Бабиков Б. В. Гидротехнические мелиорации (2002)

летне-осенних паводков, меженного периода (гл. 3). Каналы прово­

дящей сети, а также водоприемники рассчитывают на пропуск лет­

не-осенних паводков 25%-ной обеспеченности. По модулям стока

25%-ной обеспеченности производится проверка таких каналов на

устойчивость размыву. При осушении в лесах зеленых зон прово­

дящие каналы и водоприемники рассчитывают по модулям стока

летне-осенних паводков 10о/0-НОЙ обеспеченности. Устойчивость

русел каналов на размыв проверяется по модулям стока весенних

половодий 25%-ной обеспеченности. Проверку каналов на заиле­

ние при осушении лесных земель и высоту крепления откосов в

неустойчивых грунтах проводят по модулям стока 50о/0-НОЙ обес­ печенности. Расчет мостов и труб на осушительных системах про­ водят по расчетным модулям 1-5%-ной обеспеченности. Трубы рас­ считывают на безнапорный режим, не допуская полного затопле­

ния труб в расчетный период.

Определение расчетных модулей стока. Расчетные модули определяют по факгическим наблюдениям, по аналогам или рас­ считывают по формулам. ДIlя определения модулей стока по фак­ тическим наблюдениям необходимо иметь длительный (50-?0-лет­ ний) ряд наблюдений на гидрологических постах за расходами воды. Минимальный срок наблюдений, допустимый для гидрологичес­ ких расчетов осушительных систем, принимается в 10-15 лет. Об­ работка наблюдений производится по методике, изложенной в гл. 3 (табл. 8, 9). Расчетные модули стока определяются по теоретичес­ кой кривой обеспеченности (рис. 21) и по табл. 9.

При отсутствии факгических наблюдений на гидрологических

постах, выполненных в той же природной зоне, где производится

проекгирование осушительных систем, подбирают бассейн-аналог.

Площадь водосбора бассейна-аналога может отличаться от площади

неизученного бассейна, где ведется проекгирование, не более чем в

5 раз при площади водосбора 1000 км2 И В 1О раз - менее 1000 км2 . ДIlя перехода от модулей стока, определенных по аналогам, к

модулям стока.с другими водосборными площадями можно исполь­

зовать редукционную формулу:

или приближенно qP = qlf~;;;', (91)

120

где qp и F p - модуль стока и площадь водосбора для расчетного се­

чения; qH и F H - те же значения для аналога, где проводились на­

блюдения; С - добавка к площади водосбора (табл. 26).

Максимальный модуль стока весеннего половодья с частично

заболоченных водосборов можно определять по формуле Д.Я. Со­

коловского:

где Qmax - максимальный модуль стока весеннего половодья, м3/с-км2 ;

Ас - элементарный модуль максимального стока; F - площадь водо­

Сбора, км:2; ас - максимальная часовая интенсивность снеготаяния

(табл. 26); 0,28 - коэффициент размерности при выражении ас; Е -

коэффициент стока (табл. 27); n - коэффициент редукции; 8 - ко­

эффициент снижения пика половодья, находящийся в зависимости

121

от озерности, заболоченности и лесистости водосбора, определяе­ мый по формуле:

где а, ~, у- площади озер, болот и лесов в % от площади водосбора; а - коэффициент, учитывающий влияние озерности, равный 1,0; 0,9; 0,8, и 0,7 для озерности соответственно 0,5; 5-10; 10-15 и 15 %; К­ районный коэффициент, в среднем равный 0,72 для Карелии и Коль­ ского полуострова, 0,82 - для района Балтийского, Белого и Барен­

цева морей, 0,95 - для районов Верхней Волги, Камы и восточных склонов Урала.

Максимальные модули стока дож-

заболоченных водосборов можно определить по формуле:

Обозначения в формуле те же, что и в формуле (92). Значения недостающих величин, входящих в формулу, приведены в табл. 27.

Бытовой модуль стока по исследованиям Государственного гид­

рологического института рекомендуется принимать равным 50 % обеспеченности и определять по формуле:

площадь водосбора, км1 ; l11к - параметр, учитывающий влияние кли-

матических факторов и гидрологических условий, l11к при 25 %-

ной обеспеченности колеблется от 0,90 до 1,60; максимальные зна­

чения mк применяются для условий северо-западной части Кольс­ кого полуострова и склонам Уральского хребта, а наименьшие для

ИльмеНСК9.,•.ЛадожскоЙ низины; 8 - коэффициент, определяемый по

формуле: ..

122

где а, ~ - площадь озер и болот, % от площади водосбора. Бытовой

модуль стока мало зависит от площади водосбора, при водо­

сборе до 100 км2 р.О4 можно принять равным 1,15.

Средневысокий летний модуль стока

(л/с.га) можно приближенно вычислить по формуле А.Д. Дубаха:

где F - площадь водосбора, га; i - средний уклон рассчитываемого

канала; Кпр - коэффициент прихода-расхода влаги.

Коэффициент прихода-расхода влаги по областям принимается

равным: Архангельская - 1,66, Вологодская - 1,51, Нижегородская -

123

1,10, Карелия - 1,66, Тверская - 1,62, Кировская - 1,1 О, Ленинградская

- 1,67, Московская - 1,58, Новгородская - 2,00, Пермская - 1,20,

Псковская - 1,77.

'\

По расчетным модулям стока рассчитывают расход воды с водосбора:

(98)

где qр - расчетный модуль стока; F - площадь водосбора.

6.8. Гидравлические расчеты

Гидравлические расчеты проводят для определения размеров

поперечных сечений регулируемых водоприемников и проводящих

каналов. Поперечные сечения регулирующих каналов (осушителей

идр.) принимают без расчета, устанавливая необходимую глубину

иширину по дну 0,3 м с необходимыми коэффициентами откоса. При гидравлических расчетах по расходам воды заданной обес­

печенности подбирают поперечное сечение каналов, способных

пропускать необходимые расходы воды. Расчет пропускной способ­

ности воды производится при ее уровне на 0,2-0,3 м ниже бровки

канала. При осушении парков и лесопарков положение расчетного

горизонта принимают равным 0,4-0,5 м ниже .бровки. Каналы рассчитывают на пропуск воды после осадки торфа.

При гидравлическом расчете подбирают сечение канала путем

сопоставления прихода воды в канал (расхода с водосбора), опре­ деляемого но формуле (98), и расхода по каналу, определяемого по формуле:

(99)

Живое сечение канала трапецеидального сечения определяют

через коэффициент откоса. Из формулы (90) следует, что /= mТ

Отсюда ширина канала поверху В = Ь + 2 / = Ь + 2mТ Определяя

живое сечение по"ока воды в канале, необходимо знать ширину

канала по дну, глубину воды в канале и коэффициент откоса. В этом

случае площадь живого сечения определится по формуле:

124

где Ь - ширина канала по дну, м; т - коэффициент откоса; hp- рас­

четная глубина воды в канале, принимаемая равной глубине канала

(на торфяниках после осадки торфа), уменьшенной на 0,2-0,4 м. Скорость воды В канале рассчитывается по формуле Шези:

Для определения по формуле (15) гидравлического радиуса R необходимо знать смоченный периметр Х (см. гл. 2), который для каналов трапецеидального сечения рассчитывают по формуле

/

(101)

Обозначения те же, что в формуле (100).

Скоростной коэффициент С определяют по формуле Н.Н. Павлов­

ского (29) или и.и. Агроскина (31).

Поскольку многие параметры поперечного сечения каналов (от­

косы каналов, их глубина) находятся в зависимости от определен­

ных факторов и установлены заранее, то изменить живое сечение каналов можно только путем увеличения ширины канала по дну Ь. Расчет начинают с минимальной ширины по дну - 0,4 М. Выполнив расчет расхода с водосбора по формулам 28, 99, 100, 101, находим расход воды по каналу. Если при минимальной величине Ь расход

по каналу окажется больше прихода или меньше в пределах 5 %, то принятая ширина по дну считается допустимой. Если расход с во­

досбора превышает расход по каналу более чем на 5 0/0, расчет по­

вторяется при увеличенной ширине по дну, пока отклонение не

окажется в пределах ±50/0.

6.9. Гидротехнические сооружения на осушительной сети

Сооружения на открытой осушительной сети подразделяют на

три типа: дорожно-транспортные (мосты, трубы-переезды, пешеход­

Ные мостики), сопрягающие (перепады, быстротоки, акведуки, дю­

керы), регулирующие (шлюзы-регуляторы).

В настоящее время на осушительных системах часто устраива­

ют сооружения из сборных железобетонных конструкций. Однако

125

при осушении отдаленных объектов в труднодоступных местах

можно выполнять эти сооружения из древесины .

М о с т ы строят на водоприемниках и крупных проводящих

каналах с расходами воды более 2,0-2,5 м3/с. Их устраивают на свай­

ных, рамно-лежневых или ряжевых опорах.

На водоприемниках целесообразно строить долговечные мосты

из сборных железобетонных конструкций. В лесу на проводящих

каналах в местах пересечения с дорогами строят деревянные мос­

ты. При ширине канала поверху до 4 м строят однопролетные мос­

ты (рис.39), при ширине от 4 до 8 м - трехпролетные (рис. 40) .

2

Рис. 39. Деревянный однопролетный балочный свайный мост:

J - верхний наСПIJ1; 2 - прижимные плаСТIIНЫ; 3 - нижний наСПIJI; 4 - насадки; 5 - прогоны;

6 - деревянные сваll; 7 - связь поперечной УСТОЙ'lIIВОСПI; 8 - боковая отмостка

Устройство мостов с четным числом пролетов нецелесообраз­ но, так как в этом случае возникает необходимость забивки свай в середине канала (по его оси), что нарушает режим движения воды в канале, способствует засорению его влекомыми водой предмета­

ми, особенно в период половодий и паводков. Чтобы плывущие по

воде предметы не скапливались под мостом, прогоны мостов (бал-

ки) должны быть• подняты над бровками канала не менее чем на

0,3-0,5 м. Шири'на мостов принимается не менее 5-6 м.

Т р У б ы - пер е е з Д ы сооружают при расходах воды менее

2 м3/с. Их изготавливают из колец или готовых железобетонных труб

диаметром 0,4-1,2 м. Дно канала в месте укладки трубы тщательно

126

Рис. 40. Сборный железобетонный трехпролетный мост:

J- железобетонные сваи; 2- насадки; 3- сборные железобетонные плиты ; 4- наСblПЬ с дорожным полотном; 5- перила; 6- блоки перекрытий

выравнивают с подсыпкой под трубу крупнозернистого песка сло­ ем 30 см. На болотах при глубине торфа до 2 м на месте укладки трубы торф вынимают и вместо него укладывают песок, уплотняя его. При глубине торфа более 2 м трубчатые переезды устраивают

на сваях. Если трубу составляют из нескольких секций, стыки их

бетонируют, заливают битумом и покрывают рубероидом (рис. 41) .

Рис. 41. Труба-переезд под дорогой

РазмеРbl ДaJtы в метрах

На концах труб обязательно ставят оголовки толщиной около

0,4 м. При устройстве труб-переездов на болотах следует приме­

Нять кислотоупорный бетон. Дно трубы располагают на одном

127

уровне с дном канала или несколько ниже его, чтобы труба не со­

здавала подпора воды.

Пешеходные переходные мостики обязательно устраивают в мес­

тах пересечения с существующей сетью тропинок. При отсутствии

тропинок мостики ставят при впадении осушителей в проводящие

каналы, а по каналам - через 200-300 м.

Шлю з ы - р е г у л я т о р ы служаг ДJlя регулирования уровня

воды в каналах осушительной сети с целью снижения стока по каналам

летом и улучшения умажнения корнеобигаемой зоны в сухие периоды, а таюке в пpmивопожарных целях. Наибольшее распространение имеютде­

ревянные шлюзы (рис. 42). При строительстветакою шлюза поперек кана­

ла роют траншею, уходящую в сторону ar бровок на расстояние 1,5-2 м. Глубинатраншеидолжнабыть несколько больше глубины канала. В тран­ шею укладываютдва направляющих бруса, скрепленных по концам бол­ тами, между ними вбивают шпунтовый ряд на глубину не менее 1-1,5 м

под дном канала. В средней части шпунтовою ряда делают вырез дnя

пропускаводы,закрываемыйдосками (шандорой),установленными в пазы

между направляющими вертикальными брусьями. В нижней части выре­

за на шпунтовый ряд в паз надевают горизонтальный брус. Дllя увеличе­

Рис. 42. Деревянный шлюз:

J- шапочный брус; 1- служебны й МОСТIIК; 3- брус-насадка; 4- ШГlунтовая cTclIKa; 5- IIaГlраВ!lilЮIIIIIС

брусья; 6- сван

128

При необходимости сбора воды по шлюзу ее расход можно опре­ делить по формуле (50) водослива с широким порогом:

Q= mЬ ~2g н3/2

Пер е п а Д ы на осушительных и оросительных каналах (гла­

ва 14) устраивают открытые, ступенчатые. Они предназначены для

уменьшения скорости движения воды на участках с большими ук­

лонами. Перепад может иметь от одной до нескольких ступеней.

Бетонные перепады могут быть выполнены из сборных железобе­ тонных конструкций (рис. 43) . Входную часть перепада делают в

виде раструба в целях рассредоточения потока на входе, принимая длину понура не менее двух-трех напоров. Ширину перепада рас­

считывают также по формуле водослива с широким порогом.

!

'"J

L

Рис. 43. Ступенчатый бетонный перепад:

1- понур; 2- стеНКlIII<1деНIIЯ: з- водобоiiная 11ЛlIта: 4· выход

Быстротоки (рис. 44) устраивают в виде лотков обычно ПРЯl\Ю­

угольного сечения. Входную и выходную часть, как и у перепадов, делают расширенной для рассредоточения потока и уменьшения