книги из ГПНТБ / Степанов, П. М. Гидротехнические противоэрозионные сооружения учебник

пересеченной местности (И. Д. Брауде) длина склонов колеблется от 100 до 300 м; в районах с малой расчле­ ненностью местности длина склонов достигает 1000 м

и более. Крутизну склонов принято обозначать в граду­ сах.

Склоны делятся на теневые и освещенные. Теневые ориентированы на север, северо-запад, северо-восток и восток. Остальные склоны относятся к освещенным.

Рельеф —один из основных факторов, определяющих

развитие эрозионных процессов. Установлено, что вод­ ная эрозия почв, опасная для землепользования, начи­ нается при раличных уклонах земельных площадей, в зависимости от характера почв. Например, суглинистые

одинаковых условиях, тем больше почвы смывается с его поверхности. Так, по данным С. С. Соболева (Поч­ венный институт АН СССР), смыв в год со светло-се­

рых лесных почв в Тульской области со склона длиной

400 м достигает 19 м3 с 1 га, со склона длиной 600 м —

25 м3 с 1 га (при уклоне местности 3°). Профиль склона

играет также немаловажную роль в водно-эрозионных процессах. При одной и той же длине на выпуклых склонах эрозия проявляется в значительно большей сте­ пени, чем на вогнутых.

На склонах с выпуклыми профилями с увеличением

10

В то же время при вогнутом профиле смыв по длине склона часто не только не нарастает, но и снижается и даже прекращается, и продукты эрозии в нижней части склона начинают выпадать из несущего их водного по­ тока и отлагаться на поверхности склона. Иногда склоны бывают смешанного профиля: выпукло-вогну­ тые, то есть сначала склон имеет выпуклый профиль, а затем вогнутый. В этом случае поверхностный поток воды, стекающий по склону, сначала наращивает ско­ рость по пути движения, смывая все больший слой поч­ вы. Переходя на вогнутую часть склона, поток постепен­ но замедляется, его размывающая способность снижа­ ется, и в конце вогнутой части склона может наступить аккумуляция частиц смытой на вершине склона почвы.

При наличии растительности роль рельефа снижает­ ся, и первенствующее значение уже принадлежит густо-

почв имеет экспозиция склона, то есть его положение относительно солнца. Освещенные склоны быстрее ис­ сушаются весной, поэтому на них плохо приживается

растительность, которая задерживает эрозию. Не слу­

чайно, что эти склоны в первую очередь подвержены эрозии, смыву и отличаются значительной крутизной по сравнению с неосвещенными склонами.

§ 3. ПОВЕРХНОСТНЫЙ СТОК C НЕБОЛЬШИХ ВОДОСБОРОВ

Для устройства простейших гидротехнических

сооружений необходимо иметь данные о поверхностном стоке. Объем воды, стекающей с водосбора, обычно вы­ ражается в кубических метрах (м3), а расход — в куби­ ческих метрах в секунду (м3/с). Чтобы найти эти пока­

затели, надо знать прежде всего площадь водосбора.

можно использовать и другие более простые и достаточ­ но точные способы: палетки, весовой В. Д. Анистарова.

Палетка —это нанесенный на целлулоиде или прозрачной бумаге квадрат, который, в свою очередь,

11

разделен на мелкие квадраты со стороной 1 мм. Для определения площади водосбора палетку накладывают на план или карту и подсчитывают число целых квадра­

тов, четверть квадратов и т. д., которые покрывают водо­ сбор, и находят общее число квадратов. Зная цену де­

ления одного квадрата для карты данного масштаба и общее число квадратов, легко вычислить площадь во­

досбора в квадратных километрах или гектарах (км2 или га).

Весовой способ измерения площади водосбора

В. Д. Анистарова состоит в следующем. Наложив каль­

ку на карту, копируют линию водораздела и таким об­

разом на кальке получают искомую водосборную пло­ щадь в масштабе карты или плана. Далее вырезают кон­ тур этой площади и взвешивают кальку на аналитиче­ ских весах с точностью до 0,0001 г. Зная массу 1 см2

кальки (0,004 г) и общую массу кальки, нетрудно вы­ числить общую площадь водосбора в квадратных сан­ тиметрах, а с учетом масштаба карты в квадратных ки­

12

представляет собой отношение слоя стока за

паводок к слою выпавших осадков и зави­

сит от типа почвы, агротехники, влажности почвы, подстилающих горизонтов, уклона

поверхности и от растительного покрова. Ориентировочно: для супесей A=O,5—0,7, для суглинков A = O,65—0,8 и для глинистых почв k =0,8—0,95;

10 — коэффициент перевода F и х в метры.

Пример. Вычислить ливневый сток с водосборной площади балки Бирючья в районе Харькова. 77=250 га. Почвы суглинистые.

13

К- П. Воскресенскому должен быть уменьшен введением понижающего коэффициента β; для лесостепной зоны К. П. Воскресенский рекомендует принимать β=0,8—0,7,

для степной — β = 0,5.

Пример. Найти объем талых вод 5%-ной обеспеченности с водосборной площади балки Мокрая в районе г. Сальска, на кото­ рой предусмотрены противоэрозионные мероприятия. Приводораз­ дельные склоны не расчленены. Площадь водосбора F=Q км2.

Рис. 4, Карта среднего весеннего стока (в мм) (по Д. Л. Соколов­ скому).

14

15

§ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ

тому, чтобы прекратить развитие эрозии и вместе с тем

устранить причины, ее вызывающие.

Основное назначение противоэрозионного проекта — задержать или рассредоточить по поверхности рельефа

сток ливневых и талых вод и обеспечить водоустойчи­

вость почв.

Проекты противоэрозионных мероприятий должны быть экономически эффективными.

Наибольшей экономической эффективности противо­ эрозионных мероприятий можно добиться при интенсив­ ном и рациональном использовании всех угодий с пол­ ным прекращением эрозионных процессов; восстановле­ нии и повышении плодородия эродированных почв и получении высоких и устойчивых урожаев сельскохозяй­

ственных культур; минимальном отведении сельскохо­

зяйственных угодий под противоэрозионные сооруже­ ния; производительном использовании сельскохозяйст­ венной техники при минимальных затратах капитальных вложений на осуществление проектируемых мероприя­ тий и быстрой их окупаемости.

Противоэрозионные гидротехнические сооружения

проектируются в тех случаях, когда агротехнические и лесомелиоративные мероприятия недостаточно эффек­ тивны; они предназначаются для быстрого и надежно­ го закрепления интенсивно развивающихся оврагов, ко­ торые влекут за собой выход из сельскохозяйственного

использования земельных угодий, разрушение капиталь­ ных сооружений (зданий, дорог, мостов и т. д.).

Процесс составления проекта противоэрозионных гидротехнических мероприятий слагается из трех этапов: подготовительных работ, полевого обследования и соб­ ственно проектирования. '

В период подготовительных работ изучают данные о климатических факторах, способствующих эрозии зе­ мель, состав почв и их физико-химические свойства, со­ стояние и видовой состав растительного покрова, топо­ графические материалы, геологические и гидрогеологиче­ ские условия данной местности, а также бассейновые проекты (схемы) использования водных ресурсов и т. д.

Далее приступают к предварительному обследованию

16

территории, где предполагаются противоэрозионные ме­

роприятия.

В процессе полевого обследования выясняют, име­ ются ли на данной территории гидротехнические проти­ воэрозионные сооружения, уточняют их состояние и

ределяют границы площади водосбора балок и оврагов данного участка, по возможности корректируются геоло­ гические и гидрогеологические данные участка проекти­ руемых мероприятий, предварительно намечают места расположения гидротехнических сооружений и их тем­ пы, определяют необходимость инженерно-технических изысканий, их состав и детальность. В полевых усло­ виях ведется журнал и делается чертеж обследования.

На чертеже полевого обследования в условных обоз­

начениях отмечают: названия оврагов и балок, номера их действующих вершин, существующие и предполагае­

также участков, где необходимы инженерно-технические изыскания.

За основу чертежа принимается топографический план местности в масштабе 1 : 10 000 или 1 : 25 000. Про­ тивоэрозионные мероприятия проектируются на основа­ нии задания на проектирование в одной или нескольких стадиях; стадийность проектируемых мероприятий опре­ деляется действующими инструкциями. При одностадий­

ном проектировании составляется проектное задание.

Исходным материалом для проектирования служит:

задание на проектирование, утвержденное в установлен­

ном порядке и содержащее указания и сведения в соот­ ветствии с инструкциями Госстроя СССР; программа и сметы на изыскания и проектирование, материалы поле­ вого обследования с данными о климате, гидрографии

и других природных характеристиках участка проекти­ рования.

Кроме того, проектировщики должны иметь сведения о прежних проектно-изыскательских работах на данной местности, а также действующие ГОСТы, строительные

-*⅛r-∙

Чёских сооружений на территории, подверженной эро­ зии.

Впроектном задании намечают сроки и местополо­ жение объектов строительства, основные технические решения и технико-экономические показатели.

Впроектном задании следует широко применять ти­ повые проекты, а также повторно использовать наибо­ лее экономически эффективные проекты.

Вслучае необходимости при разработке проектного задания составляют сравнительные варианты для после­

дующей их оценки и выбора наиболее экономичного ре­ шения.

Проектное задание включает следующие разделы:

сводную записку, общую часть, экономическую часть, организацию сельского хозяйства на территории освое­ ния, техническую часть, организацию строительства,

сметную стоимость строительства.

Сводная записка содержит краткие сведения о проектном задании, в частности технические решения и технико-экономические показатели.

Вобщей части приводятся сведения о природных условиях (рельеф, климат, гидрография, гидрология, ин­

женерно-геологические и гидрологические данные, поч­ вы, растительный покров, состояние существующих со­ оружений и т. д.), здесь помещают генеральный план территории с нанесением границ хозяйств-землепользо­ вателей, проектируемых и существующих гидротехниче­

ских сооружений, дорог, лесных полос и т. д.

Кроме того, общая часть содержит характеристики вариантов (если они разработаны) основных техниче­ ских решений и расчеты, обосновывающие технические решения, принятые в проекте.

Вэкономической части приводится анализ капитальных затрат на строительство противоэрозионных гидросооружений и сельскохозяйственное освоение земельных площадей, предусмотренных проектом. Здесь же дается оценка экономической целесообразности и

эффективности строительства и сельскохозяйственного

производства на земельных площадях после их ввода

всельскохозяйственный оборот.

Вразделе организации сельского хозяй­ ства на территории освоения предлагается направле­

ние сельского хозяйства, организация сельскохозяйст­

венного производства, размеры и размещение мелиори­

18

руемых земель и очередность их хозяйственного освое­ ния, размещение севооборотных участков, лесных полос,

лугов и т. д.

Техническая часть включает сведения о запро­ ектированных водозадерживающих валах, вершинных и русловых сооружениях, продольные и поперечные про­ фили их, характеристику и обоснование принятых тех­

нических решений, перечень типовых и повторно исполь­ зуемых проектов с их краткой характеристикой.

В разделе организации строительства при­ водятся общий объем и ориентировочные планы строи­

тельно-монтажных работ с выделением объемов и сро­ ков на строительство наболее крупных сооружений. Сроки строительства устанавливают с учетом сдельно­ прогрессивной оплаты труда рабочих и широкого при­ менения механизации строительных и монтажных работ.

В разделе содержится генеральный план строительства,

обосновываются принятые методы производства работ,

нико-экономические показатели организации строи­ тельства.

Технический проект составляют после подробных изысканий и исследований в районе намечаемого стро­

ительства, которые обусловлены проектным заданием.

Программу и сметы на изыскания и проектирование

составляют по материалам предварительного обследова­ ния на основании Инструкции о порядке составления смет и Сборника укрупненных показателей стоимости Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства.

В техническом проекте разрабатывается один приня­ тый и утвержденный в проектном задании вариант.

Всостав технического проекта входят те же части, что

ив проектное задание, но подробно разработанные и

уточненные с гидравлическими, гидротехническими и статическими расчетами.

Ктехническому проекту прилагаются сметы на основ­

ные объекты строительства, сметно-финансовые расче­ ты на вспомогательные объекты и сводные сметы.

Во многих случаях при проектировании противоэрозионных сооружений технический проект не составляет­ ся, а сразу же после разработки проектного задания изготовляются рабочие чертежи.