uchebnik30

территорию дамб различные. Основные приемы обвалования: дамба сооружается

вдоль водоема с примыканием к склонам

на отметках незатопляемых территорий;

дамба возводится вдоль водоема и по

границам защищенной территории, при

этом поперечные участки дамбы примы­ кают к незатопляемым береговым скло­

нам; ограждение затапливаемой террито­

рии отдельными участками при необхо­

димости пропуска водостоков; кольцевое

дамбаобвалование территории всего го­

рода или отдельных участков (рис. 33). При проектировании защиты терри­

тории от затопления методом обвалова­ ния разрабатываются варианты трасс дамб. Оптимальный вариант выбирается

на основании технико-экономического

сравнения, а также учета распределения

скоростей течения в реке и русловых

процессов, находящихся в зависимости

от степени сжатия русла при прохожде­

нии высоких вод. На основании выбран­

ного варианта проектируется расположе­

ние дамб в плане. Трассы ограждающих дамб проектируются прямолинейно или по плавным кривым возможно большего радиуса. Расположение дамбы по отно­ шению к берегу определяется устойчиво­

стью русла, условиями подмыва и размы-

достроительного обоснования, поскольку увеличение ширины дамбы вызывает рост объемов земляных работ и удорожа­

ние строительства.

Крутизна откосов со стороны воды

(верховой откос) в зависимости от типа

крепления, как правило, примимается

1:2-1:4, со стороны берега (низовой от­

кос) 1:1,5-1:2, но могут применяться и пологие откосы крутизной 1:20-1:50. На

откосах возможно устройство берм ши­ риной 1,5-2 м при высоте дамбы более

1О м. Основой определения размеров по­

перечного сечения дамбы являются усло­ вия устойчивости откосов, гребня и дам­ бы в целом при переработке берегов во­

доема, воздействии течения воды, волн 11 льда, а также условия ограничения филь­

трации воды через тело дамбы.

Верховой откос подвержен отрица­

тельным факторам воздействия воды н

льда и должен быть защищен от них по­

средством соответствующего укрепле­

ния. Низовой откос не подвергается та­

ким воздействиям, поэтому может иметь укрепление простейшего типа, например,

одерновку поверхности откоса. Типы

крепления откосов дамб обвалования та­

кие же, как и при сплошной подсыпке;

одерновка, мощение камнем, облицовка

топляемые дамбы, т.е. высота их опреде­

ляется из условия невозможности пере­

лива воды через гребень дамбы при рас­

четном уровне высоких вод. Они служат постоянной защитой территории города

от затопления. Затопляемые дамбы при­ ~Iеняют при обваловании территории в

тех случаях, когда допускается периоди­

ческос затопление (например, террито­ рии зеленых насаждений, расположен­

ные в пойме реки).

По производству работ и исходному ~1атериалу дамбы бывают насыпные и на­

~Iывные. Первые сооружаются сухим способом, путем привоза или персмеще­

ния грунта на месте строительства с пос­

ледующими разравниванием и уплотне­ нием, вторые - путем намыва грунта с

помощью гидромеханизации с последую­

щим осушением тела дамбы. Материалом для насыпных дамб мо­

гут служить любые местные грунты, кро­ ~!с иловых и грунтов, содержащих более 8% гумуса и более 6% легкораствори­

мых солей. Для намыва наилучшими яв­

.1яются песчано-травянистые и супесча­

ные грунты, но могут использоваться и

глинистые грунты. Песчаные грунты

обеспечивают полное уплотнение насыпи

в дамбе за короткие сроки, глинистые требуют около 3-5 лет д.1я полного обез­

воживания насыпи.

Строительство всего комплекса дамб обвалования и связанных с ними соору­ жений и устройств должно быть полнос­

тью закончено до начала строительства

зданий в границах территории, подвер­ женной затоплению.

При защите городской территории от

затопления способом обвалования необ­

ходимо учитывать, что в период rюдъеtа

горизонта воды возникает ряд осложня­

ющих эксплуатацию дамбы обстоя­ тельств, требующих проведения специ­

альных мероприятий, которые связаны с

возможностью затопления городскоii

территории поверхностными вода~ш в

бассейне ограждаемой территории в свя­ ЗI! со сложностью их сброса самотека~!

вследствие разницы опн'ток водосточ­

ной сети и уровня воды в реке или водо­

еме; с возможностью затопления терри­

тории водотоков, проходящих по ограж­

даемой территории, из-за разницы в от­ метках уровней воды в водотоке и реке; с возможностью подтопления городской территории вследствие подпора и филь­

трации воды через тело дамбы и ее осно-

вание. Организация стока поверхност­ ных вод с городской территории при за­

ее от затои.леннядамоамн оовддо­

в отличие от сплошной подсыпки свою специфику, что связано со

отвода поверхностных вод в

стояния высоких уровней в реке.

низких уровнях воды в реке сброс

остных вод осуществляется са­

через тело дамбы, причем тру­ ечиваются обратными клапана-

вод возникают в период

Вместимость накопительного бассей­

на при полной аккумуляции поверхност­

ного стока f/определяется по формуле

где h - максимальный слой осадков за пе­

риод паводка, мм; Ч1средний коэффици­ ент стока, принимаемый в зависимости от

благоустройства городской территории; F- площадь водосборного бассейна, га.

Накопительные аккумулирующие

бассейны выполняют свои функции сбо­

ра поверхностных вод лишь во время па­

водка, но в декоративных и иных целях

они сохраняют свое значение как городс­

ющих емкостей дает возможность со­

здать оптимальные условия работы стан­

ций, а также позволяет уменьшить мощ­

ность насосов за счет увеличения време­

ни перекачки поверхностных вод.

Аккумуляция поверхностных вод

производится в основном в подземных

резервуарах. Они могут размещаться от­ дельно от здания насосной станции или

быть совмещены с ней. В некоторых слу­

чаях аккумулирующей емкостью могут

служить и накопительные бассейны, из

которых вода перекачивается через тело

дамбы.

Насосные станции для перекачки по­

верхностных вод размещаются на сво­

бодных участках городской территории в пониженных местах вблизи дамб обвало­

вания. Территория, примыкающая к

станциям перекачки, озеленяется. Насос­

ные станции работают в автоматическом

или полуавтоматическом режимах, что

позволяет уменьшить объем регулирую­

щего резервуара. Пуск и остановка насос­

ных агрегатов осуществляется в зависи-

мости от наполнения резервуара, т.е.

уровня воды в нем.

Подъем уровня воды во время поло­

водья или паводка и при сооружении во­

дохранилища влечет за собой повышение уровня грунтовых вод на обвалованных

территориях, а иногда и при сплошной подсыпке. Подтоплению подвергается

вся территория города или его часть, что

зависит от горизонта высоких вод, рель­

ефа местности, коэффициента фильтра­

ции грунтов, глубины залегания вода­ упора. Поэтому необходимо помнить, что

при защите городских территорий от за­ топления важнейшим мероприятием яв­

ляется защита ее и от подтопления грун­

товыми водами.

Понижение и стабилизация горизон­

та грунтовых вод на подтопляемой тер­

ритории осуществляется путем устрой­

ства дренажной сети - берегового дрена­ жа с перекачкой собранных дренажных вод в реку или водохранилище. Цель бе­

регового дренажа - перехват потока

грунтовых вод, которые фильтруются че-

рез тело дамбы и ее основание, и стаби­

лизация уровня грунтовых вод на защи­

щаемой территории, соответствующего

норме осушения.

Трасса берегового дренажа обычно проходит вдоль дамбы обвалования со

стороны городской территории. Наличие

берегового дренажа ни в коей мере не ис­

ключает аналогичного устройства, входя­

щего в конструкции дамбы. В береговом

дренаже используются как горизонталь­

ный, так и вертикальный типы дренажей. В зависимости от местных условий, в первую очередь рельефа территории и

гидрогеологических особенностей, ис­

пользуются однолинейная или двухли­ нейная системы дренажей. При одноли­ нейной системе прокладывается дренаж

вдоль дамбы. При двухлинейной системе одна линия трассируется у дамбы, а дру­ гая вдоль высокого берега. Двухлиней­

ная система применяется в случае по­

ступления значительного потока грунто­

вых вод со стороны водораздела, кото­

рый может вызвать подтопление городс­

кой территории и при большой ширине поймы. Собранные грунтовые воды по­

ступают на насосные станции, которые

целесообразно устраивать объединенны­

ми для перекачки как дренажных, так и

поверхностных вод.

Сравнительная характеристика ме­

роприятий. Способ защиты городской территории от затопления следует выби­

рать с учетом технико-экономических

показателей, градостроительных задач и условий эксплуатации сооружений.

При сплошной подсыпке объемы зем­ ляных работ значительно больше, чем при сооружении дамб. Однако при обва­

ловании территории усложняются систе­

мы отвода поверхностных и дренажных

вод, требующие устройства насосных

станций, что удорожает строительство.

Помимо этого требуется постоянное на­ блюдение за состоянием дамб и насосных

станций, т.е. условия эксплуатации в

этом случае значительно более сложные,

чем при сплошной подсыпке территории.

Необходимо учитывать условия заст­

ройки защищаемой от затопления терри­ тории. Сплошная подсыпка позволяет

проводить инженерную подготовку тер­

ритории отдельными участками и заст­

ройку этих участков в той же последова­ тельности с гарантией их незатопления.

При защите территории от затопления

методом обвалования приступить к заст­

ройке можно лишь после сооружения

дамб на всем их протяжении. В опреде­ ленных случаях это обстоятельство мо­ жет играть основную роль в выборе спо­ соба защиты от затопления.

Гарантия незатопления территории

города при возможных авариях и повы­

шении уровня воды выше расчетного го­

ризонта более высокая при сплошной

подсыпке. В то же время сплошная под­

сыпка не может быть произведена при

наличии в зоне затопления существую­

щей капитальной застройки, ценных зе­ леных насаждений, архитектурных и ис­ торических памятников и пр. Однако

сплошная подсыпка, как уже говорилось,

позволяет приблизить городскую заст­ ройку к воде, в то время как дамбы отде­

ляют город от водного пространства и

затрудняют выход городской застройки к воде, что с градостроительной точки зре­

ния нежелательно.

Глава 5. Защита территории

от подтопления

Подземные воды - одно из важных

природных условий. Они имеют боль­ шое значение как источник водообеспе­

чения, хотя в настоящее время в основ­

ном, главным источником водоснабже­

ния для различных хозяйственных нужд

служит поверхностная вода рек и дру­

гих водоемов. Вместе с тем реки, озера,

водохранилища, пруды - лишь видимая

часть воды, основной объем которой на­

ходится под землей. Так, почти под каж­

дой рекой протекает другая (подрусло­

вый сток), под каждым озером находит­

ся другой водоем, объемы подземных

вод могут во много раз превышать по­

верхностные.

Подземные воды распространены по­

чти повсеместно. Известны пресные

разделяются на три группы (по Ф.П. Са­

варенскому); водопроницаемыекоэф­

фициент фильтрации более 1 мjсут (крупнообломочные породы, галечники,

пески); полупроницаемыекоэффици­

ент фильтрации 1-0,001 мjсут (глинис­

тые пески, супеси, лессы); практически непроницаемые (водоупорные)- коэф­ фициент фильтрации менее 0,001 мjсут (глины, мергели). Большое практическое

значение имеют такие свойства грунтов,

как влагаемкость и водоотдача.

ВлаrоемкОСIЪ определяет способ-

ность породы вмещать и удерживать не­

который определенный объем воды при обеспеченном стекании. Различают вла­

гаемкость полную, капиллярную и моле­

кулярную. Полная влагаемкость характе­ ризуется полным заполнением водой всех пор породы. Капиллярная влагаем­

кость - наличие в породе лишь капил­

лярной воды, связанной силами капил­

лярного натяжения, в то время как сво­

бодная вода ушла из породы в результа­ те обеспеченного стекания. Молекуляр­

ная влагаемкость - наличие только пле­

ночной воды, которая удерживается на

частицах породы силами молекулярного

притяжения. Влагоемкими породами яв­ ляются торф, глина, суглинок и др. К

слабовлагоемким относятся глинистые

породы, лёсс, мергель и др.; к певлагаем­

ким - песок, гравий, изверженные и

скальные осадочные породы.

Водоотдача характеризует свойство

породы отдавать часть воды посредством

ее стекания. Она определяется разностью между полной и молекулярной влагаем­

костью. Крупнозернистые породы обла­ дают большей водоотдачей, чем мелко­

зернистые. В глинах водоотдача практи­

чески равна нулю.

Отрицательное воздействие, главным

образом на конструкции дорожных по­

крытий (вспучивание грунта и разруше­

ние дорожных одежд), оказывают так на­

зываемые капиллярные воды. Под ка­

пиллярностью понимается способность

грунтов подтягивать воду по капиллярам

от основного горизонта подземных вод и

увлажнять вышележащие слои. Высота

их размеров: чем они тоньше, тем выше

окончательный подъем воды в породе. В

обломочных и крупнозернистых грунтах при размерах зерен более 2 мм капилляр­ ность отсутствует, а глины, напротив, об­ ладают наибольшей высотой капилляр­

ного подъема, достигающей 400-500 см.

Помимо капиллярных вод, которые

связаны с основным горизонтом подзем­

ных вод, обеспечивающих их питание,

существуют подвешенные капиллярные

воды. Они появляются при инфильтра­ ции атмосферных осадков с поверхности

почвы в нижележащие слои, сложенные

мелкозернистыми породами, которые

подстилаются крупнозернистыми песка­

ми. Поскольку просачивающиеся атмос­ ферные осадки выходят в крупнозернис­

тые подстилающие породы, то капилляр­

ная вода удерживается силами капилляр­

ного натяжения только в вышележащих

тонкозернистых породах, т.е. находится

как бы в подвешенном состоянии.

Подземные воды. Все вышесказан­

ное свидетельствует о том, что в грунтах

находятся свободная (гравитационная)

вода, заполняющая поры породы и дви­

гающаяся по ним в результате просачи­

вания под воздействием силы тяжести, а

также капиллярная вода, поднятая по ка­

пиллярам силами поверхностного натя­

жения, и подвешенная вода.

Источниками питания подземных

вод на территории города являются ат­

мосферные воды, проникающие в грунт

путем инфильтрации (просачиванием)

осадков; русловые воды рек и водоемов,

проникающие в береговой грунт в ре­

зультате их фильтрации; подземные

воды, поступающие к территории города

по водоносным слоям с более высоких

территорий вследствие разности отме­ ток. Основные из перечисленных источ­ ников питания - атмосферные осадки. При плохой организации стока поверх­

ностных вод и наличии хорошо проница­

емых грунтов создаются благоприятные

условия для инфильтрации воды с по­

верхности. Просочившаяся в почву вода

под воздействием силы тяжести опуска­

ется в более глубокие слои до тех пор,

Верховодка образуется на слабопро­

ницаемых линзах и сравнительно не­

большой глубине. Это происходит, как правило, при снеготаянии и обильных

дождях. Площадь ее распространения не­

значительна. При отсутствии поступле­

ния влаги с поверхности почвы, напри­

мер, в засушливые годы или в зимний пе­

риод, верховодка может исчезнуть и по­

явиться вновь после переувлажнения по­

чвы. Образование верховодки во многом

зависит от организации поверхностного

стока и общего благоустройства городс­

кой территории.

Подвешенные воды образуются в ре­

зультате инфильтрации атмосферных

осадков на участках слабопроницаемых

грунтов. Они не имеют водаупора и

удерживаются в грунте капиллярным на­

тяжением. Как правило, эти воды сохра­

няются в течение короткого времени и

их образование зависит также от благо­

устройства территории и организации

стока поверхностных вод.

Основной горизонт часто называют грунтовыми водами. Это первый водо­ носный слой от поверхности земли. Он чаще всего распространяется на обшир­

ной площади, располагается на водаупо­

ре и имеет определенные закономернос­

ти изменения уровня в зависимости от

климатических условий и выпадения

осадков. Основной горизонт имеет наи­

большее значение в подтоплении городс­

ких территорий, он встречается достаточ­

но часто на сравнительно небольшой глу­ бине от поверхности, поэтому ему следу­ ет уделять большое внимание при проек­ тировании города, его застройке и благо­

устройстве.

Межпластовые воды - подземные

воды, расположенные между двумя водо­

упорами (водонепроницаемыми слоями).

Они могут быть безнапорными и напор­

ными (артезианскими). Залегая на срав-

Режим подземных вод не остается по­

стоянным. Их горизонт имеет среднего­

довое колебание от максимального в пе­ риод наибольшего увлажнения почвы до

минимального. Разность отметок между

этими уровнями называется амплитудой

колебаний. Она зависит от климатичес­

ких условий местности. При защите го­ родской территории или отдельных со­ оружений от подтопления подземными

водами для расчетов принимается макси­

мальный уровень возможного их подъе­

ма.

Большое влияние на изменение уров­ ня подземных вод оказывает хозяйствен­

ная деятельность. Выпуск промышлен­

ных, хозяйственно-бытовых и ливневых

стоков иногда приводит к повышению

уровня подземных вод, утечки воды из

сети водопровода, канализации или ре­

зервуаров воды также могут привести к

увеличению количества воды в почве.

Все эти явления необходи:\ю учитывать

при оценке гидрогеологических условий

территории и при выборе методов ее осу­

шения.

Возможность использования подзем­

ных вод для водоснабжения и в других

целях устанавливается путем изучения

их физических, химических и бактерио­

логических свойств, степеней и характе­ ра загрязнения. Большое внимание уде­

ляется исследованиям подземных вод на

агрессивность по отношению к металлам,

железобетону, каменным конструкциям

и пр.

5.2. Методы защиты от подтопления, дренажи и их системы

Задачи инженерной подготовки при

подтоплении городской территории -

понижение уровня подземных вод в це­

лях осушения территории и защита зда­

ний и сооружений от затопления - ре­ шаются устройством дренажных систем