Проектирование; строительство; эксплуатация

Создание мелиоративных систем регулируется Государственными строительными нормами Украины. Мелиоративные системы и сооружения ДБН В.2.4-99 Держбуд України, Київ, 2000г. В ДБН В.2.4-99 регламентируются следующие этапы работ по созданию мелиоративных систем: І - Нормы проектирования; ІІ – Организация строительства. Выполнения работ. Данные нормы распространяются на проектирование, строительство и реконструкцию мелиоративных систем и сооружений.

При проектировании и определении основных характеристик мелиоративных систем руководствуются принятым делением территории Украины на пять основных почвенно-климатических зон: Полесье, Лесостепь, Северная Степь, Южная Степь, горные районы Карпат и Крыма.

Порядок и стадийность разработки проектной документации при строительстве мелиоративных систем устанавливается ДБН А.2.2-3. Величину расчетных расходов и уровней воды в водных источниках, водоприемниках, осушительных каналах определяют согласно со СНиП 2.01.14 с учетом особенностей формирования стока на водосборной площади.

Раздел проектирования содержит следующие основные подразделы: оросительные системы; осушительные системы; сооружения на оросительных и осушительных системах; насосные станции; защитные дамбы; нормы отведения земель для строительства мелиоративных систем; реконструкция мелиоративных систем; оценка влияния мелиоративных систем на окружающую среду (ОВОС); приложения А-Ц, содержащие справочные материалы для выполнения расчетов.

Раздел строительства содержит следующие основные подразделы: подготовка строительства мелиоративных систем; документация на организацию строительства и выполнения работ; материально-техническое обеспечение; механизация и транспорт; обеспечение качества строительно-монтажных работ; требования к организации строительного производства в условиях реконструкции сооружений в составе мелиоративной системы; требования к выполнению работ при строительстве гидротехнических сооружений мелиоративных систем; строительство оросительных трубопроводов; строительство дренажа; реконструкция мелиоративных систем; точность сводки гидротехнических сооружений мелиоративных систем; строительство дорожной сети на мелиоративных системах; охрана окружающей естественной среды; противопожарные мероприятия; требования относительно безопасности труда; применение и введение в эксплуатацию мелиоративных объектов.

Эксплуатация построенных объектов начинается после испытаний и приёмки построенного объекта, наладки пуска в постоянную эксплуатацию. Принятие в эксплуатацию мелиоративных и водохозяйственных объектов государственного заказа должно осуществляться в соответствии с требованиями ДБН А.3.1-3, а также с "Правилами принятия в эксплуатацию законченных строительством мелиоративных и водохозяйственных объектов государственного заказа". Объекты, которые не являются государственной собственностью, должны вводиться в эксплуатацию в соответствии с требованиями 3.1-3.13 ДБН А.3.1-3.

При составлении мелиоративных проектов обоснованно учитываются последние научно-технические достижения, на основе которых должны решаться вопросы мелиорации и освоения земель на перспективу.

Проекты должны составляться на основании тщательно разработанных заданий и программ с учетом обеспечения высокой и устойчивой урожайности культур, высоких коэффициентов земельного использования и коэффициента полезного действия, а также удовлетворения требований к вводно-воздушному, питательному, тепловому и солевому режимам почвы.

Проектирование и изыскание производят специализированные проектно-изыскательные организации (Укргипроводхоз, Львовгипроводхоз и др.).

Полевые и камеральные материалы изысканий с выводами и предложениями представляются главному инженеру проекта, который анализирует и использует эти материалы при составлении проекта мелиоративной системы.

Стадии проектирования.

Проектирование мелиоративных систем и сооружений производят для более крупных объектов в две стадии - технический проект и рабочие чертежи и для небольших объектов в одну стадию - технорабочий проект, т.е. технический проект, совмещенный с рабочими чертежами.

Задание на проектирование выдается заказчиком и составляется на основании схем комплексного использования земельных и водных ресурсов по отдельным бассейнам рек, районам и территориям, а также генеральной схемы использования и охраны водных и земельных ресурсов страны. По крупным и сложным мелиоративным системам и сооружениям составляется еще технико-экономическое обоснование (ТЭО), определяющие техническую возможность и экономическую целесообразность строительства данной мелиоративной системы. В составление заданий обычно участвуют проектные организации.

Состав технического проекта мелиоративной системы:

1) схема генерального плана, которая составляется для сложных объектов, строительство которых производится по очередям. Она состоит из пояснительной записки и графических чертежей;

2) описание и оценка природной обстановки объектов в целом с прогнозом ее изменения в связи с мелиоративным строительством;

3) изложение и обоснование основных проектных решений о границах объекта и его площади, организации сельскохозяйственного производства и территории, составе мелиоративных мероприятий, расположении и конструкции мелиоративной системы и ее элементов, сельскохозяйственном водоснабжении, автоматизации и телемеханизации системы, организации технической эксплуатации, энергоснабжении и связи, сельскохозяйственного строительства и освоения, об организации строительства и его очередности;

4) сметная часть, которая учитывает объем работ и стоимость строительства, полученные в результате расчетов по нормам и расценкам;

5) основные технико-экономические показатели проекта, характеризующие экономическую эффективность проектируемых мероприятий, дающих возможность судить об ожидаемом выполнении возлагаемых на строительство экономических и технических задач и о сроках окупаемости капитальных вложений.

К пояснительной записке прилагаются: план мелиоративной системы, инженерно-геологические, гидрогеологические и почвенно-мелиоративные карты, чертежи основных сооружений, продольные профили магистральных и распределительных каналов и коллекторов.

Рабочие чертежи для строительства мелиоративных систем или сооружений выполняют в соответствии с утвержденным техническим проектом. В рабочих чертежах приводят уточнения и детализацию решений технического проекта в той степени, в которой это необходимо для производства строительно-монтажных работ.

Технорабочий проект разрабатывают для технически несложных объектов. В технорабочем проекте приводятся только те чертежи и данные, которых нет в типовых и повторно применяемых проектах. Состав технорабочего проекта: пояснительная записка, сводная смета и графический материал.

Эксплуатация

Основной задачей эксплуатации мелиоративных систем является обеспечение принятых при проектировании технологических параметров работы, соблюдение условий: противоаварийной и противопожарной безопасности, относительно безопасности труда, сохранения естественной окружающей среды.

Основными проблемными вопросами при эксплуатации мелиоративных систем являются:

- предотвращение обрушения откосов или заиливание открытых каналов;

- заиливание дрен в закрытых системах;

- для систем водопонижения и дренажных систем городов и промышленных предприятий очистка дренажных вод от загрязнений.

Заиление дренажа - сложный процесс, включающий отложе­ние частиц грунта и железистых соединений внутри труб, кольматаж фильтров, закупорку водоприемных отверстий, а также зара­стание полостей труб корнями растений.

Для предохранения дренажа от заиления применяют защитно-фильтрующие материалы - органические (мох, торфяная крош­ка, солома, опилки и др.) или синтетические (стеклохолст, стек­ловата и др.), которыми обвертывают дренажные трубы по всей длине или только на стыках.

Рис. 1.11 - Схемы защиты дрен от заиления стеклохолстом:

а - сплошная обертка фильтрующей лентой; б - сплошная защита двумя лентами - подстилочной и покровной; в - укладка труб на подстилочную ленту с покрытием стыков полосками ленты; 1 - гончарная или пластмас­совая труба; 2 - стеклохолст

 

На рис. 1.11 приведена схема защиты дрен от заиления стеклохолстом. Строго говоря, термин “фильтр” является неправильным, поскольку им определяют пористый материал, который пропускает через себя жидкость из суспензии и задерживает взвешенные в ней частицы. Если бы дренажный фильтр был именно таким, то он достаточно быстро перестал бы пропускать воду в результате закупорки микроскопическими частицами грунта, которые накопятся в его теле и в вокруг него. Перед ним будут накапливаться крупные частицы грунта, которые задерживают более малые, а те - еще более малые и т.д., то есть в грунте создастся “обратной фильтр”, который стабилизирует грунт: прекратит движение его частиц, кроме микроскопических через дрену.

На рис. 1.12 приведен обратный грунтовый фильтр возле водоприемной щели пластмассовой дрены.

 

 

 

 

 

Рис. 1.12 - Обратный грунтовый фильтр возле водоприемной щели пластмассовой дрены:

1 - дренажная труба, 2 - водоприемная щель; 3 - волокнистый фильтр; 4 - частицы грунта, размер которых уменьшается по мере удаления от водоприемной щели

Применение фильтрующих материалов значительной толщины (обсыпка песком с гравием и т.д./ уменьшает входные градиенты в результате увеличения диаметра водопроницаемой полости. Потому объемные фильтры, обычная толщина которых 10...20 см, имеют преимущество перед фильтрами из стеклянных и синтетических полотен, толщина которых меньше 1 мм. Недостаток зернистых объемных фильтров - большая стоимость транспортировки материалов для них. Принцип выбора материала фильтра заключается в подборе фильтрующего материала с такими щелями, которые обеспечат создание вокруг него грунтового обратного фильтра, что является необходимым условием стабилизации грунта в зоне дрен.

Железо задерживают в грунте еще на подходе к дренам путем внесения в дренажную засыпку ингибиторов (известь, фосфорная мука), которые связывают железо в грунте, не допуская его к фильтру и другими способами.

Проблемы эксплуатация открытых каналов оросительных и осушительных систем связаны с влиянием природных и искусственных факторов. Каналы со временем подвергаются деформациям, которые выражаются в изменении форм и размеров поперечного сечения, а также продольного профиля. Деформации каналов обусловливаются в первую очередь неодинаковой устойчивостью откосов по глубине, связанной с неоднородностью (слоистостью) грунтов и различной их увлажненностью и связностью. Влажные грунты имеют меньшее сцепление частиц и быстрее оползают. Причинами деформаций являются также суффозия грунтов, недопустимые скорости течения воды и резкие колебания их уровней в каналах, замерзание и оттаивание грунтов, снежно-ледяная закупорка каналов, осадка торфа и просадка грунтов под действием внешних нагрузок (кавальеров грунта и землеройных машин при производстве работ) и др. Суффозия - это вымыв частиц грунта под действием гидродинамического давления фильтрационного потока, приводящий к нарушению связности и устойчивости грунтов.

Наиболее распространенный вид деформаций русел открытых каналов - оползание и обрушение откосов. Для недопущения выпора грунта у подошвы отко­сов устраивают плетневые или дощатые стенки, укладывают на дно каналов пористые железобетонные лотки. Эффективным мероприятием по предупреждению обрушения откосов является устройство за бровкой канала разгрузочных дрен, перехватывающих фильтрационный поток и снижающих уровень грунтовых вод. Размыв откосов и дна каналов наблюдается в основном при прохождении по ним максимальных расходов, при которых скорости течения воды наибольшие. В песчаных и илистых грунтах подошвы откосов могут размываться и при бытовых расходах. Для предотвращения размыва осушительных каналов необходимо при проектировании принимать средние по живому сечению скорости течения воды в них v не превышали максимально допустимую скорость на размыв v _{mах разм}.

В земляных незакрепленных руслах максимально допустимые скорости движения воды (при гидравлическом радиусе потока R= 1м) колеблются в широких пределах: 0,15 - 0,30 м/с и 1,1 - 1,4 м/с для илов и для слаборазложившихся торфов, соответственно.

Задача службы эксплуатации заключается в поддержании в рабочем состоянии устройств защиты откосов и дна каналов и проведении защитных мероприятий. Так, например, крепление откосов осушительных каналов выполняют с по­мощью залужения (посевом многолетних трав), одерновки, ка­менной отмостки, наброски в плетневые клетки, пористых желе­зобетонных плит и др. Дно каналов покрывают щебнем или гра­вием. Допустимые неразмывающие скорости для закрепленных ру­сел позволяют достичь больших значений, чем для незакрепленных ру­сел. А именно в пределах от 10-15 м/с для железобетонных плит до 1,0-1,5 м/с при одерновке и залужении.

Распространенными видами деформаций русел являются так­же их заиление и зарастание. Заиление проявляется в том, что илистые, глинистые, песчаные грунты и аморфный торф откла­дываются на участках, где скорости потока весьма малы. При этом уменьшаются глубина и осушительное действие каналов. При скоростях течения воды менее 0,3... 0,4 м/с наблюдается зарастание каналов. Основной метод борьбы с зара­станием - удаление растительности путем выкашивания.