§ 44. Расположение каналов в плане и их поперечные сечения

Для обеспечения условий командования и самотечного распре­деления воды каналы должны трассироваться по наиболее высоким отметкам местности (рис. 67).

Наименьшая стоимость работ по строительству канала получа­ется в том случае, когда на трассе его имеется однообразное паде­ние местности с уклоном, обеспечивающим получение в канале ско­рости, близкой к допускаемой скорости на размыв. При малых ук­лонах увеличивается поперечное сечение каналов и усложняется производство работ, а при больших уклонах приходится устраивать на каналах перепады или быстротоки.

Желательно, чтобы сетка каналов была близка к прямоуголь­ной, так как участки с острыми углами неудобны для обработки. В наибольшей степени это требование относится к внутрихозяйст­венным каналам.

При разбивке сети следует стремиться к тому, чтобы общая длина каналов была наименьшей? так как в противном случае уве­личивается стоимость строительства и эксплуатации и к тому же уменьшается к. п. д. оросительной системы. Старшие оросительные каналы поэтому рекомендуется трассировать так, чтобы обеспечи­валось двустороннее их командование. На каналах должно быть ми­нимальным число таких сооружений, как дюкеры, акведуки, ливне­спуски, мосты, трубы и др. Но нужно учитывать, что каналы явля­ются реальными границами земельных участков, поэтому трассы их должны совпадать с границами хозяйств, севооборотных, бригад­ных и других участков.

Необходимо, чтобы каждое хозяйство (колхоз, совхоз) получало воду из межхозяйственных распределителей не более чем в одной- двух точках отвода (точках водовыдела). Чем меньше таких точек, тем лучше может быть организован контроль за подачей воды и за использованием ее в хозяйствах. В пределах хозяйств на каждый севооборотный участок, в поселок и на другие участки вода должна подаваться по самостоятельным внутрихозяйственным распредели­телям. При трассировке каналов необходимо также предусматри­вать возможность подачи воды по каналам для водоснабжения на­селенных пунктов, промышленных предприятий и др.

Рис. 67. Расположение ороситель­ных каналов:

1 и 2 — оросительные и водосбросные каналы.

Выборы трассы магистрального канала. Задача магистрально­го канала — транспортирование воды от источника орошения до орошаемых земель, вывод воды на командные отметки и распреде­ление ее между межхозяйственными распределителями. Кроме то­го, он может служить для целей транспорта, водоснабжения, энер­гетики.

Магистральный канал (МК) принято делить на две части — хо­лостую и рабочую. Холостой частью МК называется участок кана­ла от головных сооружений до выпуска воды в первый самотечный распределитель. Холостая часть только транспортирует воду. В не­которых случаях вода из холостой части забирается для орошения высокорасположенных земель.

Очень часто на холостой части устраивают отстойники. Холостая часть МКГ в основном проходит в непосредственной близости от ре­ки, почти параллельно ей, и граничит с высоким коренным берегом, по которому постепенно выходит в степь. Коренной берег часто име­ет неправильное очертание в плане, изрезан оврагами, ручьями, реками, имеет выносы пород и др. Это удлиняет трассу канала и усложняет ее. Поэтому нередко на отдельных участках устраивают туннели, лотки, дюкеры, подпорные стенки и др. При бесплотинном водозаборе существует опасность затопления и подтопления кана­ла при паводках.

Начиная с пункта, где канал приобретает возможность самотеч­ного командования, он получает название рабочего. Рабочая часть МК распределяет воду между отходящими от него распределите­лями. Проходит она по водоразделам и наивысшим точкам, чтобы обеспечить подачу воды в любой пункт системы. Большое значение имеет выбор уклона МК. Чем больше уклон, тем длиннее холостая часть МК, но меньше размеры канала. При заданной верхней грани­це орошаемых земель с увеличением уклона магистрального канала может увеличиваться площадь зоны машинного орошения и умень­шаться площадь самотечного орошения, в связи с этим могут воз­расти не только затраты на строительство машинной зоны, но и эксплуатационные затраты по системе в целом. Вопрос о выборе оптимального уклона решается путем технико-экономического сравнения различных вариантов. В случае плотинного водозабора длина холостой части уменьшается. При заборе воды из водохра­нилищ для орошения нижерасположенных земель холостая часть МК может отсутствовать, как и в случа,е применения для водозабо­ра и подачи воды в сеть насосных станций.

Форма поперечного сечения каналов. Выбирается в зависимос­ти от их размеров, характера грунтов основания и способа произ­водства работ. Формы каналов показаны на, рисунке 68.

Большинство каналов имеет трапецеидальную форму (а), наи­более простую с точки зрения производства работ и в то же время обеспечивающую необходимую устойчивость откосов. Большие ка­налы часто строятся с полигональной формой сечения (б), устойчи­вой и гидравлически более выгодной, чем трапецеидальная. Сече­ния параболической формы (в) неудобны для выполнения, но во всех других отношениях они являются наилучшими. Сечения сос­тавной формы (г) целесообразны в тех случаях, когда по каналам в течение короткого периода времени пропускаются большие расхо­ды, а в остальное время — малые. Треугольная форма сечений (д) характерна только для самых младших оросительных каналов — выводных борозд и частично временных оросителей. Этим же кана­лам для удобства прохода через них сельскохозяйственных машин иногда придается ложбинообразный профиль (е).

Рис. 68. Формы поперечного сечения каналов.

Рис. 69. Поперечные сечения каналов в полувыемке-полунасыпи:

1 — выемка; 2— насыпь с послойным уплотнением; 3 —отвал или кавальер; 4 — срезка растительного слоя; 5 — наружный резерв; 6 — внутренний резерв.

По условиям производства работ каналы разделяются на три группы: каналы в полувыемке-полунасыпи (рис. 69); каналы в вы­емке (рис. 70); каналы в насыпи (рис.-71). Первую группу подраз­деляют еще на три подгруппы: каналы с объемом выемки V_в, рав­ным объему насыпи V_н; каналы с V_в<V_н. Наи­более рациональны, экономичны и просты в исполнении каналы в неглубоких выемкам (рис. 70, а) или же в полувыемках-полунасы пях с небольшой высотой насыпей. Большинство каналов по усло­виям командования делается в полувыемке-полунасыпи. Когда ка­налы пересекают возвышенности, а также когда уклоны каналов i принимают меньше, чем уклоны местности i_м по их трассам, от­дельные участки устраивают полностью в выемках. Весьма часто в глубоких выемках проходят холостые части магистральных кана­лов. При малых уклонах местности, когда i i_m, а также при пере­сечении понижений каналы приходится делать в насыпях.

На рисунке 72 приведены характерные поперечные сечения ка­налов на косогорных участках.

Рис. 70. Сечения каналов в выемке: 1 — кавальер; 2 — берма.

Рис. 71. Сечения каналов в насыпи: а — без подсыпного дна; б — с подсыпным дном.

Рис. 72. Сечения каналов на косогорах.

Незаиляющая скорость. Допускаемой скоростью на заиление Узаил называется та минимальная скорость течения воды, при ко­торой наносы данного гранулометрического состава транспортиру­ются по каналам, не выпадая по пути потока. Незаиляющая ско­рость зависит главным образом от количества наносов, их грану­лометрического состава, размеров поперечного сечения канала и уклона его. В. В. Пославский и Г. С. Чекулаев ввели понятие о транспортирующей способности потока р как о максимальном ко­личестве наносов данного гранулометрического состава, которое может переносить поток при определенных гидравлических харак­теристиках русла. Строгого теоретического решения задачи о взве­шивании наносов в турбулентном потоке пока еще не имеется, поэтому для определения ρ и υ_заил используют преимущественно эм­пирические зависимости. Обычно применяют формулу Е. А. Зама- рина, полученную в результате анализа и обобщения опытного ма­териала по многим оросительными системам.

По Е. А. Замарину, удельная транспортирующая способность потока (кг/м³):

ρ = ,

где υ— средняя скорость течения, м/с;

R — гидравлический радиус, м;

I — гидравлический уклон потока;

W—средняя гидравлическая крупность взвешенных наносов, мм/с; W=Wo, еслиW 2 мм/с и Wo=2 мм/с, если W<2 мм/с.

Средняя гидравлическая крупность наносов:

W = ,

где p_i — процентное содержание наносов той или иной фракции;

W_i— средняя гидравлическая крупность фракций, принимаемая по А.Н.Гостунскому равной:

W_i =

где W₁ и W₂ — наибольшее и наименьшее предельные значения гидравлической крупности для данной фракции.

Для состояния, соответствующего незаиляющей скорости, справедливо равенство р=р_м, где р_м — мутность потока, и тогда из формулы Е. А. Замарина получается выражение для допустимой скорости на заиление (м/с):

В последнее время для определения удельной транспортируй щей способности (кг/м³) применяется формула М. А. Великана ва — С. X. Абальянца:

ρ= k

где υ — средняя скорость, м/с;

W — средняя гидравлическая крупность взвешенных наносов, мм/с; R— гидравлический радиус, м;

k— коэффициент, численное значение которого по С. X. Абальянцу при указанных размерностях равно 18.

Для постоянных оросительных каналов минимальные скорости! рекомендуется принимать не менее 0,3 м/с и только при заборе осветленной воды из водохранилищ они могут быть снижены до 0,2 м/с.

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ КАНАЛОВ.

Заложение откосов каналов и дамб. Для каналов, проходящих в выемках глубиной до 5 м, и дамб высотой до 3 м заложение от­косов принимается обычно в соответствии с рекомендациями СНиП (табл. 4 и 5). Устойчивость откосов проверяется лишь при слож­ных геологических условиях.

Таблица 4. Заложение откосов каналов

Грунты	Заложение	откосов
	подводных	надводных (выше бермы)
Галечник и гра­	1,25—1,5	1,0
вий с песком
Глина, суглинок	1—1,5	0,5—1,0
тяжелый и средний
Суглинок легкий,	1,25—2,0	1—1,5
супесь
Песок мелкозерни­	1,5—2,5	2,0
стый
Пески пылеватые	3,0—3,5	2,5

Таблица 5. Заложение наружных откосов дамб

Грунты	Заложение
	откосов
Глина, сугли­	0,75—1
нок тяжелый и
средний
Суглинок лег­	1—1,25
кий
Супесь	1—1,5
Песок	1,25—2

Рис. 73. Схема к расчету общей устойчивости откоса:

1 — возможная поверхность обрушения; 2 - эпюра нормального давления; 3 — эпюра гидродинамического давления.

Для каналов, проходящих в выемках глубиной более 5 м, вы­бранное очертание откосов подтверждается расчетом на устойчи­вость. Дамбы высотой более 3 м рассчитываются, как земляные плотины. Для проверки общей устойчивости откосов применяется графоаналитический метод расчета, при котором предполагается, что поверхность обрушения является круглоцилиндрической (рис. 73). Эта поверхность в некоторых случаях может проходить только через откос, а в других захватывает и основание.

Отношение момента удерживающих сил к моменту обрушающих:

k_c =

принято называть коэффициентом общей устойчивости откоса.

Для заданного откоса путем многократных попыток устанавли­вается положение наиболее вероятной или опасной поверхности обрушения, для которой значение k_с будет минимальным. Откос считается устойчивым при k_{с min} 1,1—1,2.

На устойчивость откосов и дамб влияют характер залегания грунтов, их технические характеристики, глубина воды в ороси­тельном канале, режим работы канала, положение кривой депрес­сии и др.

Усточивость откосов каналов и дамб может нарушаться не толь­ко в результате образования оползней, но и в результате местных выпоров грунта, оплывов и внешней суффозии. Эти виды дефор­маций определяются воздействием на откос фильтрационного по­тока и проявляются они на участках высачивания или выклинива­ния. Схема движения фильтрационного потока на участке выса­чивания показана на рисунке 74.

Рис. 74. Схема к расчету местной устойчивости откоса: 1 — кривая депрессии; 2 — линия тока; 3 — водоупор.

Практика показывает, что высачивание потока на откосы, сло­женные из связных грунтов, особой опасности не представляет. Расчетные значения градиента для откосов из мелкозернистых несвязных грунтов следовало бы принимать с учетом толщины слоя - грунта, соизмеримого с диаметром частиц.

Вопрос о суффозии грунтов на участках высачивания почти не изучен. Можно только отметить, что чем больше неоднородность грунта, тем при меньших градиентах начинается суффозия.

Для обеспечения местной устойчивости сухих откосов плотин на участках высачивания часто устраивают наслонный дренаж. В дамбах каналов его можно заменить отсыпкой слоя песчано-гравийной смеси. Вопрос о местной устойчивости наружных откосов дамб отпадает при устройстве в них обычного дренажа.

Для каналов с наружными защитными покрытиями или одеждами установлены следующие примерные значения минимальных коэффициентов заложения откосов: с глиняными покрытиями или асфальтобетонной одеждой 1,5—2; с каменной мостовой 1,5; с бе­тонной или железобетонной монолитной одеждой 1,25—1,5; с облицовкой из сборных железобетонных элементов 1—1,5. Эти коэффициенты отвечают условиям устойчивости покрытий или произ­водства работ.

Если противофильтрационные покрытия выполняются в виде экранов, то коэффициенты заложения определяются по расчету устойчивости защитного слоя.

По данным практики, экранированные откосы устойчивы с глиняными экранами при m 1,5 с экранами из асфальтовых матов | при m ≥1,5—2 и с экранами из пластмасс при m≥З.

Расчет каналов трапецеидального сечения. Чаще всего приходится сталки­ваться с задачей, когда необходимо определить три неизвестные величины b, h и i при заданных или предварительно установленных; значениях Q, т, п.

В общем случае для решения этой задачи используются формула Шези и два дополнительных условия: устойчивости русла υ_запл<.υ<.υ_разм и минимума капитальных затрат К=К_min.

Устойчивость русла и стоимость работ во многом зависят от выбора отношения β=b/h и уклона i.

Наибольшую пропускную способность имеют каналы гидравлически наивыгоднейшего сечения, для которых

Каналы гидравлически наивыгоднейшего сечения — это сравнительно узкие и глубокие русла. Для оросительных каналов обычно принимают β> β₀. Так, в последнее время при проектировании каналов широко применяется формула:

где Q— расход канала, м³/с;

т — коэффициент заложения откосов.

Она отражает существующую в настоящее время в практике проектирования и строительства тенденцию увеличивать β с увеличением размера канала. Не­смотря на некоторое увеличение объемов работ, это обосновывается следующими соображениями: в широких каналах лучше обеспечиваются условия командова­ния при пропуске расходов Q<Qнорм, так как уровни воды в них при уменьше­нии расходов снижаются меньше, чем в узких каналах; широкие каналы более удобны с точки зрения производства работ, так как при строительстве большой объем их выемки может быть выполнен экономически эффективными механизма­ми: скреперами, бульдозерами, грейдер-элеваторами.

А. А. Угинчус показал, что даже при значительном отклонении β от β₀ ско­рость течения незначительно отличается от скорости υ_г._н. Так, для канала при т=2 β₀=0,48, а при β=3 υ=0,97υ_г.н. А. М. Латышенков получил зависимость,позволяющую устанавливать значение β по заданному отношению А_b = .

Эта зависимость имеет вид: β= -m,

где A_{h = =}

где у — показатель степени в формуле Н. Н. Павловского для определения коэффициента Шези.

При у=

A_h = .

Если принять, что A_b=0,97, то отношение A_h при расчете его по вышеприве­денной формуле получется равным 0,71, а при Аь=0,98 отношение A_h=0,76. При Аь =0,97—0,98 сечения будут весьма близкими к гидравлически наивыгодней­шим.

Оптимальное решение при выборе значения р для любого канала можно по­лучить только после сравнения различных вариантов. Очень широкие каналы не­устойчивы на поворотах (на сопрягающих кривых), а при β>12 в них наблюда­ются сбойные течения. Наиболее устойчивыми и во многих случаях наиболее экономичными будут каналы параболического и полигонального очертания. Для сравнительно небольших внутрихозяйственных каналов, особенно облицованных, применяются сечения, близкие к гидравлически наивыгоднейшим. Объем экскава­торных работ при строительстве этих каналов в большинстве случаев незначи­телен. Каналы внутрихозяйственной сети проходят преимущественно в полувыем­ке-полунасыпи, поэтому стоимость их определяется главным образом стоимостью насыпи, а не выемки. Условия командования на них при пропуске малых расхо­дов обеспечиваются сравнительно просто при любых значениях β, так как по­перечные преграждения ставятся обычно за каждым водовыпуском. Кроме того, более глубокие каналы несколько удобнее и с точки зрения эксплуатации, так как они меньше зарастают сорной растительностью.

Когда говорится о сечениях, близких к гидравлически наивыгоднейшим, то имеется в виду, что при подборе сечений небольших каналов следует учитывать не только гидравлику, но и условия производства работ. Если используется ка- налокопатель, то ширина канала по дну определяется шириной ножа машины (0,2—1 м). Когда применяют экскаватор с обратной лопатой, то минимальная ширина по дну канала не может быть менее ширины ковша при продольной раз работке и длины ковша при поперечной. Если же канал отрывается драглайном, то ширина его по дну должна быть не менее полуторной ширины ковша при про­дольной разработке и не менее полуторной длины ковша при поперечной. Если расходы каналов более 1 м³/с, ширину каналов по дну рекомендуется округлять до 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 м и т. д.

Задачу о подборе размеров живого сечения и уклона канала в общем случае начинают решать с выбора отношёния β. Далее ее решают следующим образом.

При большом уклоне местности по трассе канала уклон его принимается рав­ным или близким к предельному, при. котором средняя скорость течения равна допускаемой скорости на размыв. Если принять по А. А. Черкасову υ_разм=υ_oR, то в этом случае будет иметь место равенство:

(45)

После подстановки вместо R и ω их значений оно приводится к виду:

(46)

В уравнении (46) неизвестная величина — только глубина наполнения h. После определения h можно вычислить ширину канала по дну, площадь живого сечения, среднюю скорость и предельный уклон канала:

i_пред=

Если допускаемую неразмывающую скорость находить в соответствии с ука­заниями СНиП II-52—74, то рассмотренную выше задачу можно решить только подбором.

При уклоне местности по трассе канала i_м<i_пред расчетный уклон следует принимать равным:

при отсутствии за вышележащим водовыпуском перегораживающего соору­жения

i= ;

при наличии перегораживающего сооружения

i=

где ^и — отметки командных уровней воды у вышележащего и нижележа­щего водовыпусков;

— перепад в перегораживающем сооружении;

l — расстояние между водовыпусками.

Если на длине l уклон местности изменяется весьма резко, то, возможно, наиболее целесообразным решением будет такое, когда участки канала прокла­дываются с разными уклонами.

При заданных значениях Q, m, n, β и i неизвестными величинами будут b и h, но так как они связаны между собой через β, то фактически требуется най­ти только h или b. Основное уравнение равномерного движения при этом можно представить в виде:

(47)

где К — модуль расхода.

После того как будут найдены размеры живого сечения, средняя скорость сравнивается с заиляющей или определяется транспортирующая способность по­тока. Если окажется, что υ<υ_заил, то существенно увеличить среднюю скорость можно, во-первых, применением облицовок с малой шероховатостью, во-вторых, назначением уклона канала i i_m, хотя это может привести к значительному уве­личению объема насыпи не только на данном, но и на старших каналах. Имеется еще и третий путь — изменение трассы канала.

Рассмотрим теперь задачу, когда найденная в результате предварительных расчетов ширина канала по дну b не отвечает условиям производства работ. В этом случае канал рассчитывается заново при заданной ширине b_п, подобран­ной в соответствии с требованиями производства работ. Когда известен уклон канала г, задача эта сводится к вычислению-из формулы Шези глубины наполне­ния h:

(48)

Решается она путем подбора, построения кривой K=f(h), использования имеющихся в литературе графиков [например, графика = f ( )] или линейки В. Ф. Пояркова.

При i<i_м и υ_разм=υ_оR^а для оптимального решения глубина h находится по уравнению:

Ширина по дну и уклон канала подбираются по расходу Qнорм.бр. Поэтому ширину канала целесообразно уточнять только тогда, когда будет установлен этот расход. При подсчете потерь, когда размеры живого сечения определяются по расходу Qнорм.нт, уточнения ширины канала не требуется.

Как известно, расходу Qнорм.бр соответствует глубина наполнения hнорм. Другие характерные глубины h_max и h_min находятся по уравнению (48) при под­становке в него значении Qфорс и Qmin. Коэффициент шероховатости при опреде­лении h_max и h_min рекомендуется принимать таким же, как и в проводимых ранее расчетах.

Основные рекомендации по проектированию и расчету. Глубина водосборно-сбросных каналов назначается такой, чтобы при про- Iпуске расчетных расходов уровень воды в них был на 15—20 см /ниже поверхности земли. При этом учитывается, что максимальные расходы в них могут наблюдаться только весьма непродолжительное время, бытовые же расходы составляют не более 10—15% максимальных. Дно каналов располагается на отметках, обеспечивающих сброс воды из самых пониженных мест обслуживаемой тем или иным каналом площади.

Для исключения подпора воды каналы проектируют таким об­разом, чтобы уровень воды в водосборном канале высшего поряд­ка был ниже уровня воды в младшем канале не менее чем на 5 см. Поперечное сечение водосборно-сбросных каналов (проходящих почти всегда в выемке) должно удовлетворять по возможности тре­бованию наибольшей пропускной способности.

Ширина каналов по дну принимается в соответствии с усло­виями производства работ, но не менее 0,3 м. Заложение откосов каналов выбирается таким же, как для подводных откосов, оро­сительных каналов (при небольшой глубине их m=1—3 в зависи­мости от вида грунта).

Для каналов водосборно-сбросной сети значения коэффициен­тов шероховатости повышаются на 10% по сравнению со значения­ми п для оросительных каналов той же пропускной способности и округляются до ближайших общепринятых значений (0,0225, 0,025, 0,0275 и т. д.). Допускаемая неразмывающая скорость может уве­личиваться против норм на 10%, а для редко действующих сбро­сов— на 20%. Концевые сбросы проверяют на заиление, особенно в тех случаях, когда они используются для промывки каналов от наносов. Аварийные сбросы на заиление не проверяют.

Водоподпорные (перегораживающие) сооружения. На межхозяйственных и крупных хозяйственных каналах водоподпорные со­оружения располагают на значительных расстояниях друг от друга. Они служат в основном для поддержания в каналах необходи­мых командных уровней при пропуске расходов Q<Qнорм.

Местоположение водоподпорных сооружений определяется путем построения кривой подпора по уравнению:

(49)

где i - уклон дна канала;

h₀ — глубина воды в канале при пропуске данного расхода в условиях равномерного режима;

η₂ = h_2/h₀ = относительная глубина в конечном сечении;

η₁= h_1/h₀ — относительная глубина в начальном сечении;

φ(η₂) = φ(η) при η=η2 (определяется по таблицам);

φ(η₁) = φ(η) при η=η1;

j — коэффициент, учитывающий изменение живой силы по длине по­тока;

l - расстояние между сечениями с глубинами h1 и h2.

Расчет проводится в предположении, что по каналу пропускается минимальный расход, а за счет подпора должны обеспечиваться у водовыпусков такие уровни, которые позволяли бы подавать в отводы нормальные расходы (в случае при­менения водооборота). Расчет начинают с участка, примыкающего к последнему водоподпорному сооружению. Чтобы определить, будет ли обеспечена необходи­мая высота командования у вышележащего водовыпуска, следует по уравнению (49) найти глубину воды h’₁ в начале участка, считая, что h’₂ =hmах и h₀=hmin.

Уравнение (49) целесообразно решать относительно l. Разным значениям h₁ будет отвечать ряд значений l, а искомой глубине h’₁ будет соответствовать дли­на l’. Отложив на продольном профиле глубину h’₁ или прибавив ее величину к отметке дна канала у водовыпуска, получим отметку уровня воды. Если окажет­ся, что необходимая высота командования обеспечивается, можно перейти к определению глубины h''₁ у следующего водовыпуска, но уже при новых значениях глубин: h’’₂ = h’₁+p и h”₀=h”_min. Там, где высоты командования не хватает, не­обходимо ставить водоподпорные сооружения.

Задачу по определению местоположения водоподпорных сооружений можно решать и непосредственно по уравнению Бернулли (способ В. И. Чарномского). В этом случае расчетное уравнение имеет вид:

l=

где l — расстояние между водовыпусками или рассматриваемыми сечениями;

Э₂=h₂₊ — удельная энергия в конечном сечении;

Э₁ = h₁₊ - удельная энергия в начальном сечении;

i — уклон дна канала;

i_f — среднее значение уклона трения в пределах участка.

При значительном расстоянии между водовыпусками выделяется несколько расчетных участков.

Внутрихозяйственные каналы — это каналы периодического действия, и вода в них подается таким образом, что расход, прохо­дящий по старшему каналу, одновременно поступает не во все младшие каналы, а только в часть или даже в один из них. Чтобы обеспечить подачу воды в младшие каналы в порядке очередности (без значительного увеличения высоты дамб и без сброса воды из каналов), водоподпорные сооружения на старших каналах прихо­дится располагать практически за каждым водовыпуском. Кстати, это позволяет строить каналы с минимальной высотой дамб.

Конструктивно водоподпорные сооружения выполняются так же, как и водовыпуски. Роль водоподпорных сооружений могут выполнять регулируемые сопрягающие, проводящие и сбросные сооружения.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛОТКОВ.

Лотки рассчитываются на равномерный режим при коэффициенте шерохова­тости n=0,012 (ив исключительных случаях при n=0,014).

Зависимости для определения гидравлических элементов лотков параболиче­ского сечения имеют следующий вид:

B=2 ; ω= Bh;

X=p [ +ln( + )],

Где h — глубина наполнения лотка;

В—ширина зеркала воды;

ω— площадь живого сечения;

X— длина смоченного периметра;

р— параметр параболы.

При установленных или заданных значениях расхода Q и среднего уклона местности по трассе канала-лотка i можно рассчитать модуль расхода K, а за­тем найти глубину наполнения h и выбрать тип лотка. По найденной глубине h определяют В, ω и среднюю скорость υ.

Минимальный запас высоты бортов рекомендуется принимать 0,05—0,1 м.

При бурном режиме потоков затрудняется распределение воды (подача ее в отводы), поэтому стараются не придавать лоткам уклоны больше критических. Критический уклон

i_k= или i_k=

где g — ускорение свободного падения;

α — коэффициент, учитывающий влияние неравномерности распределения скоростей по живому сечению потока на величину кинетической энергии;

X_k, B_k, C_k и υ_k— соответственно смоченный периметр, ширина живого сечения по верху, коэффициент Шези и средняя скорость течения при h=h_к.

Зависимость для определения критической глубины в параболических руслах имеет вид (м):

h_k=

или при α=1 и g=9,81 м/с²:

h_k=0,455

где Q имеет размерность м³/с, а р—м.

Для лотков параболического сечения i_k=0,0035 (при n=0,012).