13.3. Розрахунок дамб обвалування

Під час проектування дамб обвалування потрібно керуватися тим, що затоплення заплав у повінь і горизонти води між дамбами не повинні перевищувати допустимих значень. Дамби не повинні істотно звужувати русло, бути дуже високими, а також збільшувати швидкість руху талих вод.

При будівництві дамб не повинно втрачатися багато землі, допускатись тривале затоплення території заплави.

Відстань між дамбами або дамбою і високим берегом визначають, виходячи з допустимої мінімальної висоти дамб, витрати річки, ширини заплави, глибини затоплення заплави до обвалування.

Костяков О.М. рекомендував визначати цю відстань таким чином. Спочатку розраховують витрату паводкових вод за формулою:

,

де – витрата води в руслі річки; – площа перерізу; –швидкість води в період повені.

,

де b − ширина заплави, t − висота повені.

Швидкість води в річці знаходять за формулою:

,

де С – швидкісний коефіцієнт за Павловським; – гідравлічний радіус, м; – похил поверхні заплави. Можна вважати, що , тоді витрата паводкових вод дорівнюватиме:

,

де – витрата води в руслі річки до обвалування.

Позначивши відстань між дамбами В, а глибину води після обвалування , де – підпір, який створюється дамбами отримують:

,

де – витрата води в річці після обвалування; – швидкісний коефіцієнт після обвалування; – глибина води в заплаві після обвалування. Витрата води в період паводка до і після обвалування однакова, тобто , тоді:

.

Звідси

;

,

де .

Таким чином, швидкість збільшується тим більше, чим менша відстань (В) між дамбами. Наближено можна вважати, що , тоді швидкість води в річці після обвалування становитиме

.

Підпір, що утворився за рахунок обвалування, дорівнюватиме:

.

Величини і відомі. Тому, задаючись певними значеннями можна визначити . Потім знаходять швидкість і порівнюють із допустимо максимальною швидкістю , яку встановлюють за таблицею 13.1.

Таблиця 13.1

Залежність від структури донного ґрунту

Ґрунт
Мулуватий ґрунт	0,15
Жирна глина	0,30
Пісок	0,45-0,70
Галька з камінням	1,90
Задернована поверхня	1,25
Мощення	2,50-3,00
Кріплення	1,50-2,00

13.4. Процеси водної ерозії, їх вплив на довкілля

Великої шкоди народному господарству завдає водна ерозія. Природні геологічні ерогенні процеси, тобто, змив речовин із підвищень рельєфу в пониззя (поверхнева ерозія), розмив схилів долин і русел (яружна і річкова ерозія) з незапам'ятних часів повільно і розмірено відбуваються на поверхні суші. Звичайно вони мало помітні і їх не можна зупинити. Проте під впливом діяльності людини ці процеси часто інтенсифікуються, набувають небезпечних форм, розвиваються у руйнівні процеси, знищуючи ґрунтовий і рослинний покрив і завдаючи великої шкоди економіці країни і, перш за все, сільському господарству. У такому вигляді вони називаються прискореними (за темпами) або антропогенними (за походженням) процесами. Водна ерозія посилюється безплановим вирубуванням лісів, неорганізованим випасанням худоби, неправильно вибраною або проведеною системою агротехнічних заходів та через інші причини.

Процеси ерозії спостерігаються в усіх країнах світу і завдають великої шкоди. Тільки за останнє сторіччя ерозія знищила на планеті 27 % орних земель, тобто 2 млрд га. Ерозійні процеси дуже розвинені в США, Мексиці, Китаї, Індії, Австралії та інших країнах. Прийнято вважати, що втрата 7 кг ґрунту рівноцінна втраті 680 г хліба. Крім того, продукти ерозії спричиняють значне замулення та забруднення річок і водойм, що потребує великих додаткових матеріальних затрат. Так, щорічно в США з водойм акваторії річкових і морських портів вилучається 570 млн м³ мулу. Вартість робіт з очищення досягає 665 млн доларів.

На розвиток ерозії впливає розорювання земель. В Україні площа орних земель досягла 56 % всієї території, і це найвищий у світі показник, бо в Європі він становить 31 %, Азії – 20 %, Америці – 14 %. Таке хижацьке ставлення до землі зумовило деградацію ґрунтів на 80-90 % орних площ України.

Середньорічні втрати ґрунту від вітрової і водної ерозії становлять нині на рік у Степу – 17,3, Лісостепу – 18,7, на Поліссі – 19,2 т/га. Як результат, за останні 25 років площа змитих орних земель збільшилася на 26 % і досягла 10 млн га. Усього еродовано 16,4 млн га орної землі та 3,8 млн га природних кормових угідь. Якщо ж розміщувати просапні культури на схилах крутизною понад 3°, то з гектара змиватиметься до 500 т ґрунту. Загалом із змитим ґрунтом щороку виноситься 11 млн т гумусу, 0,5 млн т азоту, 0,4 млн т фосфору й 7 млн т калію. Наскільки значні втрати, можна судити з того, що внесенням добрив їх вдається компенсувати лише на 40-60 %. Отже, водна ерозія спричиняє низку негативних явищ:

по-перше, зниження природного рівня родючості сільськогосподарських угідь, що пов'язане із значними втратами гумусу, поживних речовин;

по-друге, накопичення змитого осадового матеріалу у водних об'єктах призводить до того, що багато річок, ставків, водосховищ міліють, знижується їхня продуктивність, ускладнюються умови судноплавства, на мілководдях масово розмножуються малярійні комарі;

по-третє, руйнування залізничних та автомобільних шляхів, що призводить до зростання витрат на їхнє утримання.

Процеси ерозії спостерігаються при похилі 2° і більше. Інтенсивність ерозії встановлюють за такою шкалою:

1. незначний змив – до 0,5 т/га;

2. слабкий змив – 0,5 – 1,0 т/га;

3. середній змив – 1,0 – 5,0 т/га;

4. сильний змив – 5,0 – 10,0 т/га;

5. дуже сильний змив – понад 10,0 т/га.

Характер та інтенсивність водної ерозії зумовлені чинниками, які:

1. зумовлюють і посилюють процеси ерозії (опади, висота схилу);

2. запобігають і послаблюють процеси ерозії ґрунту (інфільтраційні властивості ґрунту, стан його поверхні, протиерозійну стійкість ґрунту);

3. визначають вид ерозії (форма і довжина схилу).

Опади. Інтенсивність ерозійних процесів залежить від кількості опадів та характеру їх виникнення, бо чим більше опадів, тим імовірніші прояви ерозії.

Висота схилу. Вода, яка випала на поверхню суші у вигляді опадів, має певний запас потенційної енергії. Кількість енергії залежить від висоти місцевості.

Інфільтрація води – процес надходження води з поверхні в товщу ґрунту.

За ступенем змитості ґрунти поділяють на:

1. слабозмиті – це ґрунти, в яких змито до 1/3 гумусового шару;

2. середньозмиті – це ґрунти, в яких змито від 1/3 до 2/3 гумусового шару;

3. сильно змиті – це ґрунти, в яких змито понад 2/3 гумусового шару.