6.4. Изменение режимов водотоков

6.4.1. Изменение режима поверхностного стока в водопропускных сооружениях

При проектировании расположение, отверстия, подводящие и отводящие русла водопропускных сооружений на автомобильных дорогах должны исключать заболачивание территории с верховой стороны насыпей; продолжительное, наносящее вред подтопление сельскохозяйственных угодий, леса, строений и сооружений; размывы, вызывающие эрозию почв ниже водопропускных сооружений. Возможные негативные изменения окружающей среды следует предусмотреть на этапе проектирования водопропускных сооружений.

Оценка нарушения бытового режима водотоков. Время, в течение которого земельные угодья и посевы находятся под водой, является критерием нарушения бытового режима водотоков дорожным водопропускным сооружением.

Данные о продолжительности затопления земель до и после строительства дороги определяют расчетом гидрографов пропуска расчетного паводка в бытовых условиях и трансформации водотока после постройки дороги с последующим построением водомерного графика Н = /(().

Расчет производят в следующей последовательности. – насколько это нужно

1. Определяют время подъема воды, сут, перед сооружением до расчетного уровня по формуле

(6.37)

где X* — коэффициент формы бытового гидрографа; а = (?_с/(?р — коэффициент аккумуляции воды перед сооружением; (?_с, (?_р — соответственно расход в сооружении и приток воды при расчет­ном паводке при вероятности превышения расхода, определяе­мой категорией дороги и типом сооружения, м³/сут; /_п —- продол­жительность подъема уровня в бытовых условиях, сут.

Значения коэффициента формы бытового гидрографа прини­мают в зависимости от коэффициента несимметричности гидро­графа К₅, определяемого по гидрографам рек-аналогов по формуле

(6.38)

где Н_п — слой поверхностного стока за период подъема паводка, м; А_р — суммарный слой поверхностного стока, м:

А,.... 0,20 0,23 0,26 0,30 0,33 0,36 0,38 0,39 0,40 0,41 0,43 X*.... 0,30 0,40 0,50 0,65 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,30

При отсутствии информации на предпроектной стадии допус­кается принимать К_Б = 0,30.

Продолжительность подъема паводка, мин, определяют по формуле

где <7_Р — расчетный модуль максимального стока, м³/км².

Для площади водосбора менее 200 км² при продолжительности дождевого паводка 1 сут и менее

(6.40)где р — коэффициент, если продолжительность дождевого павод­ка рассчитывают в часах — р = 0,28, если в минутах — р = 16,7.

2. Ординаты расчетного гидрографа определяют в зависимости от условий:

в бытовых условиях

после постройки водопропускного сооружения

Абсциссы расчетного гидрографа определяют в зависимости от условий:

в бытовых условиях

после постройки водопропускного сооружения

г — Уг

где У и X — относительные координаты расчетного гидрографа (СП 33-101 — 2003 «Свод правил. Определение основных гидроло­гических характеристик»).

3. По построенному расчетному гидрографу работы водопропуск­ного сооружения ()_с = /(/) строится водомерный график Н = /(/), ординаты которого определяют по таблице водопропускной спо­собности труб или малых мостов 0 = /({)•

Каждому значению расхода на расчетном гидрографе соответ­ствует определенный уровень воды с определенной площадью и временем затопления.

Мероприятия по предотвращению последствий изменения режимов водотоков.

Водопропускные трубы и малые мосты концентрируют водный поток, что может привести на выходе потока из этих сооружений к размывам грунта, образованию оврагов. Профилактические меры заключаются в использовании гасителей энергии потока (водобойных стенок, водобойных колодцев и т.д.).

Для предотвращения заболачивания с верховой стороны дорожного полотна из всех замкнутых пониженных мест поверхностный сток следует отводить водоотводными канавами к водопропускным сооружениям и водотокам или при помощи водопропускных труб перепускать в низовую сторону.

Для предотвращения заиливания водоотводных канав их следует прокладывать с уклоном не менее 5 % , в исключительных случаях - не менее 3 %. При невозможности обеспечения указанных уклонов для предотвращения застаивания воды используют водопонижающие или дренажные сооружения.

В проектах автомобильных дорог и мостовых переходов, располагаемых в зонах распространения легкоразмываемых грунтов и почв легкого механического состава, а также при наличии в непосредственной близости от дороги развивающихся оврагов следует предусматривать мероприятия по предотвращению водной эрозии грунта и борьбе с ней. Выбор мероприятий зависит от крутизны склона, противоэрозионной стойкости почв, скорости и расхода поверхностного стока.

Для предотвращения размывов канавы должны быть укреплены. Тип крепления подбирается по допускаемым значениям скорости течения воды в канавах. При необходимости следует устраивать быстротоки, многоступенчатые перепады, водобойные колодцы и т. п.

Если в непосредственной близости от трассы проектируемой автомобильной дороги имеются овраги, необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению их развития или ликвидации.

Для организованного сброса сточных вод через вершины оврагов применяют быстротоки, многоступенчатые перепады, водобойные колодцы и консольные сбросы. Выбор типа вершинного сооружения зависит от глубины оврага, его расположения относительно трассы дороги, притока сточных вод и др. Для предотвращения развития оврага можно также использовать запруды, донные перепады и пороги, низководные плотины. Такие сооружения частично задерживают поверхностный сток, в результате дно оврага постепенно становится более пологим за счет его заиливания. Закрепление склонов оврагов можно проводить посадкой вдоль них кустарников и деревьев, посевом трав.

При устройстве быстротоков на их конце следует устраивать укрепление, а если его недостаточно - гаситель энергии потока в виде водобойного колодца. При устройстве многоступенчатых перепадов или консольных сбросов выпуск поверхностного стока следует осуществлять на каменную наброску или в водобойный колодец.

Методы расчета и конструкции водоотводных сооружений приведены в соответствующих нормативных документах. В некоторых случаях при пропуске поверхностного стока по оврагу водопропускную трубу целесообразно укладывать на его откосе, устраивая на входе и выходе водобойные колодцы. При этом необходимо учитывать, что такая конструкция способствует заиливанию аккумулирующей емкости с верховой стороны и может быть также использована для создания водохозяйственных прудов.

Приращение объема стока, м³/с, малых потоков определяют по формуле

АУ=Р(аа-ас)Р, (6.41)

где Р - слой осадков, м; аа, осс - коэффициент стока с асфальта (после строительства) и до строительства соответственно, оса = 0,9, ссс = 0,2; Р - площадь участка дороги, м².

Приращение объема стока может достигать 15 % годового стока и должно быть учтено.

Необходимо обеспечить качественные и количественные показатели запасов грунтовых вод. На грунтовые воды негативно влияют сброс сточных вод, аварии, связанные с перевозкой опасных грузов, подпор и понижение уровня грунтовых вод конструкцией дорожной одежды.

Влияние планируемого транспортного сооружения на почву может вызвать изменение фильтровальной и буферной функций по отношению к просачивающейся в почву воде.

Изменения, происходящие в прибрежной растительности водоемов, влияют на температуру воды в них, что имеет последствия для качества воды. Ухудшению водного баланса ландшафта способствуют, например, ускорение поверхностного стока на выпрямленных участках водоемов, перестройка водоемов, снижение скорости новообразования грунтовых вод и усиление поверхностного стока в результате заделки или застройки зон, задерживающих паводковые воды. Влияние транспортного сооружения на почву сказывается также на изменении аккумулирующей и задерживающей способности почвы.

Естественную форму водоема можно сохранить сооружением моста с достаточным пролетом в свету (для сохранения берегов и растительности). Водоемам, изменяемым при прокладке дороги, можно придать форму, приближенную к естественной.

Попадания загрязнений в грунтовые воды можно избежать, направляя градиент искусственного водотока выше верхних слоев грунтовых вод, концентрированно отводя поверхностные стоки в зоны с проницаемыми верхними слоями грунтовых вод или применяя безопасные для грунтовых вод конструкции оснований дорожной одежды и инженерные сооружения. Сохранение уровня и скорости образования грунтовых вод достигают, например, направлением градиента водотока на достаточной высоте над уровнем грунтовых вод, отказом от использования конструкций, требующих постоянного отвода поверхностного стока, инфильтрацией поверхностного стока на месте за счет распределенного стока через откос или устройством водопроницаемого покрытия соответствующих площадей, занятых дорогами и другими транспортными сооружениями.