
книги из ГПНТБ / Регулирование русел лесосплавных рек
..pdfГЛАВА VI
конструкции РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СРЕДНИХ и крупных СПЛАВНЫХ РЕК
§ 25. Классификация регуляционных (выправительных)
сооружений
'Выправительные (регуляционные) сооружения по длитель ности их службы подразделяются на сооружения долговременного
действия, рассчитанные на многолетний срок службы, и на соору жения кратковременного действия, предназначенные для работы в течение одной или нескольких навигаций.
По материалу, применяемому в конструкциях, регуляционные сооружения делятся на тяжелые, полутяжелые и легкие.
Сооружения каждого из этих типов могут быть долговре менными.
Регуляционные сооружения кратковременного действия стро ятся только легкого типа.
Ктяжелым типам относятся сооружения из каменной
наброски, каменно-хворостяные, ряжевые, грунтовые дамбы
скаменно-хворостяным покрытием, свайные.
Кполутяжелым типам относятся различные хворостяные сооружения с загрузкой грунтом, хворостом (двухрядные плетне вые с загрузкой сооружения), фашинно-кольевые, .козловые, каменно-хворостяные, деревянно-фашинные, усиленные камнем,
козлово-решетчатые, грунтовые дамбы с хворостяным покрытием, кустарниковые посадки.
Клегким типам относятся: однорядные плетневые с подко сами и без подкосов, двухрядные плетневые без загрузки, метловые заграждения на козлах, щитоплетневые, щитоплетневые на козлах, ветвистые и метловые завесы, неукрепленные грунтовые дамбы.
По назначению выправительные сооружения делятся на
запруды, полузапруды, дамбы, щитовые сооружения, кольматирующие.
Запрудами называются сооружения, перекрывающие несплав ные рукава, побочневые протоки от берега до берега, имеющие целью полное или частичное (по высоте) преграждение русла.
121
Полузапруды —сооружения, одним концом примыкающие к берегу, а другим — выходящие в русло до границы выправи
тельной трассы. Полузапруды устанавливаются нормально или
под углом к течению. Они предназначаются для размыва русла
до проектных габаритов, предупреждения отложения наносов в пределах сплавной трассы и отложения их в пространствах
между полузапрудами. В условиях неразмываемого русла полу запруды предназначены для водостеснения потока и повышения глубин за счет его сжатия.
Дамбы — сооружения, примыкающие одним концом к берегу и направленные по течению. В плане дамбы могут быть прямоли нейные и криволинейные.
Дамбы делятся на лесонаправляющие, струенаправляющие, струераздельные и стрелки.
Лесонаправляющие дамбы способствуют отклонению леса в желаемом направлении, струенаправляющие — отклонению по тока в желаемом направлении.
Дамбы, совмещающие выполнение обеих этих функций, являются струелесонаправляющими.
Струераздельные дамбы предназначаются для искусственного разделения потока по двум направлениям, а стрелки — плавному сопряжению двух сливающихся потоков (например, в ухвостьях островов, на участке слияния притока с рекой).
Струенаправляющие и лесонаправляющие дамбы часто соеди няются с берегом траверсами.
Траверсы способствуют отложению наносов между дамбой и берегом и предупреждают образование вымоин в сооружении.
Щитовые сооружения предназначены для углубления и за щиты от наносов сплавного хода на перекатах.
Кольматирующие сооружения предназначены для перераспре
деления |
в потоке скоростей и расходов воды и |
удержания, |
а также |
аккумуляции наносов путем создания дополнительной |
|
шероховатости русла. |
мели, созда |
|
При помощи таких сооружений наращиваются |
ются условия для заиления несплавных рукавов и протоков.
По характеру выполнения выправительные работы разделя ются на капитальные и эксплуатационные.
§ 26. Основные части регуляционных (выправительных) сооружений
У выправительных сооружений различают: тело, корень и голову.
Корень предназначен для прочного соединения сооружения с берегом для исключения его обхода рекой.
Голова сооружения — часть, примыкающая к сплавному ходу. Голова делается более прочной, чем тело сооружения. Основные нормативные данные по выбору продольного про
филя сооружений, корневых частей, голов и выпусков тюфяков
122
в основании в зависимости от назначения сооружений приводятся ниже.
Полузапруды. Поперечное сечение полузапруды наиболее часто имеет форму трапеции, что вызвано условиями прочности и
устойчивости сооружений. Практически ширина гребня состав ляет от 1,5 до 4 м. Гребни полузапруд делают с продольным укло ном от берега к руслу. Уклон гребня способствует сосредоточению
потока в пределах выправительной трассы. Величина продольного
уклона колеблется обычно в пределах |
1:50— 1 : 100, но может |
|||
быть и меньше. Гребень должен иметь |
перелом на |
расстоянии |
||
10—15 м от уреза |
низкого уровня, на |
протяжении |
которого до |
|
* |
* |
|
>1 |
|
берегового откоса |
гребню придается уклон |
10 — |
|
Для защиты сооружений от просадок и от подмыва течением
воды при размываемых грунтах дно в основании полузапруд укрепляют расстилочным хворостяным тюфяком. Величина вы пуска должна быть такой, чтобы размыв дна выше и ниже соору жения и у голов не нарушал его устойчивости.
Обычно тюфяк выпускается из-под напорного откоса тела |
|
сооружения не менее чем на 3 м, |
а из-под сливного — не менее 5 м. |
В головной части величина |
выпуска расстилочного тюфяка |
должна быть не менее 5 м.
В некоторых случаях ширину головной части увеличивают в 1,5—2 раза, уширяя ее со сливной стороны.
Корень у полузапруды служит для соединения ее с берегом и предохраняет полузапруду от обхода ее течением. Для этого роют
котлован, и тело сооружения заводится в него. Дно котлована закладывают на средненизком уровне или несколько ниже его.
Длина котлована принимается обычно 4—5 м.
Если берег размываемый, то выше и ниже корня полузапруды его необходимо укрепить. При этом длина укрепления выше сооружения должна быть не менее 10 м, а ниже его— 15 м. При незатопляемых берегах укрепление доводится до уровня на 0,5 м
выше максимального наблюденного уровня, а при затопляемых
берегах — до бровки и, кроме того, еще за бровкой укрепляется полоса шириной 2 м.
Запруды. Поперечное сечение тела запруд большей частью трапецеидальное, но может быть прямоугольное (ряжевые кон
струкции), гребень запруд в средней части горизонтален и возвы
шается на 0,5—1 |
м |
выше среднемеженного |
уровня. У корней |
||
гребню придается |
в |
сторону |
берегов уклон |
1 : |
10—1 :25. Нор |
мальная ширина гребня 4 м. |
Напорному откосу |
придают уклон |
|||
1 : 1,5 до 1 :2, а сливному 1 : |
2 до 1:5. |
|
|
Для защиты основания от размыва и для устранения вредных последствий фильтрации в основание запруд укладывают рассти лочный тюфяк, выпуская его из-под откосов.
Величина выпусков зависит от местных условий — глубины, скорости течения, характера дна, величины возможного подтопле ния снизу и т. п.
123
Среднюю норму выпуска тюфяка можно рекомендовать с на
порной стороны |
шириной 1,5Л, а со |
сливной — от |
3 до 5Л, где |
h — высота запруды. Корни запруд |
устраиваются |
так же, как |
|
у полузапруд. |
струенаправляющие дамбы. Эти |
сооружения |
|
Продольные и |
могут иметь как трапецеидальное поперечное сечение (грунтовые,
каменно-хворостяные конструкции и др.), так и треугольное (козловые конструкции) или прямоугольное (ряжевые кон струкции).
Наружный откос (речной) делается некрутым (1 :2—1 :3), а в некоторых случаях еще более пологим, чтобы противостоять разрушительному действию прижимного течения вдоль дамбы.
Береговой откос делают круче (1 : 1,5— 1:2).
Гребню придают такой же уклон, какой имеет поверхность
реки на протяжении дамбы, благодаря чему, во-первых, гребень затапливается и вступает в работу одновременно; во-вторых, при одновременном затоплении водой пазухи между дамбой и берегом перепад на гребне создается небольшой, что уменьшает разруши
тельное действие переливающейся воды.
В основании продольных и струенаправляющих дамб, если дно
размываемое, укладывают расстилочный тюфяк или хворостяную выстилку, а иногда делают постель из пихтовой лапки.
Выпуск тюфяка со стороны наружного откоса в сторону русла для тяжелого типа сооружений делается не менее чем на 6 м.
Из-под берегового откоса тюфяк выпускают не менее чем на 3 м.
Для полутяжелых типов (например, козловых сооружений)
выпуск хворостяной выстилки со стороны наружного откоса делается 1,5—2 м, а со стороны слива 1—1,5 м.
Для ослабления продольного течения в пазухе между дамбой и берегом (при высоких уровнях) дамбу соединяют с берегом траверсами. Траверсы должны примыкать к дамбе на уровне
гребня. С берегом он сопрягается |
корнем. |
Гребень траверса |
у корня имеет ту же отметку, что и |
корень |
дамбы. Если про |
дольная дамба длинная, то траверс может быть несколько.
Выше и ниже корня берег реки укрепляется, величина укреп ления для тяжелых типов сооружений должна быть не менее
25—30 м. Корень для этого типа сооружений оформляется так же, как и для полузапруд.
Для полутяжелых типов (например, козловых сооружений) вместо врезки в берег часто практикуется примыкание сооруже ния к берегу. Протяженность примыкания должна приниматься
не менее 8—10 м.
§ 27. Выбор типа конструкции регуляционных (выправительных) сооружений
При выборе конструкции выправительного сооружения необхо димо учитывать:
назначение сооружения;
фильтрационные его способности;
124
условия работы (тип реки, скорость течения, глубина реки, характер ледохода, уровенный режим и др.);
наличие строительных материалов;
сезон постройки сооружения; необходимый срок службы сооружения;
возможность механизации строительных работ.
В зависимости от назначения сооружения устанавливается
его тип.
При выборе конструкции выправительных сооружений, помимо соображений, связанных с их назначением, необходимо оценивать их относительную водопроницаемость, которая для различных конструкций колеблется в широких пределах. Водопроницае
мость конструкции приобретает особое значение для малых сплав ных рек, для которых собирание расхода в одном русле имеет часто первостепенное значение.
Выправительные сооружения, применяемые для водостеснения и увеличения глубины за счет сжатия потока на реках с неразмы-
ваемым ложем (каменистым) или трудно поддающимся размыву,
как это имеет место на многих реках Карелии, должны быть глу хого типа, не фильтрующие.
На сплавных реках с размываемым легкоподвижным ложем, где увеличение глубин достигается главным образом за счет раз мыва дна, выбор типа конструкции необходимо производить в зависимости от величины бытового расхода, характера ледохода,
наличия на месте строительных материалов, интенсивности дви жения молевой древесины и места расположения сооружения на
регулируемом участке реки.
При регулировании перекатов полузапрудами меженного дей ствия последние, независимо от их расположения, работают как
водостеснительные сооружения, которые увеличивают скорости течения в пределах трассы и размыв дна.
В этих случаях целесообразно применение глухих конструк
ций, особенно при наличии ледохода и на участках с интенсивным движением древесины.
Не исключается и комбинированное применение полузапруд глухого и сквозного типов. Тогда головное сооружение пре
дусматривается глухой конструкции, а располагаемые ниже по течению — сквозной. Применение сквозных конструкций должно быть обосновано гидравлическим расчетом с целью выявления
величины скорости течения в пределах сплавного хода, которая должна быть более размывающей.
Следует помнить, что регуляционный эффект от полузапруд сквозного типа значительно меньше, чем от полузапруд глухого
типа.
При закрытии несплавных рукавов могут успешно приме няться сквозные конструкции.
Регулирование затруднительных для сплава участков может осуществляться с помощью продольных струелесонаправляющих
глухих и сквозных сооружений.
125
В этом случае до выбора конструкции определяется минималь
ный расход воды, необходимый для обеспечения заданных габари
тов сплавной трассы, Qmin.
Очевидно, что расход с учетом потерь на фильтрацию черев сооружение должен быть равен
Q = ql + Qmin,
где:
I — длина сооружений в м;
q — фильтрационный расход на 1 пог. м дамбы в м3/сек, зависящий от многих факторов, из которых главные:
геометрические размеры поперечного сечения сооруже ния, режим потока в теле дамбы, перепад горизонтов,
структура составляющих элементов дамбы, порозность конструкции сооружения в целом и т. д.
Величина фильтрационного расхода колеблется в широких
пределах: наибольшая — для конструкций из |
каменной наброски |
|
и каменно-хворостяных завес (в начальной |
стадии |
их работы, |
когда поры хворостяного покрытия еще не заилены); |
наименьшая |
для грунтовых сооружений.
Фильтрационные характеристики для различных типов кон струкций регуляционных сооружений могут быть приняты в пер вом приближении по литературным данным (см. Сергутин В. Е., Выбор типовых конструкций лесосплавных дамб, 1958).
В том случае, если бытовой расход воды на сплавной трассе при расчетном режиме более минимального расхода, определен ного по формуле (60), выбор конструкции выправительных сооружений предопределяется ее эксплуатационными качествами и, если по условиям ледохода и пропуска молевой древесины нет
ограничений, может приниматься сквозной.
Если же бытовой расход воды на сплавной трассе при расчет ном режиме меньше минимального расхода, определенного по формуле (60), то в зависимости от местных условий либо преду сматривается комбинированное применение глухих и сквозных конструкций, либо применяются только глухие конструкции, обес печивающие сосредоточение расхода воды на сплавной трассе.
Устанавливая конструкции сооружения, необходимо учиты
вать характер реки. На равнинных реках с извилистым или слабо изогнутым руслом, с устойчивым и среднеустойчивым ложем
широкое применение находят плетневые, каменно-хворостяные
сооружения долговременного и кратковременного действия. На реках с блуждающим руслом и малой устойчивостью ложа,
характерных для горных рек, рекомендуется применять козловые сооружения с хворостяным покрытием, грунтовые дамбы и щитоплетневые сооружения. В этом случае желательным является применение конструкций, содержащих хворост, прора стание которого обеспечивает создание новых, устойчивых берегов и закрепление русла. Для закрепления легкоразмываемой поймы
126
должны широко применяться лесопосадки. В каждом случае
учитываются глубина, скорость течения и характер ледохода.
При выборе конструкции выправительного сооружения должно
учитываться наличие строительных материалов на месте строи тельства.
При наличии на месте камня и хвороста с успехом могут при меняться каменно-хворостяные конструкции (каменно-хворостя ные сланевые дамбы, козловые каменно-хворостяные сооружения,
деревянно-фашинные, грунтовые дамбы с каменно-хворостяным
покрытием и др.).
При отсутствии камня должны применяться хворостяные выправительные сооружения с загрузкой их фашинами, хворо стом, глиной, дерном (плетневые сооружения всех конструкций,
фашинно-кольевые, козлово-решетчатые, неукрепленные грунто
вые дамбы, щитоплетневые, метловые заграждения на козлах, метловые завесы, ветвистые завесы).
Ниже рассматриваются конструкции регуляционных сооруже ний, нашедшие широкое распространение на лесосплавных реках.
Этим не охватывается все многообразие существующих типов
конструкций выправительных сооружений.
Почти не рассматриваются конструкции, широко применяемые на судоходных реках, которые с исчерпывающей полнотой приве дены в разработанном институтом Гипролестранс альбоме [36].
§ 28. Типы конструкций регуляционных
(выправительных) сооружений
Козловая каменно-хворостяная завеса (рис. 1, приложе ние III) * применяется на сплавных реках, протекающих в горных
условиях с малоустойчивым ложем при отсутствии ледохода. Эта
конструкция нашла |
широкое применение на |
сплавных |
реках |
с молевым сплавом |
бассейна р. Уды (приток |
Селенги) и |
отно |
сится к полутяжелому типу сооружений. Являясь сквозной, эта конструкция заиливается и образует новый берег.
Сооружения этого типа применяются в качестве струенаправ ляющих и лесонаправляющих дамб для ограждения отмелей, низ ких затапливаемых пойм и неактивных несплавных протоков при
углах постановки к оси потока, не превышающих 5—10°. Прорастание хворостяного покрытия способствует образова
нию нового, залесенного устойчивого берега. На рис. 28 показана козловая завеса (р. Кудун) после 2 лет эксплуатации.
Козловые завесы на участках с интенсивным молевым спла вом в целях исключения повреждения хворостяного покрытия плывущим лесом, до того как оно прорастет и заилится, должны
обязательно ограждаться со стороны сплавной трассы одноряд-
йым или двухрядным боном, опирающимся непосредственно на
* Чертежи типовых конструкций приведены в приложении III.
127

Таблица 18
Глубина установки
Наименование |
сооружения в м |
||
|
1.0 |
1 |
1,5 |
Русловая часть
Принятые параметры
Ширина выпусков:
со стороны сплавного хода в м....................................... |
|
2 |
2 |
|
с тыловой стороны в м....................................................... |
|
2 |
2 |
|
Козлы, передняя нога: |
|
|
|
|
длина в м.................................. |
•........................................... |
|
5,5 |
5,5 |
диаметр в |
см ...................................................................... |
. |
18 |
20 |
Козлы, подкосы: |
|
|
|
|
длина в м |
.................................................................................. |
|
2,5 |
2,5 |
диаметр в |
см ..... ....................................................... |
16 |
16 |
|
Объем работ на 10 пог. м |
|
|
||
Изготовление и установка опорных козел и укладка продоль- |
2,2 |
2,4 |
||
ных связей из подтоварника в м3 ........................................... |
|
|||
Устройство хворостяного покрытия в м3................................... |
|
14 |
16 |
|
Загрузка хворостяного покрытия камнем в |
м3........................ |
3 |
4 |
Корневая часть
Объем работ на 10 пог. м
Изготовление и установка опор из бревен и укладка продоль-
ных связей из подтоварника в м3 ........................................... |
1,6 |
1,8 |
Устройство хворостяного покрытия в м3................................... |
1° |
12 |
Загрузка хворостяного покрытия камнем в м3........................ |
.3 |
4— |
Ограждения сооружения бонами не требуется. Угол поста |
||
новки к оси потока составляет 5—10°. |
низких меженных |
|
Сооружения этого типа строятся в период |
горизонтов. В основание сооружения укладывается хворостяная выстилка толщиной 30 см. Подкосы в козлах устанавливаются
наклонно под углом 30° к горизонту воды, комлем вверх. На
козлы, устанавливаемые через 2 м вдоль фронта сооружения,
укладываются последовательно чередующиеся слои хвороста тол щиной в верхней части 15 см, в нижней части 50 см и камня тол щиной в верхней части 20 см и в нижней части 60 с-м. Хворост укладывается нормально к бревнам комлями вразбежку. Соору жение примыкает непосредственно к берегу без врезки. Длина
9 Регулирование русел лесосплавных рек Зак. 752 |
1 29 |
|
|
|
|
Таблица 19 |
|
|
|
Глубина установки соору |
|
Наименование |
|
|
жения в м |
|
|
1 |
1,5 |
||
|
|
|
||
На 10 пог. м длины русловой части |
|
|
||
Бревна: |
|
|
|
|
d = 18 — 20 см |
в м3................................... |
|
0,9 |
1 |
d = 16 см в м3........................ |
. : ................. |
0,6 |
0,6 |
|
Подтоварник d = 11 см в м3 . . |
0,7 |
0,8 |
||
Хворост в м3...................................... |
|
................. |
14 |
16 |
Камень в м3 ........................................................... |
|
|
3 |
4 |
Проволока 0 3-мм в |
кг . ............................... ... |
1,2 |
1,5 |
|
На 10 пог. м длины корневой части |
|
|
||
Бревна 0 18 — 20 см в м3.............................. |
. |
0,9 |
1 |
|
Подтоварник 0 11 см в м3............................... |
|
0,7 |
0,8 |
|
Хворост в м3....................................................... |
|
|
10 |
12 |
Камень в м3....................................... |
|
-.................. |
3 |
4 |
Проволока 0 3 мм в |
кг ...................................... |
|
1,2 |
1,5 |
примыкания сооружения к берегу 8—10 м. Длина крепления бе рега ниже оси сооружения 4 м.
Данные объемов работ и материалы, необходимые при возве дении этого типа сооружений, приводятся в табл. 20.
Таблица 20
Глубина установки
Наименование |
сооружения в м |
||
1 |
1,5 |
||
|
|||
Русловая часть |
|
|
|
Принятые параметры |
|
|
|
Ширина выпусков: |
3,3 |
3,7 |
|
со стороны сплавного хода в м......................... |
|||
с тыловой стороны в м . ............................................. |
1,5 |
1.5 |
|
Козлы, передняя нога: |
5,5 |
5,5 |
|
длина в м...................................... ... |
|||
диаметр в см................................................ ... |
20 |
22 |
|
Козлы, подкосы: |
2,5 |
2,5 |
|
длина в см.............. ..................................... |
|||
диаметр в см . ...................... '....................................... |
16 |
16 |
130