13.6. Трасса канала

Выбор трассы канала, т. е. планового расположения его оси на местности, производят исходя из условия, чтобы при допустимых уклонах, скоростях течения, заложениях откосов русла канала, ра­диусов его закруглений и заданной пропускной способности стои­мость канала была наименьшей. Желательно, чтобы общее направ­ление канала в плане было прямолинейным от его начала и до кон­ца. Однако местные условия нередко заставляют отходить от этого. С целью уменьшения объема работ приходится огибать места рез­кого повышения и понижения местности, участки на крутых косого­рах и оползневые районы. Для уменьшения фильтрационных потерь воды из канала стремятся прокладывать его в выемке или полу-выемке-полунасыпи; с этой же целью его располагают в устойчивых и малопроницаемых для воды грунтах. Необходимость организа­ции санитарной зоны вокруг каналов питьевого водоснабжения вы­нуждает при их трассировке избегать населенных пунктов.

При выборе трассы вначале определяют средний уклон канала. Если скорости в нем при этом уклоне отличаются от допустимых (больше, например, неразмывающих или меньше заиляющих и т. п.), канал разбивают на участки с различными уклонами и в наи­более удобных местах намечают сопрягающие сооружения — пе­репады, быстротоки при понижении местности или насосные стан­ции для подъема воды на более высокие отметки. При этом стре­мятся к тому, чтобы этих сооружений на канале было как можно меньше. Уклоны канала по отдельным его участкам выбирают, обеспечивая допускаемые скорости течения, т. е. V_adrn=yiC²R, где/ — продольный уклон канала; V_adm — допускаемая скорость, м/с; С — коэффициент Шези; R — гидравлический радиус, м. Обыч­но уклоны каналов принимают в пределах / = 0,001 ...0,002.

Отдельные участки каналов, имеющие различные направления, сопрягают криволинейными вставками. Их радиус во избежание излишних потерь напора, местного увеличения скоростей (у вог­нутых берегов) и ледовых заторов в зимний период работы кана­ла принимают не менее 5-кратной его ширины по урезу.

Рассмотрев ряд вариантов трассы канала, окончательный ее вы­бор производят на основании технико-экономического сравнения.

401

13.7. Сооружения на каналах

Сооружения на каналах подразделяют на общие, встречающи­еся на каналах любого назначения, и специальные, возводимые на каналах целевого назначения. Ниже рассматриваются сооружения, устраиваемые на каналах водоснабжения, за исключением тех, которые изучаются в специальных курсах (насосные станции, во­доприемники и др.). К таким сооружениям относят: 1) сопрягаю­щие сооружения — быстротоки и перепады, возводимые на участ­ках с резким понижением дна канала; 2) акведуки или мосты-ка­налы, служащие для пропуска воды над препятствием в виде во­дотоков, суходолов и дорог; 3) сооружения для пропуска воды под руслами рек, под дорогами и др., а также для пропуска под кана­лом ручьев, рек и дорог — дюкеры, ливневые трубы и туннели; 4) со­оружения, используемые для регулирования уровня воды в канале (его опорожнения и отключения отдельных участков канала),— регуляторы-переключатели, водосбросы и водоспуски; 5) сооруже­ния, необходимые для регулирования уровня воды в конце канала у водоприемника, — регулирующие бассейны: 6) гидротехнические туннели — водопроводящие сооружения, устраиваемые при резком повышении местности, когда открытая прокладка каналов оказы­вается экономически нецелесообразной.

Сопрягающие сооружения по своим конструктивным решениям и гидравлическому расчету обычно не отличаются от аналогичных со-

Рис. 13.4. Акведук:

l_t з — соответственно входной и выходной оголовки, 2 — лоток; 4 — деформационный шов; 5 — опорные рамы; 6 — сечение стойки рамы

оружений, рассмотренных в гл. 12. Следует лишь отметить, что вы­ходная часть этих сооружений должна иметь ту же ширину, что и канал, следующий за ними.

Акведуки (рис. 13.4) выполняют из монолитного, сборно-моно­литного или сборного железобетона. Реже они бывают металличес­кими. Недостатками последних являются большой расход металла и быстрая его коррозия, что ограничивает их применение. По своим конструктивным особенностям акведуки подразделяют на два типа. В первом из них лоток, по которому протекает поток, не является

402

несущим, и вся нагрузка от него передается на пролетное строение. Во втором — сам лоток является элементом пролетного строения. Сооружения второго типа при малых пролетах между опорами в ряде случаев оказываются более экономичными. При значительных пролетах между опорами и выполнении акведуков из сборного же­лезобетона или арочной конструкции их возводят преимущественно по первой схеме.

Акведук и подходы к нему располагают под прямым углом к пре­пятствию (рис. 13.4), что наиболее целесообразно, и лишь в том случае, когда это невозможно, допускается устраивать подходы криволинейного очертания в плане. Радиус закругления R прини­мают не менее пяти ширин акведука. При этом входной и выходной участки должны быть прямолинейными на длине не менее R.

Живое сечение акведука может быть менее расчетного сечения канала, что достигается путем увеличения уклона дна лотка ак­ведука. Сопряжение акведука с каналом делают плавным и посте­пенным. Возвышение стенок акведука над максимальным уровнем воды в нем назначают в зависимости от максимального расхода в пределах 0,1 ... 0,4 м.

Нижняя часть пролетного строения акведука, расположенного над несудоходным водотоком, должна возвышаться над макси­мальным расчетным уровнем в водотоке не менее чем на 0,5 м. Через каждые 30... 40 м акведук разделяют на секции деформа­ционными швами. Для обеспечения возможности отключения акве­дука от канала на его входе и выходе устраивают пазы для шан-доров.

При проектировании акведуков особое внимание должно уде­ляться изоляции лотка и его сопряжениям с.конструкцией моста и руслом канала.

Рис. 13.5. Дюкер:

/ — канал; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — пазы для шандоров; 4 — двухочковая труба; 5 — бетонная подготовка; г — перепад уровней

Дюкеры (рис. 13.5) устраивают при пересечении каналами рек, ручьев, оврагов, когда их взаиморасположение таково, что невоз-

403

можно или экономически нецелесообразно устройство акведуков. Дюкеры применяют также и при пропуске под каналом ручьев и рек, что предусматривается с целью исключения возможности попа­дания в канал загрязненных или несущих наносы вод.

Дюкеры, как и акведуки, выполняют из сборного или моно­литного железобетона и из стальных труб. Для сборных конструк­ций обычно используют круглые или прямоугольные железобетон­ные элементы [16]. Перед входом в дюкер устанавливают решетку для предотвращения поступления в него плавающего мусора; на входе в дюкер ставят затвор для регулирования расхода в дю­кере и отключения его при аварии или очистке. На выходном участ­ке устраивают пазы для установки шандоров. Для опорожнения дюкера в наиболее низкой его части предусматривают устройство водовыпусков и контрольных люков. Ливневые трубы укладывают в тех случаях, когда уровень мелкого водотока располагается ни­же дна канала, а также для пропуска ливневых вод под каналом. Выполняют их обычно безнапорными (рис. 13.6).

Регуляторы-переключатели (рис. 13.7), сооружаемые на каналах, предназначены для регулирования уровня воды в каналах и вык­лючения и опорожнения отдельных участков каналов.

Необходимость регулирования уровня воды в каналах возни­кает в связи с тем, что по длине канала расход воды, а следователь­но, и уровень ее в канале могут меняться вследствие потерь воды на испарение и фильтрацию или излишнего ее притока. Кроме того, на уровень воды в канале при большом протяжении его прямо­линейных участков оказывают ветровые сгоны и нагоны воды. Особенно большое значение регулирования уровня воды в канале приобретает в начале зимнего периода. Зимой живое сечение ка­нала имеет наименьшее значение, а следовательно, в этот период канал имеет и наименьшую пропускную способность. При необхо­димости обеспечения постоянного расхода воды в канале до уста­новления ледяного покрова необходимо поднять уровень воды в нем на величину, несколько большую толщины льда к концу зим­него периода. Обычно этот уровень является и максимальным рас­четным для определения отметок низа сооружений, возводимых» на канале, и при назначении отметок верха ограждающих канал! дамб. Поддержание постоянного уровня воды в канале целесообраз-1 но и в течение всего года, так как это создает наиболее благо-1 приятные условия работы облицовок канала (с точки зрения тем­пературного режима и выветривания), а также обеспечения воздей­ствия льда лишь на те участки (по высоте) облицовок, где их вы-| полняют наиболее мощными.

Выключение и опорожнение отдельных участков каналов осу­ществляют из необходимости осушения тех или иных участков ка­нала для периодического их осмотра и ремонта или в аварийных ситуациях. Обычно эта задача возникает при прокладке каналов в две нитки.

404

Рис. 13.6. Схема ливневой трубы под каналом:

1—'входной оголовок; 2 — дамбы канала, 3 — русло канала; 4-—дрены; 5-—железобе­тонная ливневая труба

Рис. 13.7. Регулятор-переключатель:

а — план; б —разрез по /-/; / — канал; 2 — камера переключателя; 5 —ось канала; 4— ось ливневой трубы; 5 — затворы; 6 — ливневая труба; 7—'входной оголовок

Регуляторы-переключатели на каналах устанавливают в нача­ле канала, в начале и в конце дюкера, если канал проходит под рекой или дорогой, а также в конце канала перед входом его в ре­гулирующий бассейн водоприемника; на остальных участках ка­нала их сооружают через 2 ... 4 км.

На рис. 13.7 приведен план регулятора-переключателя, постро­енного на канале из двух ниток. Регулятор-переключатель состоит из подземной камеры, где расположены затворы и водоспуск, и

405

здания, в котором установлены механизмы для управления затво­рами. Плоские затворы двустороннего напора установлены на вхо­де каждого канала в камеру регулятора-переключателя и на выхо­де каналов из камеры. Самотечная труба водоспуска, отверстие которой перекрывается тарельчатым затвором, служит для выпуска воды из участка канала в ливневую трубу. Для ремонта камеры ее делят на две части разборным ремонтным заграждением, про­резь для установки которого предусмотрена в перекрытии камеры.

Водосбросы устанавливают для предохранения каналов от пере­полнения. При совмещении их с регуляторами-переключателями в стене последнего располагают водосбросы сифонного типа, вода из которых отводится в ливневую сеть. Иногда водосбросы выпол­няют и на самом канале в виде боковых водосливов.

Гидротехнические туннели, служащие для пропуска воды, мо­гут быть безнапорными или напорными. Иногда безнапорные и на­порные участки туннеля по его длине могут чередоваться. Первые из них обычно имеют подковообразное сечение или сечение со сво­дом и с плоскими подошвой и стенами, вторые — круглое. Тунне­ли выполняются со специальными облицовкой или обделкой. Об­лицовку устраивают при прокладке туннелей в прочных породах для уменьшения шероховатости и водопроницаемости туннелей. В рыхлых и малопроточных породах, когда возможно их обру­шение, необходимо устраивать обделки, способные воспринять гор­ное давление.

Примерами туннелей, построенных для водоснабжения и об­воднения, являются туннель на Сальском канале, Дангаринский ирригационный туннель (длиной 13,5 км), туннели для переброски воды р. Арпы в оз. Севан (общей длиной 50 км) и др.