые перепады. Высоту ступеней и их длину подбирают с таким расчетом, чтобы перепад с минимальным объемом земляных работ вписывался в профиль дна по оси оврага. Иногда применяют хворостяные перепады. Для этого в вершине оврага делают площадки уступами высотой 0,3 м, длиной ступени 1 м. На каждом уступе в траншеи устанавливают два плетня из свежесрезанного хвороста. Траншеи врезают в боковые откосы на 0,5-0,6 м. Площадки между плетнями заполняют смесью глины с навозом, тщательно утрамбовывая. Подготовленные ступени и откосы укрепляют дерном. Деревянные перепады делают также из шпунтовых досок. Наиболее надежными являются бетонные перепады из сборных конструкций (см. рис. 43).

При устройстве перепадов и быстротоков, недопустимы как пустоты под основанием сооружения, так и подсыпка грунта, поскольку при пропуске больших расходов вода, фильтрующаяся под основание, может вызвать частичное или полное разрушение водоспуска.

Консольные водосбросы обеспечивают пропуск воды, поступающей к вершине оврага через водосброс, смонтированный над дном оврага на опорах (рис. 102, в). Входная часть консольного водосброса врезается в вершину оврага, обеспечивая плавный переход воды с водосбора. Далее вода по быстротоку поступает на консоль. Для уменьшения энергии воды и разрушающего действия ее на грунт при падении конец лотка консоли расширяют, что рассредоточивает поток. Место падения воды укрепляют бетонными плитами или камнем.

В настоящее время в качестве вершинных гидротехнических сооружений применяют трубчатые водосбросные сооружения из сборных железобетонных конструкций различного типа.

Донные сооружения

Поступающая в овраги вода даже после закрепления вершины продолжает размыв и углубление оврага, что приводит к обрушению берегов и продолжению процесса эрозии. Для прекращения размыва возводят донные гидротехнические противоэрозионные сооружения. Наиболее распространенными из них являются запруды из различных материалов.

Плетневые запруды. При устройстве плетневых запруд (рис. 103) поперек дна оврага на расстоянии 100-150 м от вершины роют траншею глубиной и шириной 0,5 м, которую заглубляют в откосы оврага не менее чем на 0,7-1,0 м. Через 20-25 см друг от друга в траншею комлем вниз забивают ивовые колья диаметром 5-10 см. Установку кольев начинают от середины будущей запруды, при этом каждый последующий от центрального кол ставят выше на 2 см.

Рис. 103. Однорядная плетневая запруда

1 - утрамбованный насыпной грунт; 2 - плетень; 3 – 0,1L - величина прогиба

Тем самым средняя часть запруды оказывается ниже крайних частей для слива воды. Колья плотно оплетают, начиная со дна траншеи. Верхний ряд плетня закрепляют проволокой. Высота плетневых запруд - 0,5-0,7 м. Плетневые запруды могут устраиваться с одним или двумя плетнями, располагаемыми на расстоянии 0,5 м один от другого с поперечными связями рядов через 1,0-1,5 м.

Запруда должна быть несколько выпуклой в сторону текущей воды к вершине оврага. Стрела прогиба - 1/8-1/10 длины плотины. Для устранения подмыва запруды снизу устраивают водобойную площадку, заглубляя ее в грунт на 0,5 м при ширине вниз по склону, равной 1,5-2 высотам плотины. Водобойную площадку укрепляют хворостом, фашинами или наброской камней. Перед плетнем со стороны движения воды ставят дамбу с двойным откосом и шириной гребня 0,5 м.

Деревянные запруды.При их устройстве поперек оврага забивают ряд свай, к сваям крепят деревянные пластины или доски толщиной 50-60 мм. Перед установкой сваи и пластины просмаливают. Остальные элементы запруд сооружают также, как и элементы плетневых запруд.

Фашинные запруды. В траншею, проложенную также, как и при строительстве плетневых запруд, укладывают фашину, закрепляют кольями и тщательно утрамбовывают. Затем укладывают одна на другую две фашины, образуя стенку высотой 0,5-0,6 м. Сверху кладут прерывистую фашину, образуя отверстие для пропуска воды. Концы фашин тщательно заделывают в откосы оврага. Со стороны устья оврага фашины закрепляют сваями. Остальные элементы запруд аналогичны описанным выше.

Срок службы плетневых запруд 5-6 лет, деревянных - 7-10 лет.

В последние годы начали создавать запруды из с б о р н ы х железобетонных элементов - железобетонных пластин толщиной 10 см, устанавливаемых в столбах с контрфорсами. Высота плотин может достигать нескольких метров. В средней части запруд делают водослив с водобойным полом из таких же пластин, что и стенки запруды.

При наличии материала можно устраивать и каменные запруды.

Расстояние между запрудами можно определить по формуле:

l=h/i, (137)

где l - расстояние между запрудами, м; h - высота запруды, м; i - уклон дна оврага.