Гидротехнические сооружения на осушительной сети

Сооружения на открытой осушительной сети подразделяют на три типа: дорожно-транспортные (мосты, трубы-переезды, пешеходные мостики), сопрягающие (перепады, быстротоки, акведуки, дюкеры), регулирующие (шлюзы-регуляторы).

В настоящее время на осушительных системах часто устраивают сооружения из сборных железобетонных конструкций. Однако при осушении отдаленных объектов в труднодоступных местах можно выполнять эти сооружения из древесины.

Мосты строят на водоприемниках и крупных проводящих каналах с расходами воды более 2,0-2,5 м3/с. Их устраивают на свайных, 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 мосты. При ширине канала поверху до 4 м строят однопролетные мосты (рис.39), при ширине от 4 до 8 м - трехпролетные (рис. 40).

Рис. 39. Деревянный однопролетный балочный свайный мост:

1 - верхний настил; 2 - прижимные пластины; 3 - нижний настил; 4 - насадки; 5 - прогоны; 6 - деревянные сваи; 7 - связь поперечной устойчивости; 8 - боковая отмостка

Устройство мостов с четным числом пролетов нецелесообразно, 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 предметами, особенно в период половодий и паводков. Чтобы плывущие по воде предметы не скапливались под мостом, прогоны мостов (балки) должны быть подняты над бровками канала не менее чем на 0,3-0,5 м. Ширина мостов принимается не менее 5-6 м.

Трубы - переезды сооружают при расходах воды менее 2 м3/с. Их изготавливают из колец или готовых железобетонных труб диаметром 0,4-1,2 м.

Рис. 40. Сборный железобетонный трехпролетный мост:

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

 

Дно канала в месте укладки трубы тщательно выравнивают с подсыпкой под трубу крупнозернистого песка слоем 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

Размеры даны в метрах

На концах труб обязательно ставят оголовки толщиной около 0,4 м. При устройстве труб-переездов на болотах следует применять кислотоупорный бетон. Дно трубы располагают на одном уровне с дном канала или несколько ниже его, чтобы труба не создавала подпора воды.

Пешеходные переходные мостики обязательно устраивают в местах пересечения с существующей сетью тропинок. При отсутствии тропинок мостики ставят при впадении осушителей в проводящие каналы, а по каналам - через 200-300 м.

Шлюзы- регуляторы служат для регулирования уровня воды в каналах осушительной сети с целью снижения стока по каналам летом и улучшения увлажнения корнеобитаемой зоны в сухие периоды, а также в противопожарных целях. Наибольшее распространение имеют деревянные шлюзы (рис. 42). При строительстве такого шлюза поперек канала роют траншею, уходящую в сторону от бровок на расстояние 1,5-2 м. Глубина траншеи должна быть несколько больше глубины канала. В траншею укладывают два направляющих бруса, скрепленных по концам болтами, между ними вбивают шпунтовый ряд на глубину не менее 1-1,5 м под дном канала. В средней части шпунтового ряда делают вырез для пропуска воды, закрываемый досками (шандорой), установленными в пазы между направляющими вертикальными брусьями. В нижней части выреза на шпунтовый ряд в паз надевают горизонтальный брус. Для увеличения срока службы шлюза-регулятора его необходимо антисептировать.

Рис. 42. Деревянный шлюз:

1 - шапочным брус; 2 - служебный мостик; 3 - брус-насадка; 4- шпунтовая стенка; 3- направляющие брусья; 6 - сваи

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

 

Перепады на осушительных и оросительных каналах (Лекция 14) устраивают открытые, ступенчатые. Они предназначены для уменьшения скорости движения воды на участках с большими уклонами. Перепад может иметь от одной до нескольких ступеней. Бетонные перепады могут быть выполнены из сборных железобетонных 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 рассчитывают также по формуле водослива с широким порогом.

Рис. 43. Ступенчатый бетонный перепад:

1 - понур; 2 - стенки падения; 3 - водобойная плита; 4 - выход

Быстротоки (рис. 44) устраивают в виде лотков обычно прямоугольного сечения. Входную и выходную часть, как и у перепадов, делают расширенной для рассредоточения потока и уменьшения вероятности разрушения сооружения. Для перевода скорости движения воды в спокойный режим на выходе из быстротока ставят успокоитель колодезного типа.

Рис. 44. Быстроток из сборного железобетона:

1 - понур; 2 - вход: 3 - сливной пол; 4 - водобойный колодец; 5 - выход

Особенности устройства акведуков и дюкеров рассмотрены в разд. «Орошение».

Контрольные вопросы. 1. Что такое осушительная система? Ее компоненты. 2. Что такое осушительная сеть? 3. Какие существуют методы определения расстояний между осушителями? 4. Для чего применяют зональные коэффициенты при определении расстояний между осушителями? 5. Почему при осушении лесопарков и парков уменьшают расстояния между осушителями? 6. Как учитывается скорость течения воды в каналах при их проектировании? 7. Зависит ли глубина канала от глубины торфа? 8. Как учитывается осадка торфа при проектировании осушительной сети? 9. Как обеспечить устойчивость откосов каналов? 10. Для чего проводят гидрологический расчет каналов? 11. В каких случаях и почему можно проектировать каналы осушительной сети без гидравлических расчетов? 12. Для расходов воды какого периода года проводятся гидравлические расчеты каналов? 15. В каких случаях на осушительной сети строят мосты, а в каких можно использовать трубы-переезды? 14. Какие сооружения устраивают на осушительной сети?

 

 

Лекция 7

ДРЕНАЖ

При осушении лесных питомников, парков, скверов, приусадебных участков лесхозов и лесничеств и в некоторых других случаях для удобства использования территории осушение открытыми каналами целесообразно заменять дренажем. Слово дренаж (drainage - англ.) означает осушение. Дрены выполняют в виде водопоглощающих линейных трубчатых полостей, располагающихся на определенной глубине с уклоном для обеспечения отвода воды.

 

Общие понятия

Для дренажа используют различные материалы (рис. 45), и в зависимости от этого его называют гончарным, пластмассовым, деревянным трубчатым, жердяным, фашинным, каменным. Устраивают также кротовый и щелевой дренаж, не требующий строительных материалов. Наибольшее распространение получил гончарный и пластмассовый дренаж.

Рис. 45. Виды дренажа:

а - гончарный; б - жердяной; в - фашинный; г - деревянный трубчатый; д - каменный; е - кротовый

При строительстве дренажа роют траншеи определенной глубины для укладки дренажного материала (рис. 46). Вода в дрены, также как и в открытые каналы, поступает за счет напора, создаваемого разностью уровней воды в дренах и грунтовой воды между Дренами (см. рис. 31). Дренажная система состоит из дрен разного назначения. Регулирование водного режима осушаемой территории достигается дренами-осушителями. Для поступления воды из дрен- осушителей служат коллекторы, из которых вода поступает в главные коллекторы, а затем в водоприемники. Главные коллекторы, а иногда и простые коллекторы устраивают в виде открытых каналов. Для обеспечения стока воды дрены всех назначений должны иметь определенный уклон.

Рис. 46. Типы дренажных груб:

а, б - гончарные; в, г - пластмассовые; д, е - деревянные

При осушении значительных по площади переувлажненных территорий необходима система дрен (систематический дренаж), включающих дрены-осушители и коллекторы. Осушение отдельных понижений достигается выборочным дренажем, иногда состоящим из отдельных одиночных дрен-осушителей.

 

Гончарный дренаж

Трубки для гончарного дренажа изготавливают из хорошо обожженной глины. По ГОСТ 8411-74, внутренний диаметр трубок принимается равным 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 250 мм, при длине каждой трубки 333 мм. Трубки могут быть цилиндрической формы или граненые (шести- или восьмигранные). Цилиндрические трубки признаны лучшими, так как при укладке их в траншеи нет необходимости в подгонке граней, что повышает производительность труда и качество работ, особенно при механизированном строительстве. Для осушительных дрен применяет трубки диаметром 50 и 75 мм, для коллекторов и главных коллекторов - трубки больших диаметров.

Строительство дренажа начинается с рытья траншей специальными многоковшовыми экскаваторами (ЭТЦ-202, ЭТЦ-171) или обычными. Дно траншей тщательно нивелируют. Осушительные дрены из гончарных трубок должны иметь уклон от 0,002 до 0,01. При механизированном строительстве необходимые уклоны дна траншеи можно обеспечить копирным устройством. В этом случае над поверхностью почвы вдоль оси траншеи на некотором удалении от нее натягивают копирный трос с заданным уклоном. Движущийся вдоль троса многоковшовый экскаватор, автоматически изменяя величину заглубления, прорывает траншею, дно которой получается параллельным копирному тросу.

Дренажные трубки укладывают в траншею вплотную одна к другой. Вода поступает в дрены через зазоры на стыках дренажных трубок. Во избежание заиления дрен зазоры между трубками обкладывают фильтрующим материалом - стеклотканью, стекловолокном, а при их отсутствии - сфагновым мхом.

При засыпке траншей дренажные трубки сначала засыпают вручную слоем грунта из верхних органогенных, влагоемких, пронизанных корнями растений горизонтов почвы, обладающих лучшей водопроницаемостью. Затем траншеи засыпают грунтом, вынутым экскаватором при их рытье. Для улучшения действия дренажа траншеи засыпают крупным песком (фильтрующая засыпка).

 

Пластмассовый дренаж

В настоящее время большое распространение получил дренаж из пластмассовых трубок - гладкостенных или гофрированных, изготавливаемых из поливинилхлорида или полиэтилена. Диаметр трубок - от 42 до 125 мм. Трубки меньших диаметров используют для дрен-осушителей. Длина дренажных трубок - от нескольких десятков до сотен метров. Для поступления воды вдоль трубок делают несколько рядов перфораций в виде параллельных круглых или Щелевых отверстий. Для предохранения от заиления при укладке пластмассовые трубки покрывают стеклохолстом.

Пластмассовый дренаж строят траншейным или бестраншейным способом. Траншейный способ применяют при укладке коллекторов. Траншеи, как и при строительстве гончарного дренажа, роют многоковшовыми экскаваторами ЭТЦ-202, ЭТЦ-167, ЭТЦ-171 или одноковшовыми. При бестраншейном способе дреноукладчик типа ДПБН-1,8, навешиваемый на трактор Т-100 МГБС, формирует (если требуется) узкую щелевидную траншею глубиной до 1,8 м. На дно траншеи укладывают перфорированную дренажную трубку, подаваемую непосредственно с барабана. Во время укладки трубка обматывается лентой из стеклохолста.

Срок службы гончарного и пластмассового дренажа более 50 лет. Расстояние между дренами и глубина их при систематическом осушении даны в табл. 28.

Таблица 28 - Расстояние между дренами н глубина дрен, м

Почвы	Глубина дрен	Расстояние между дренами
Глины и тяжелые суглинки	0,8-1,0	12-15
Средние суглинки	0,9-1,2	16-19
Легкие суглинки	1,0-1,2	19-22
Супеси	1,0-1,2	22-26
Пески	0,8-0,9	26-30
Торф	0.8-1.0	30-40

 

Другие виды дренажа

Дренаж из деревянных труб. Деревянный трубчатый дренаж устраивают из труб прямоугольного или треугольного сечения. Прямоугольные трубы изготавливают из досок, лучше хвойных или твердолиственных пород, толщиной 15-25 мм, шириной 7-15 см. Для боковых стенок используют обрезные доски, для нижней и верхней стенок можно использовать необрезные доски и горбыли, но с обязательной окоркой. Трубы сбивают из досок длиной 3-5 м. Использование досок разной длины обеспечивает соединение их стыков вразбежку, т.е. в одном месте трубы получается только один стык с какой-либо стороны. Для поступления воды в трубу под верхнюю доску через 70-80 см помещают подкладки или в боковых досках сверху через 50-60 см делают прорези длиной 10-20 и высотой 0,5 см (рис. 46, д). При укладке труб в траншею следует учитывать, что боковые доски должны являться опорой для верхней доски и сами должны опираться на нижнюю доску. Деревянные трубы в местах выхода в открытый канал или водоприемник изготавливают из досок толщиной 40-50 мм. После укладки трубы в траншеях по всей длине покрывают дерном (травой вниз) или лучше слаборазложившимся сфагновым мхом. Затем траншею засыпают грунтом, вынутым при рытье траншей.

Уклон трубчатых деревянных дрен принимают в пределах от 0,001 до 0,05. Длина осушительных дрен должна быть не более 200-250 м. Срок службы деревянного трубчатого дренажа может достигать в минеральных грунтах 12-15 лет, в торфяных - 50 лет.

Жердяной дренаж. При устройстве жердяного дренажа (см. рис. 45, б) на дно траншей вдоль откосов укладывают по одной жерди толщиной 8-10 см. На эти жерди через 1,0-1,2 м укладывают поперечные прокладки, поверх которых устраивают сплошной настил из жердей толщиной 5-8 см. Настил сверху покрывают сфагновым мхом, дерниной. Уклон дрен принимается равным 0,0030,005. Глубина заложения дрен - 1,1-1,2 м. Жердяной дренаж рекомендуется применять на торфяных почвах. Срок его службы в торфяных грунтах не превышает 20 лет.

Фашинный дренаж. Для устройства такого дренажа из хвороста толщиной 3-5 см изготавливают фашины диаметром 15-30 см. Постепенно удлиняя, получают фашины длиной до 100-200 м и более. Их укладывают по 1-3 шт. (см. рис. 45, в) на дно траншей, прикрывают слоем хвороста, дерном, сфагновым мхом и засыпают грунтом. Уклон дренажа должен быть не менее 0,003. Фашинный дренаж применяют только при осушении отдельных небольшой длины понижений, под дорожками в парках и лесопарках, под кавальерами при устройстве временных дорог на осушенных землях и пр.

Каменный дренаж. Такой дренаж получают путем заполнения траншей камнем с неплотной укладкой. Его применяют очень редко, в основном при дренировании ключей в местах прохода большого количества пешеходов. Уклон дренажных линий должен быть не менее 0,005. Основной недостаток каменного дренажа - высокая стоимость работ и материала.

Кротовый и щелевой дренаж. Кротовый дренаж устраивают путем прокладки в грунте на глубине 40-70 см полостей, напоминающих кротовые ходы (см. рис. 45, е). Его разновидностью является Щелевой дренаж, когда вместо круглой делают щелевую полость, расширяющуюся книзу. Такой дренаж можно применять на торфяных или тяжелых суглинистых грунтах.

Для сооружения кротового дренажа применяют дренажную машину ДКТ-100, снабженную специальным ножом, нарезающим вертикальную щель требуемой глубины. К нижнему концу ножа на тросе прикреплен цилиндрический остроконечный дренер (крот), который, раздвигая и уплотняя грунт, формирует круглое, полое отверстие - кротовую дрену. Иногда кротовый дренер помещают непосредственно на нижнем конце ножа. Диаметр кротовых дрен на минеральных грунтах 8-10, на торфяных 15-20 см. Расстояние между кротовыми дренами составляет 2-10 м на минеральных землях, до 15-20 на торфяных. Срок действия кротовых дрен 3-4 года.