10109

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. В. Янченко

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖЕЙ И ВОДООХРАННЫХ ЗОН ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к практическим занятиям и по выполнению расчётно-графической работы

по дисциплине «Основы мелиорации и рекультивации земель» для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Природопользование

Нижний Новгород

ННГАСУ

2016

УДК 626.8 (075.8)

Янченко А. В. Проектирование дренажей и водоохранных зон водных объектов [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / А. В. Янченко; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 119 с.; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-R).

Приведены указания по подготовке к практическим занятиям и по выполнению расчётно-графической работы по дисциплине «Основы мелиорации и рекультивации земель». Рассмотрены вопросы проектирования различных систем дренажей, водоохранных зон водных объектов и последовательность выполнения заданий расчётно-графической работы.

Предназначено для подготовки к практическим занятиям по дисциплине и выполнения расчётно-графической работы «Проектирование дренажей» обучающимися в ННГАСУ по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Природопользование.

© А. В. Янченко, 2016 © ННГАСУ, 2016.

3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………...…… 4

1.ЗАДАНИЯ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ …………. 5

2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖЕЙ ………………………………………. 6

2.3.Кольцевой вертикальный дренаж ………………………………….. 11

2.4.Береговой горизонтальный дренаж (обоснование необходимости

устройства) ……………………………………………………………... 12

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООХРАННЫХ ЗОН ВОДНЫХ

ОБЪЕКТОВ …………………………………………………………………... 13

ПРИЛОЖЕНИЯ …………….………………………………………………….. 16

Приложение А. Бланки и варианты заданий для выполнения

расчётно-графической работы ……………………………... 17

Приложение Б. Справочные материалы ………………………………….. 30 Приложение В. Материалы для выполнения второй части

практических работ ………………………………………… 31

4

ВВЕДЕНИЕ

Инженерная защита территорий от затопления и подтопления представляет собой важную проблему, так как эти явления приобрели в настоящее время значительные масштабы.

Осуществление защитных мероприятий от затопления и подтопления территорий позволяет оставлять на старых местах населённые пункты, промышленные предприятия и другие объекты, и исключает необходимость дорогостоящего их восстановления на новых местах.

В системе инженерной защиты от подтопления в зависимости от природных, гидрогеологических и техногенных (застройки) условий следует применять дренажи: систематические (площадные); головные; береговые; кольцевые; смешанные и другие.

Дренажи берегового, головного, кольцевого, систематического и смешанного типов по конструкции подразделяют на горизонтальные, вертикальные, комбинированные, лучевые и специальные.

Выбор конструкции дренажа следует производить с учётом водопроницаемости грунтов защищаемой территории, расположения водоупора, требуемой величины понижения уровня подземных вод, характера хозяйственного использования защищаемой территории.

Принимаемые при проектировании защитных сооружений нормы осушения должны в каждом конкретном случае обеспечивать положение уровней подземных вод ниже критического уровня.

Охранная зона - понятие родовое, общее, включающее в себя охранные зоны различных объектов: зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения, водопроводов питьевого назначения, водоохранные и рыбоохранные зоны водных объектов, зоны охраны объектов культурного наследия и другие зоны охраны, определяемые в соответствии с федеральным законодательством.

Установление водоохранных зон водных объектов и их прибрежных защитных полос, проведение недорогостоящих природоохранных мероприятий и установление на территории водоохранных зон и прибрежных защитных полос специального режима хозяйственной и иной деятельности является одной из первостепенных задач по охране и восстановлению поверхностных водных объектов, улучшению их гидрологического режима и санитарного состояния.

Работы по проектированию водоохранных зон и закрепление на местности их границ, проведение комплекса природоохранных мероприятий должны выполняться в соответствии с действующим законодательством.

Принятая очерёдность изложения материала учебно-методического пособия отвечает последовательности изучения курса.

5

1. ЗАДАНИЯ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Задания на выполнение практических работ состоят из двух частей. В первой части (в рамках выполнения расчётно-графической работы) требуется рассчитать или обосновать различные типы систем дренажей: горизонтального систематического, головного горизонтального, берегового горизонтального, кольцевого вертикального. Во второй части (на практических занятиях) – запроектировать водоохранные зоны водных объектов.

Первая часть практических работ, выполняемая по индивидуальным заданиям, оформляется отдельно в виде текстовой части в соответствии с требованиями к выполнению текстовых документов (ГОСТ 2.105-95 (в ред. от

22.06.2006)).

Вторая часть – выполняемая на практических занятиях по подгруппам из 5

– 6 студентов с одним заданием на подгруппу, оформляется в виде текстовой части и графической части на листе формата А2 в соответствии с требованиями к выполнению текстовых документов (ГОСТ 2.105-95 (в ред. от 22.06.2006)) и требованиями к проектной и рабочей документации для строительства (ГОСТ Р

21.1101-2013).

Текстовая часть каждой из частей оформляется на стандартных листах бумаги с необходимыми чертежами и вспомогательными расчётными схемами. Каждый чертёж, таблица или график должны располагаться в тех местах текстовой части, где они необходимы по ходу выполнения расчётов и изложения содержания. Все страницы должны быть пронумерованы. В конце каждой из частей должен быть приведён библиографический список включающий источники, использованные в процессе выполнения.

Вприложении А приведены бланки задания на выполнение расчётнографической работы и исходные данные для проектирования или обоснования горизонтального систематического дренажа, головного горизонтального дренажа, берегового горизонтального и кольцевого вертикального дренажа вместе с комплектом индивидуальных заданий. В приложении Б приведены материалы (в виде выдержек из различных источников), необходимые для выполнения расчётов дренажей.

Вприложении В приведены материалы для выполнения второй части практических работ.

Состав и структура второго раздела пособия соответствует учебному пособию «Методические указания и задания для практических работ по курсу «Инженерная мелиорация, комплексное использование водных ресурсов и охрана окружающей среды» для студентов специальности 2904 «Гидротехническое строительство» (Составитель доцент кандидат технических наук Э. Я. Филиппов, М., МИСИ, 1989 г.). В данном пособии актуализированы нормативные ссылки, справочные материалы и разработан комплект заданий для выполнения расчётно-графической работы.

6

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖЕЙ

При проектировании дренажей можно использовать следующую литературу:

1. СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения.

Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003 [Электронный ресурс] : утв. приказом Минрегиона России 30.06.2012 № 274. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Технические нормы и правила. ВерсияПроф.

2. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от затопления и

подтопления [Электронный ресурс] : утв. постановлением Госстроя СССР

19.09.1985 № 154. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Технические нормы и правила. ВерсияПроф.

3. Справочник по гидравлическим расчётам / под. ред. П. Г. Киселева. – М. : Энергия, 1974. – 312 с.

4. Грацианский, М. Н. Инженерная мелиорация / М. Н. Грацианский. – М. : Изд-во литературы по стр-ву, 1965. – 262 с.

5. Правдивец, Ю. П. Инженерно-мелиоративные сооружения / Ю. П. Правдивец. – М. : Изд-во АСВ, 1998. – 208 с.

6. Абрамов, С. К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве / С. К. Абрамов – М. : Изд-во литературы по стр-ву, 1967. – 239 с.

7. Справочное пособие к СНиП. Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях [Электронный

ресурс] – Режим доступа : КонсультантПлюс. Технические нормы и правила. ВерсияПроф.

8. СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 [Электронный ресурс] : утв.

приказом Минрегиона России 29.12.2011 № 635/11 [ред. от 30.12.2015]. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Технические нормы и правила. ВерсияПроф.

7

2.1. Систематический горизонтальный дренаж

Систематический горизонтальный дренаж перехватывает воды, поступающие сверху, с осушаемой площади. Применяется при осушении больших территорий.

При проектировании систематического горизонтального дренажа необходимо определить:

расстояние между дренами L;

положение грунтовых вод после осушения y=f(x); приток грунтовых вод к дрене и коллектору – Qдр. и Qкол..;

диаметры и уклоны труб дрен и коллекторов – dдр., dкол., Iдр., Iкол.;

число круглых водоприемных отверстий на один погонный метр дренажной трубы.

Исходные данные:

-размер и топография осушаемой территории (а х в);

-норма осушения hно;

-коэффициент фильтрации K и интенсивность инфильтрационного питания p;

-гидрогеологические разрезы с указанием глубины залегания водоупора

H и максимального уровня стояния грунтовых вод (hг.в от поверхности земли). Порядок проектирования.

1.Определяют максимальную величину ординаты депрессионной кривой

ирасстояние между дренами.

Расчётное расстояние между дренами должно быть меньше полученного по расчётным формулам и кратное величине большей стороны на осушаемой площадке (рисунок 1).

2. Распределяют элементы систематического дренажа в плане с учётом рельефа местности, подстилающего водоупора, в зависимости от расположения улиц, водоприёмника и отдельных зданий.

При больших уклонах поверхности осушаемой территории дрены целесообразно располагать вдоль горизонталей; при малом уклоне местности это условие необязательно.

При этом коллекторы размещают с расстоянием между ними до 400 м, считая, что длина дрен не должна превосходить 200 м из условия минимального заглубления дрен от поверхности земли.

Расстояние между дренами примерно 40 … 250 м в застроенной части и 20 … 30 м в садах и парках.

Минимальное расстояние дрены и коллектора от здания или края осушаемой площадки может быть определено по формуле [4]

где Нкол – глубина заложения коллектора; hф – глубина заложения фундамента здания; φ – угол внутреннего трения грунта; bк – ширина канавы понизу.

8

Рисунок 1 – Расположение дрен и магистрального коллектора совершенного дренажа: а) план; б) разрез 1 – 1

9

3. Определяется расход воды, поступающий к одной дрене, и расход воды, поступающий в коллектор. Причём для того, чтобы диаметр труб не был преувеличен и коллектор имел достаточное заполнение, его разбивают на несколько участков. Расчётных сечений магистрального коллектора должно быть не менее двух; число впадающих в него с двух сторон дрен до расчётного сечения – не больше 10.

4. Задаются диаметрами труб и уклонами.

Минимальный диаметр дрен принимают 100 мм (из условия возможности прочистки), а для коллектора – 200 мм. Уклоны увязывают с местностью,

обычно Iдр. = 0,003 ... 0,006; Iкол. = 0,001 ... 0,003 [4].

По трассе дренажа предусматривается устройство смотровых колодцев: в местах присоединений; в местах изменения направления, уклонов и диаметров трубопроводов; на прямых участках на расстояниях в зависимости от диаметра труб: 150 мм - 35 м, 200 - 450 мм - 50 м, 500 - 600 мм - 75 м, 700 - 900 мм - 100 м,

1000 - 1400 мм - 150 м [8]. Смотровые колодцы служат для наблюдения за работой, а также для очистки и ремонта дренажа закрытого типа. Кроме того они устраиваются с отстойниками, куда попадают частицы грунта, взвешенные в дренажной воде, препятствуя заилению дрены.

Гидравлические расчёты горизонтальных дренажей включают в себя: определение водоприёмной и водопропускной способности труб, подбор крупности обсыпок. Водоприёмная часть труб горизонтального дренажа устраивается в виде специальных водоприёмных отверстий - круглых или щелевых в стенках (в случае асбоцементных, железобетонных и пластмассовых труб). Необходимо назначить форму и размер отверстий, определить их количество и схему размещения на поверхности трубы. Диаметр круглых отверстий принимают равным 1 - 1,5 см, ширину щелевого пропила - 0,5 - 1 см. В асбоцементных и пластмассовых трубах отверстия просверливают или пропиливают, в бетонных и железобетонных трубах они выполняются одновременно с изготовлением труб. Дренажные обсыпки дренажей подбираются в зависимости от состава дренируемых грунтов в соответствии с

[7].

5. Проверяют правильность выбранных диаметров и уклонов труб. Расчёт водопропускной способности горизонтального трубчатого дренажа выполняется исходя из условия необходимости пропуска всего поступающего в дрену расхода при максимальной глубине наполнения дрены, составляющей не менее: в дренах осушителях - 0,1d, в трубах собирателях - 0,3d, в магистральных коллекторах - 0,5d. При этом дрена не должна работать полным сечением. В трубчатых дренах не следует добиваться полного заполнения их водой, так как максимальная пропускная способность получается при заполнении на высоту 0,95 d , а наибольшая скорость при заполнении на 0,81 d . Практически глубину

заполнения следует принимать не более 0,9 d и не менее 0,6 d . Скорость

движения воды в горизонтальных трубах принимается в пределах 0,15 - 1 м/с. Для трубчатых дрен, уложенных в глинистых грунтах, наименьшая скорость движения воды принимается в пределах 0,15 - 0,2 м/с, в песчаных грунтах - 0,3 - 0,35 м/с [7]. Если указанные условия не выполняются, следует соответственно изменить диаметр или уклон дренажной трубы (см. приложение Б).