Гидротехнические мелиорации лесных земель. Учебно-методическое пособие

шаемого участка. Длина борозд, которые дополняют осушительную сеть, проектируется на основании уклона и расстояния между осушителями в границах 100–200 м.

После расчета расстояния между осушителями и вычерчивания каналов на плане их нумеруют в соответствии с изложенной номенклатурой. Далее подсчитывают длину всей осушительной сети и -от дельных категорий каналов(Ос, С, МК, ЛК, НК), а также площадь осушаемого участка. На основании этих подсчетов вычисляется степень канализации, которая представляет собой отношение длины каналов к осушаемой площади. Ее подсчитывают отдельно для проводящей и регулирующей сети и осушительной сети в целом . Результаты подсчетов заносятся в табл. 1.7.

Рис. 1.3. Основные варианты расположения осушительной сети в зависимости от рельефа:

О – осушитель; С – транспортирующий собиратель; МК – магистральный канал

21

Таблица 1.7

Степень канализации

Размещение осушительной сети в плане. Осушение лесных земель проводится преимущественно сетью открытых самотечных каналов. Осушительная система состоит из следующих элементов:

-регулирующая сеть (осушители, тальвеговые каналы, борозды);

-проводящая сеть (транспортирующие собиратели, магистральный канал);

-ограждающая сеть (нагорные, ловчие, оградительные каналы);

-водоприемники (реки, крупные ручьи, озера);

-гидротехнические сооружения на регулирующей, проводящей

иограждающей сетях;

-дорожная сеть с транспортными устройствами;

-противопожарные и природоохранные устройства(биотехнические мероприятия);

-осушаемые земли.

Расположение открытой осушительной сети в плане определяется:

-типом леса, характером почв и подстилающих грунтов;

-типом и интенсивностью водного питания;

-рельефом и конфигурацией осушаемого участка;

-дорогами, квартальными просеками, расположением соору-

жений.

Порядок проектирования мелиоративной сети следующий:

1) анализируют рельеф участка осушения и намечают располо-

жение основных элементов системы с учетом максимального использования тальвеговых понижений и существующих водотоков;

2)увязывают плановое положение каналов с дорогами и просе-

ками;

3)составляют продольные профили на каналы;

22

4)выполняют гидрологические и гидравлические расчеты;

5)подбирают типовые гидротехнические сооружения, транспортные, противопожарные и природоохранные устройства;

6)намечают производство гидролесомелиоративной системы

ирассчитывают смету затрат.

Назначение и индексация элементов осушительной сети должны приниматься по табл. 1.8.

23

При проектировании планового положения регулирующей сети (рис. 1.4) необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

а) трассы регулирующей сети по возможности должны быть проложены вблизи существующих просек и дорог;

б) расположение регулирующей сети должно обеспечивать поступление в каналы избыточных вод в максимальном количестве и по кратчайшему пути. Для наиболее полного перехвата поверхностных и грун-

В последнем случае регулирующая сеть перехватывает и поток грунтовых вод;

в) сопряжение каналов регулирующей сети с собирателями в плане проводится под углом 60–90°;

г) следует стремиться проектировать двухстороннее впадение регулирующей сети в проводящие каналы;

24

д) тальвеговые каналы должны располагаться по самым низким местам – ложбинам, лощинам, низинам; глубина каналов принимается равной глубине осушителей для данных условий;

е) каналы регулирующей сети должны быть параллельны между собой, а их длина– составлять от 500 до 1500 м в зависимости от условий рельефа и расстояний между собирателями. Минимальная длина осушителей в отдельных случаях может быть равна200–300 м, однако всегда следует стремиться проектировать осушители в пределах квартала, чтобы они не пересекали квартальные просеки.

Проводящие каналы должны обеспечивать удаление избытка воды с осушаемых участков без затопления их в вегетационный -пе риод и пропускать расчетные расходы воды ниже бровок берега. При проектировании таких каналов следует руководствоваться следующими основными положениями:

а) проводящую сеть необходимо располагать по самым низким отметкам поверхности земли с наибольшими глубинами торфа;

б) каналы следует проектировать так, чтобы глубина торфа увеличивалась к устью;

в) проводящая сеть должна обеспечивать сброс воды с территории участка по кратчайшему пути, иметь прямолинейное размещение с возможно меньшим количеством пересечений с дорогами, коммуникациями, линиями связи и электропередач;

г) на участках без лощин и тальвеговых понижений проводящая сеть проектируется в зависимости от удобства размещения в плане регулирующей сети;

д) сопряжение собирателей с магистральными каналами рекомендуется проводить под углом не более60–80° или проектировать закругления радиусом более 10В (В – ширина канала по верху);

е) углы поворота магистрального канала должны быть тупыми (более 90°). Сопряжение его с водоприемником проектируется под углом 45–60°; при большем угле проектируется закругление.

Нагорные каналы проектируются по границе осушаемого участка под острым углом к горизонталям. При ровном склоне такие каналы должны быть сплошными и проходить по границе участка. При поступлении воды на осушаемую территорию отдельными потоками они проектируются прерывистыми – таким образом, чтобы перехватывать эти потоки – и вводятся в ближайшие проводящие каналы. Нагорные каналы проектируются в случаях, когда расход, притекающий с внешнего водосбора больше расчетного расхода регулирующей сети.

Для ограждения осушаемого участка от притока грунтовых или грунтово-напорных вод проектируются нагорно-ловчие и ловчие

25

каналы. К сооружениям на сети относятся мосты, трубы-переезды, перепады, быстротоки, крепления откосов и др. В качестве водоприемников служат реки, ручьи, реже озера, овраги, иногда – подземные водоносные слои; они могут находиться как на осушаемой территории , так и вне ее.

При размещении осушительной сети на болотах следует учитывать глубину торфа. Желательно, чтобы трассы каналов, особенно проводящих, проходили по местам с наибольшей глубиной торфа (там после осушения будет наибольшая осадка), а глубина торфа не уменьшалась к устью каналов.

Размещение осушительной сети должно быть увязано с расположением существующей и проектируемой квартальной и дорожной сетей. При этом необходимо учитывать следующее:

- для более быстрого и качественного осушения дорог и просек на осушаемом участке целесообразно проектировать каналы вдоль дорог и просек, располагая их с верховой стороны(по уклону поверхности) или с двух сторон дороги (на дорогах с интенсивным движением);

- новые дороги целесообразно проектировать вдоль каналов с низовой стороны; в этом случае вынимаемый при рытье канала грунт используется для полотна дороги;

- в целях уменьшения количества труб для переездов, мостов

ипереходов каналы должны пересекать просеки и дороги по минимуму ;

-осушительные каналы должны меньше препятствовать заездам на межканальные полосы.

Размещение осушительной сети обычно начинается с магистрального канала и оградительной сети. В приведенном выше примере (см. рис. 1.4) магистральный канал следует проектировать по основной лощине. Проводящая сеть на остальной территории, где нет ясно выраженных лощин, располагается в зависимости от удобства размещения осушителей и от имеющихся квартальных просек и дорог. Если осушаемый участок небольшой и выраженных лощин ,нетмагистральный канал может отсутствовать.

Осушаемый участок с трех сторон(северной, западной и восточной) огражден от поступления поверхностного стока с вышележащих частей водосбора пятью нагорными каналами. Один из них, НК-2, впадает в осушитель О-1, НК-1 и НК-5 – в собиратели С-1 и С-2, а НК-3 и НК-4 – в магистральный канал МК-1.

Осушители на всем участке расположены под наиболее острым углом к горизонталям рельефа (в соответствии с основным правилом расположения регулирующей сети), параллельно квартальным просекам, с равными расстояниями между ними в пределах квартала или его

26

части между магистральным каналом и просекой. Длина каналов регулирующей сети, как правило, составляет от 500 до 1500 м в зависимости от условий рельефа и расстояний между собирателями. Минимальная длина осушителей может в отдельных случаях быть равна 200–300 м. Уклоны поверхности по оси всех осушителей находятся

вдопустимых пределах.

Вквартале 21 и в северной части квартала 42 осушители направлены с севера на юг, а в южной части квартала 42 – с запада на восток. Осушители О-1–О-5 и О-10–О-11 впадают в собиратели С-1 и С-2 соответственно, остальные осушители (О-6–О-9) – непосредственно в магистральный канал. При таком размещении регулирующей сети собиратель С-1 проектируется вдоль южной просеки квартала21 в направлении с запада на восток, у восточной просеки он под прямым углом поворачивает направо, к магистральному каналу. Короткий собиратель С-2 проектируется вдоль восточной просеки квартала42 в направлении с юга на север с вводом в магистральный канал.

Вдоль собирателя С-1 по квартальной просеке между кварталами 21 и 42 проектируется устройство дороги. С противоположной стороны она подвергается воздействию осушителей О-6–О-11. Разрывы

вканале шириной около10 м обеспечивают заезд техники внутрь квартала 42. Грунт, вынимаемый при устройстве каналов, используется для устройства полотна дороги. Для проезда по просекам и дорогам предусматривается устройство шести труб-переездов.

Вкурсовой работе все запроектированные каналы, дороги и сооружения вычерчивают на плане тушью или черной гелиевой ручкой. Для каждого канала указывается его название и номер. В пояснительной записке необходимо подробно описать, из каких элементов проектируется осушительная система, из каких каналов состоит осушительная сеть, как они расположены на плане. Кроме того, требуется привести основные количественные характеристики элементов осушительной системы (число каналов и их протяженность по видам, протяженность дороги, виды и количество сооружений и т. д.).

Продольный профиль каналов. Наглядное представление о положении любого канала во врезаемом грунте дает его продольный профиль, на котором также проектируются уклоны дна канала.

Основой для построения продольных профилей служит план участка в горизонталях. Проектирование начинается с осушителя, затем создается профиль собирателя, на котором отмечается место впадения осушителей и положение их дна, и проектируется профиль магистрального канала. К построению продольных профилей приступают после того, как запроектируют осушительную сеть в плане.

27

Продольные профили в производственных(рабочих) проектах создаются для всех каналов осушительной сети. В курсовой работе продольный профиль обычно вычерчивается для магистрального канала, одного типичного транспортирующего собирателя и одного осушителя, который впадает в этот собиратель(в соответствии с выданным заданием). Тем не менее можно ограничиться построением продольного профиля одного магистрального канала, впадающего в водоприемник.

Продольный профиль вычерчивается на миллиметровой бумаге в следующих масштабах: горизонтальный – 1:10000, вертикальный – 1:100 или 1:50 (рис. 1.5). Для его построения необходимо знать проектную глубину каналов, допустимые уклоны дна(для проводящей сети – от 0,0003 до 0,005) и отметки поверхности по оси каналов. Если уклоны поверхности не позволяют запроектировать дно канала в указанных пределах, необходимо провести расчет на допустимую скорость. Продольные уклоны дна канала следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить равномерную скорость течения воды по длине или некоторое ее превышение по направлению к устью.

0,45 м,

Рис. 1.5. Продольный профиль магистрального канала

28

Построение продольного профиля канала(ов) проводящей или регулирующей сети начинают с вычерчивания на миллиметровой бумаге семи граф шириной0,5–1,0 см каждая. Названия граф всегда помещают слева. Сначала в графы заносят существующие данные: номера пикетов, расстояния между ними, отметки поверхности земли, глубину торфа и подстилающий грунт. Затем по отметкам горизонталей вычисляют отметки поверхности по оси канала . Для этого на плане по оси канала (для которой строится профиль ) разбивают пикеты через 100 м, начиная от устья.

После по отметкам горизонталей также находят отметкипо верхности на каждом пикете с точностью до0,01 м. Отметки пикетов, расположенных между горизонталями, вычисляют интерполяцией. Например, для определения отметки ПК-3 (рис. 1.6) следует провести через точку пикета линию, перпендикулярную горизонталям.

Рис. 1.6. Определение отметок пикетов, расположенных между горизонталями

Предположим, что длина этой линии равна9 мм, а расстояния от пикета до точекА и В (горизонталей) – 6 и 3 мм соответственно. Превышение расстояния на 3 мм определится как (0,2 · 3) : 9 = 0,07 м, на 6 мм: (0,2 · 6) : 9 = 0,13 м. Вычитая из отметки 25,4 м превышение 0,13 м или прибавляя к отметке25,2 м превышение 0,07 м, получим отметку поверхности ПК-3, равную 25,27 м. Таким способом определяют отметки на каждом пикете.

Вычисленные и записанные в соответствующую отметки поверхности откладывают в выбранном масштабе вверх от верхней графы

29

(линии). Причем ее отметку условно принимают так, чтобы ординаты профиля имели высоту 6–12 см. После того, как отметки всех пикетов нанесены на поле продольного профиля , полученные точки соединяют прямыми линиями. Таким образом строится профиль поверхности по оси канала (см. рис. 1.6).

После этого проектируют дно канала. Оно, по возможности, должно иметь по всей длине одинаковый уклон. В то же время важно, чтобы глубина на отдельных пикетах была как можно меньше (на ± 0,3 м) и отличалась от проектной глубины.

При наиболее простом случае проектирования дна уклонпо верхности по оси канала более или менее одинаковый и находится

вдопустимых пределах. В этом случае вниз от линии поверхности откладывают проектную глубину в устье(нулевой пикет) и вверху (на последнем пикете) канала, полученные точки соединяют прямой линией и определяют уклон дна.

При однообразном, но малом уклоне поверхности по оси канала

вустье глубину канала увеличивают, а в верхнем конце– несколько уменьшают по сравнению с проектной глубиной, чтобы довести уклон дна до допустимого значения. Если профиль поверхности по оси канала резко изменяется по длине, то приходится разбивать его на несколько частей и для каждой выделенной части проектировать дно отдельно, т. е. с разными уклонами.

При очень больших уклонах поверхности земли по оси канала проектируют перепады в виде наклонных лотков(уступов) высотой до 1 м или быстротоки в виде наклонных лотков с уклоном 0,1. Перепады и быстротоки укрепляются плетнем, жердями, досками и др.

После окончательного проведения проектной линии дна каналов приступают к заполнению сетки(см. рис. 1.5) со следующими проектными графами: 1) уклоны дна; 2) отметки дна; 3) глубина канавы. Например, в нашем случае на профиле магистрального канала выделено две части: от ПК-0 до ПК-4 и от ПК-4 до ПК-10+40.

Вычисленные отметки и уклоны дна записываются в соответствующие графы. Отметки определяют с точностью до 0,01 м, уклоны – до двузначных цифр. По разности отметок поверхности земли и дна находится глубина канала на каждом пикете.

После проведения линии дна снова вычисляют отметки и уклоны дна и записывают их в соответствующие графы . Отметки дна на крайних пикетах определяют вычитанием из отметок поверхности глубины канала. На остальных пикетах их находят через уклон дна. Для этого уклон умножают на расстояние между пикетами и полученное пре-

30