1.3. Проектирование мероприятий по защите от подтопления

Для защиты территорий от затопления применяют две принципиально различные схемы обвалования:

- схему общего обвалования;

- схему обвалования по участкам.

При проектировании защиты территории от затопления методом обвалования разрабатываются варианты трасс дамб. Оптимальный вариант выбирается на основании технико-экономического сравнения. Трассы ограждающих дамб проектируются прямолинейно или по плавным кривым. Расположение дамбы по отношению к берегу определяется устойчивостью русла. Обычно дамбы имеют форму трапеции (рис. 1.4). Ее ширина поверху зависит от использования, однако она должна быть не менее 4,5 м, для обеспечения проезда обслуживающего транс­порта при ремонте и в аварийных случаях.

Рис.1.4. Поперечный профиль дамбы обвалования:

1 –верховой (мокрый) откос с креплением; 2 –низовой (сухой) откос; 3 –придамбовый дренаж; а –запас в высоте; в –ширина дамбы по верху; h –высота дамбы

Крутизна откосов со стороны воды (верховой откос) в зависимости от типа крепления, принимается 1:2-1:4, со стороны берега (низовой откос) 1:1,5—1:2, но могут применяться и пологие откосы крутизной 1:20-1:50. На откосах возможно устройство берм шириной 1,5-2,0 м при высоте дамбы более 10 м.

Верховой откос подвержен воздействию воды и льда и должен быть защищен от них посредством соответствующего укрепления. Низовой откос не подвергается таким воздействиям, поэтому может иметь укрепление простейшего типа, например, одерновку поверхности откоса.

Для выпуска воды из обвалованного пространства в водоем устраиваются выпуски - водосбросные трубы и др. Эти водосбросные сооружения располагают в устьях водоотводных канав.

1.4. Расчетные уровни воды и отметки территории

Для защиты территории от затопления необходимо знать горизонт воды, который вызывает затопление. Существуют низкий (меженный) и высокий горизонты. За расчетный горизонт высоких вод принимается отметка наивысшего уровня воды обеспеченностью:

1 % (повторя­емость 1 раз в 100 лет) — для территорий, застроенных или подлежащих застройке жилыми и общественными зданиями;

10 % (1 раз в 10 лет) — для территорий парков и плоскостных спортивных сооружений;

0,5 % (затопление 1 раз в 200 лет) — для особо важных территорий.

При проектировании имеет значение определение отметки гребня дамбы, которое необходимо принимать не менее 0,5 м выше расчетного горизонта высоких вод.

Подъем горизонта воды (ветровой нагон) определяется по местным наблюдениям. При их отсутствии он принимается равным 0,5 м для малых по площади водоемов и 1 м – для больших. Высота наката волны колеблется в пределах 0,4-1 м. Расчетная схема учета воздействия ветровых волн приведена на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Расчетная схема учета воздействия вет­ровых волн

1.5. Укладка грунта в тело дамбы

Дамбы из местных грунтовых материалов возводят насыпкой механизированным способом с помощью машин для земляных работ. Для тела дамб пригодны практически любые грунты, кроме растительных, илистых и плывунных. Грунт, укладываемый в тело дамбы, должен быть уплотнен до заданной проектной плотности.

При насыпке дамб используют в основном грунт из карьеров. Для выявления потребного грунта составляют баланс грунтовых масс.

Необходимый объем грунта V_к (м³) уточняют по формуле:

(1.4)

где V_н – профильный объем грунта, необходимый для строительства дамбы, м³

γ_н – заданная плотность грунта в теле дамбы, кг/м³

γ_е – плотность грунта в естественном состоянии, кг/м³

K_n – коэффициент, потерь грунта при транспортировке (1,02 – 1,025).

Площадь F_к (м²), занимаемая карьером (приближенная), будет равна:

(1.5)

где Н_к – средняя толщина слоя пригодного грунта в карьере, м.

При проектировании карьер в плане принимают прямоугольный с соотношением сторон 2:1.

С поверхности карьера удаляют растительный и другой грунт, непригодный для укладки в защитную дамбу.

Объем растительного V_п (м³) слоя, снимаемого с поверхности карьера рассчитывается по формуле:

(1.6)

где h_п – толщина растительного слоя, м.

Объем непригодного грунта (вскрыши) V_в (м³) для строительства дамбы:

(1.7)

где h_в – толщина слоя вскрыши, м.

При укладке грунта в тело дамбы выполняют 4 операции:

- отсыпка грунта на карты укладки транспортными средствами;

- разравнивание грунта;

- доувлажнение до оптимальной влажности;

- послойное уплотнение грунта катками.

Каждую операцию выполняют на выделенной площадке насыпи, которую называют картой укладки. Расчетную площадь одной карты укладки ( ) определяют по формуле:

, м², (1.8)

где - объем грунта, поступающего на карту за сутки, м³/сут.;

- принятая толщина слоя укладки грунта с учетом свойств грунта и параметров уплотняющей машины, 0,4 м.

Объем грунта, поступающего за сутки ( ) рассчитывают по формуле:

, м³/сут., (1.8)

где Q_а^смена – сменная производительность одного автосамосвала, м³/смену;

N – инвентарный парк автосамосвалов

Для организации непрерывной отсыпки грунта дамбу по высоте разделяют на ярусы укладки, обычно 3 – 4.

1 ярус – 0,25 нд

2 ярус – 0,50 нд

3 ярус – 0,75 нд

Площадь каждого сечения яруса рассчитывается по формуле:

, м² (1.9)

где В – ширина дамбы в каждом сечении, м.;

L - длина каждого сечения, м.

Количество карт в каждом сечении рассчитывается по формуле:

, (1.10)