- •Введение
- •Глава 1. Инженерная мелиорация на современном этапе развития науки и общества
- •1.1. Природообустройство. Мелиорация как часть природообустройства.
- •1.2. Общие подходы к мелиорации земель
- •1.3. Понятие геосистемы. Природные и техногенные ландшафты
- •1.4. Цели, задачи, виды мелиорации
- •1.5. Потребность в различных мелиорациях по климатическим зонам. Водный баланс мелиорируемых территорий
- •Водный баланс мелиорируемых территорий
- •1.6. Категории земель по назначению и правовому режиму. Мелиоративный режим
- •1.7. Нормативные документы в области природопользования. Основы проектирования гидротехнических мелиоративных сооружений
- •1.8. Изыскания при проектировании мелиоративных мероприятий
- •1.9. Основные гидрогеологические понятия и определения. Вода в горных породах. Фильтрация в грунтах
- •1.10. Условия питания, движения и дренирования подземных вод. Типы подземных вод. Режим подземных вод
- •Глава 2. Осушительные мелиорации несельскохозяйственных земель
- •Факторы подтопления и заболачивания территорий: естественные и искусственные. Обоснование необходимости осушения территорий. Норма осушения
- •2.2. Определение методов и способов осушения земель в зависимости от типа водного питания и водного баланса переувлажненных территорий
- •Водный баланс переувлажненных земель
- •2.3. Осушительные системы. Ограждающая, регулирующая, проводящая сети
- •Ограждающая сеть
- •Проводящая сеть
- •Регулирующая сеть
- •Сооружения на осушительной сети.
- •Устьевые сооружения
- •2.4. Закрытая осушительная система. Дренаж. Классификация дренажей. Конструкции дренажей. Общие системы дренажей. Местные дренажи
- •Конструкции дренажа
- •Общие системы дренажей
- •Местные дренажи
- •2.5. Особенности мелиорации земель поселений. Ускорение отвода
- •Ускорение отвода поверхностного стока
- •Ограждение территории от притока поверхностных вод
- •Понижение уровня грунтовых вод
- •Искусственное повышение поверхности территории
- •2.6. Водопонижение при строительстве зданий и сооружений. Водоотвод. Водоотлив
- •Учет возможных последствий подтопления территорий при проектировании гидротехнических сооружений
- •Устройство дренажей гидротехнических сооружений
- •Проектирование противофильтрационных элементов набережных
- •2.8. Мелиорация земель промышленности. Мелиорация земель добывающей промышленности. Осушение болот с целью добычи торфа. Мелиорация земель обрабатывающей промышленности
- •Мелиорация земель добывающей промышленности
- •Осушение болот с целью добычи торфа
- •Мелиорация земель обрабатывающей промышленности
- •2.9. Мелиорация земель транспорта. Дренаж автомобильных дорог. Водоотвод и дренаж на аэродромах. Осушение территории порта
- •Дренаж автомобильных дорог
- •Водоотвод и дренаж на аэродромах
- •Осушение территории порта
- •2.10. Мелиорация земель лесного фонда. Осушение лесных земель
- •Глава 3. Мелиорация сельскохозяйственных земель
- •3.1. Мелиорация в сельском хозяйстве. Характеристика сельскохозяйственных земель России
- •Характеристика сельскохозяйственных земель России
- •3.2.1. Осушительные мелиорации. Избыточно увлажненные минеральные земли
- •3.2.2. Требования сельскохозяйственного производства к водно-воздушному режиму почвы. Норма осушения сельскохозяйственных земель. Способы осушения
- •Способы осушения
- •3.2.3. Осушение сельскохозяйственных земель открытым и закрытым способом. Условия применения. Кротовый и щелевой дренаж
- •Кротовый и щелевой дренажи
- •3.3. Оросительные мелиорации
- •3.3.1. Режим орошения земель. Суммарное водопотребление. Оросительная норма
- •3.3.2. Поливные нормы и сроки поливов. Невегетационные и дополнительные поливы. Графики гидромодуля. Особенности режима орошения риса Поливные нормы и сроки поливов
- •Невегетационные и дополнительные поливы
- •Графики гидромодуля
- •Особенности режима орошения риса
- •3.3.3. Способы и техника полива сельскохозяйственных культур. Поверхностный способ полива. Полив дождеванием. Типы дождевальных систем. Внутрипочвенный полив
- •Поверхностный способ полива
- •Временный ороситель; 2 -чеки; 3 -прораны; 4 – валики
- •Полив дождеванием
- •Внутрипочвенный способ полива
- •3.3.4. Оросительные системы, основные элементы. Проводящая и регулирующая оросительная сеть. Конструкции и расчет оросительной сети
- •Проводящая оросительная сеть
- •Регулирующая оросительная сеть
- •Конструкции и расчет оросительной сети
- •3.3.5. Источники воды для орошения. Качество оросительной воды. Орошение поверхностными и подземными водами. Лиманное орошение. Орошение сточными водами
- •Качество оросительной воды
- •Орошение поверхностными и подземными водами
- •Лиманное орошение
- •Орошение сточными водами
- •3.3.6. Головные водозаборы. Типы водозаборов, особенности применения
- •Типы бесплотинных водозаборов
- •Плотинные водозаборы
- •Водозаборы с насосной станцией
- •3.3.7. Отстойники на водозаборных сооружениях. Характеристики взвешенных наносов. Расчеты отстойников. Сороудерживающие решетки
- •Характеристики взвешенных наносов
- •Расчеты отстойников
- •Сороудерживающие решетки
- •3.3.8. Дренаж на орошаемых землях. Мелиорация засоленных земель
- •Мелиорация засоленных земель
- •3.4. Мелиорация в садово-парковом хозяйстве. Особенности мелиоративных мероприятий на малых площадях
- •Орошение садовых и дачных участков
- •Системы полива для садового участка
- •Глава 4. Природоохранное обустройство территории
- •4.1. Защита земель от водной эрозии и оврагов
- •Степень опасности наводнений
- •4.3. Борьба с размывами берегов рек, водохранилищ и морей
- •4.3.10. Стенки свайного типа:
- •4.4. Борьба с оползнями и селями Борьба с оползнями
- •Борьба с селевыми потоками
- •4.5. Обводнение территорий. Потребность в обводнении
- •4.6. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации гидромелиоративных систем
- •Зоны влияния мелиоративной системы
- •Состав мероприятий по охране окружающей среды
- •4.7. Комплексное обустройство (мелиорация) водосборов
- •Список литературы
Учет возможных последствий подтопления территорий при проектировании гидротехнических сооружений
Строительство подпорных гидротехнических сооружений на реках, когда подземные воды гидравлически связаны с верхним бьефом до или после их возведения, приводит к подпору и повышению уровня подземных вод на прилегающей к реке территории.
Устройство судоходных, оросительных и сбросных каналов вследствие фильтрации воды из них также может вызвать повышение уровня подземных вод и подтопление прилегающих к каналам промышленных площадок и городов.
Некоторые причины подтопления территорий, связанные со строительством гидротехнических сооружений, показаны на рис.2.7.1.
В действительности подтопление территорий в связи со строительством гидротехнических сооружений встречается сравнительно редко, так как обычно одновременно с их осуществлением проводятся мероприятия по защите территорий от подтопления.
Так, например, в связи со строительством водохранилища оказалась подтопленной выбранная для застройки площадка крупного предприятия текстильной промышленности. Площадка располагается на террасе реки в 800 м от ее уреза. Терраса сложена песками, пылеватыми в верхней части, крупными и гравелистыми внизу, мощностью до 10-12 м. Подземные воды до подпора залегали на глубине 2-3 м от поверхности земли и были гидравлически связаны с рекой. После наполнения водохранилища их уровень на площадке повысился на 1,2- 1,5 м и в пониженных местах образовались заболоченности. Таким образом, площадка оказалась подтопленной, и, прежде чем приступить к строительству, пришлось устроить дренаж.
В непосредственной близости от описанной площадки находится действующий завод резиновой промышленности; на его территории до создания подпора был построен канализационный коллектор, уложенный в сухих грунтах; стыки его, как оказалось, заделывались не достаточно тщательно. Через 4 года, в результате подпора и повышения уровня подземных вод на 2,5-3 м против его естественного положения произошло подтопление коллектора, который превратился в интенсивно работающую дрену, что повлекло за собой вынос в коллектор мелких частиц грунта и привело к просадкам и разрушению коллектора.
Рис.2.7.1. Причины подтопления территорий, связанные со строительством гидротехнических сооружений
а - при защите территории от затопления обвалованием б - устройство канала в насыпи; в - следствие сооружения водохранилища; г - создание искусственного препятствия на пути естественного дренажа вследствие ошибок в проектировании отдельных сооружений, например, возведение причальной стенки без надлежащего отвода воды из пазухи
Примером предотвращения подтопления территории при подпоре воды в реке является глубокий дренаж в одном из городов. В связи с намечавшимся повышением горизонта воды в реке в ее прибрежной части должно было произойти повышение уровня подземных вод на 3 м и подтопление города на площади около 500 га. Такое подтопление угрожало нормальной деятельности многих предприятий и жилых кварталов города. Для защиты территории вдоль реки на протяжении около 4 км был построен дренаж, обеспечивающий и в настоящее время, т. е. после создания подпора, сохранение естественного уровня подземных вод.
Помимо защиты от подтопления территории в целом, применяется также местное ограждение отдельных сооружений. В частности, это было применено, например, для одного из крупных жилых зданий того же города. Подвалам здания угрожала опасность подтопления в связи с поднятием горизонта воды в реке. В данном случае был осуществлен кольцевой защитный дренаж.
Приведем еще один пример защиты от подтопления территории при подпоре воды в реке. Часть города, которой угрожало подтопление, расположена на пойменной террасе, которая сложена аллювиальными глинистыми песками с коэффициентом фильтрации 1,0-1,5 м/сут. с линзами галечника и суглинков. Расчеты подпертого уровня подземных вод показали, что подпор распространится вглубь берега на 1 км, а уровень повысится в среднем на 2 м (рис.2.7.2). В результате многие подвальные помещения и городские подземные коммуникации должны были оказаться подтопленными. Устройство защитного берегового дренажа полностью обезопасило территорию – уровень подземных вод был снижен на 0,8-1,0 м ниже первоначального уровня, наблюдавшегося при образовании водохранилища.
При эксплуатации гидротехнических сооружений может возникнуть необходимость понижения уровня грунтовых вод вследствие недоучета геологических условий при проектировании сооружений или при ошибках, допущенных при строительстве.
Рис. 2.7.2. Подтопление городской территории в связи со строительством плотины
1 - глинистые пески; 2-суглинки; 3 - галечники; 4 - глинистая кора выветривания скальных пород; 5-скальные породы; 6 - первоначальный уровень подземных вод, 7 -подпертый уровень (по расчетам); 8 - пониженный уровень при работе дренажа
Рассмотрим случай понижения уровня грунтовых вод, необходимость которого возникла при эксплуатации одного из шлюзов (рис. 2.7.3).
Рис.2.7.3. Схема водопонижения в районе шлюза
1 - камера шлюза; 2 - уровень воды верхнего бьефа; 3 - напорный уровень в подстилающем пласте; 4 - напор воды в пласте вне зоны влияния разгрузочных скважин; 5 - разгрузочные скважины; 6 - засыпка песчаным грунтом; 7 - стены и днище шлюза; 8 - прослойка суглинков; 9 - напорный водоносный песчаный слой; 10 - уровень воды нижнего бьефа
Непосредственно под основанием шлюза залегают мягкопластичные суглинки с линзами супесей и мелкозернистых песков, мощность слоя которых составляет 1,5 - 4,0 м. Они сильно насыщены водой и очень подвижны. Слой суглинков подстилается песками, в которых имеются напорные грунтовые воды, причем напорный уровень грунтовых вод достигал 11,0 м над основанием камеры шлюза, вследствие большого напора произошел прорыв противофильтрационной шпонки между полусекциями камеры и началось интенсивное поступление воды и увлечение ею грунта из-под основания камеры внутрь ее, что привело к образованию каверн в основании, резкому увеличению осадок камеры и перекосу ее.
Для нормализации работы сооружения были приняты меры к понижению уровня грунтовых вод с помощью вертикальных колодцев за счет принудительной откачки, произведено нагнетание цемента под основание и осуществлен ремонт шпонки.
Кроме того, было принято решение осуществлять постоянную разгрузку имеющегося напора на слой суглинков в основании шлюза путем устройства самоизливающихся разгрузочных скважин, расположение которых показано на Рис.2.7.3. Расстояние между скважинами вдоль оси шлюза было принято около 30 м. Устройство скважин обеспечило снижение напорного уровня грунтовых вод почти до уровня нижнего бьефа и нормальную эксплуатацию сооружения.