Лекция 5

5 Оградительная сеть и водоприёмники осушительных систем

5.1 Оградительная осушительная сеть

Оградительная осушительная сеть служит для перехвата избыточных вод, поступающих на осушаемую территорию с прилегающих водосборов, из рек, водохранилищ. К ней относятся нагорные каналы, ловчие каналы, береговой дренаж.

Нагорный канал

Нагорные каналы перехватывают поверхностные (делювиальные) воды, стекающие с водосбора на осушаемую площадь. Их проектируют в плане по границе осушаемой территории и водосбора. По расположению в плане А.Д. Брудастов разделяет их на непрерывные, прерывистые и Y-образные.

Непрерывные каналы проводят вдоль склона при спокойном рельефе водосбора, если склон распахан и может быть эрозия.

Прерывистые нагорные каналы проводят при сложном рельефе, при залесённом или залуженном водосборе.

Y-образные каналы устраивают в тех случаях, когда прилегающие склоны имеют большую изрезанность отдельными тальвегами.

Чтобы предупредить заиление каналов наносами, поступающими с водой, целесообразно вдоль верховой стороны их делать посадки кустарников. Продольные профили их должны быть плавными, а уклоны должны обеспечивать транзит наносов во взвешенном состоянии (минимальный уклон 0,0005).

Нагорные каналы должны рассчитываться на пропуск в бровках расходов воды расчётной повторяемости (в соответствии со СНиП 2.06.03-85). Нагорные каналы делают асимметричного трапецеидального очертания. Низовой откос отвечает требуемому заложению, верховой делается в два и более раз положе. Вынутый грунт разравнивают с низовой стороны в виде кавальера, который увеличивает размеры сечения канала.

При водосборной площади канала меньше 300 га канал не рассчитывают, размеры его принимают конструктивно (ширина по дну - 0,6 м, глубина – 1,0-1,2 м).

Ловчие каналы

Ловчие каналы перехватывают грунтовые или грунтово-напорные воды, поступающие с водосбора. При безнапорных грунтовых водах ловчий канал проходит в водоносных грунтах и глубина его определяется необходимой глубиной понижения уровней грунтовых вод. При напорных водах ловчие каналы проводят по местам выхода этих напорных вод или в зоне наивысших пьезометрических напоров. Для эффективного перехватывания грунтовых вод ловчий канал должен своим дном врезаться в водоносный пласт не меньше чем на 0,5 м.

Ловчие каналы бывают открытые (без крепления или с креплением), в виде закрытых горизонтальных дрен или дрен с вертикальными колодцами.

Целесообразно вместо открытого ловчего канала и тем более канала с креплением строить закрытую горизонтальную дрену.

При глубоком залегании напорного водоносного пласта устройство горизонтальных ловчих дрен и каналов по технико-экономическим соображениям нецелесообразно. В этом случае возможно применение самоизливающихся трубчатых колодцев, установленных через 20-40 м, а в приемлемых гидрогеологических условиях - вертикального дренажа.

При расчёте ловчих каналов определяют положение кривых депрессии грунтовых вод. Расчёт проводят по формулам академика С.Ф. Аверьянова (рисунок 1).

1 - ловчий канал; 2 - уровень грунтовых вод

до устройства канала; 3 - кривая депрессии грунтовых вод

Рисунок 1 – Схема осушительного действия

ловчего канала

Дальность (ширина) осушительного действия ловчего канала или дрены , м, определяют по формулам:

• в сторону прилегающей территории:

;

• в сторону осушаемой территории:

,

где - понижение уровня грунтовых вод (УГВ) в створе канала, м;

- длина канала, м;

- уклон потока грунтовых вод со стороны прилегающей территории, существовавший до сооружения канала;

- уклон потока грунтовых вод в сторону осушаемой территории после сооружения ловчего канала.

Понижение УГВ, вызванное устройством ловчего канала или дрены с учётом его или её обтекания и висячести, рассчитывают по формулам:

• в сторону прилегающей территории:

;

• в сторону осушаемой территории:

,

где , , ;

- средняя мощность нарушенного каналом потока грунтовых вод, м;

- расчётный диаметр дрены, равный диаметру фильтрующей обсыпки, а при её отсутствии - наружному диаметру дренажной трубы, м;

Х - расстояние от ловчего канала до места, где определяют понижение УГВ, м;

- дальности (ширины) осушительного действия ловчей дрены с учётом обтекания её грунтовыми водами соответственно в сторону прилегающей и осушаемой территории, м.

Для ловчих каналов

,

где - ширина канала по дну, м;

- глубина воды в канале в межень, м.

Значения и определяют по формулам:

, ,

где ;

- расстояние от истока ловчего канала или дрены до расчётного створа, м.

Функции определяют по таблице 1.

Таблица 1 – Значения функций

	8	4	2	1	0,5	0,2	0,1
	1	1,00	0,97	0,84	0,63	0,37	0,18
	0	0,16	0,21	0,46	0,67	0,85	0,93

Для ориентировочных расчётов можно принять .

При размещении регулирующей сети на осушаемой территории важно знать границы зоны осушительного действия ловчего канала, в пределах которых надобность в регулирующей сети отпадает.

Интересующую нас границу можно приближённо найти по формуле

,

где - норма осушения, м.

Поперечное сечение ловчих каналов глубиной до двух метров во всех грунтах, а в устойчивых и более 2 м обычно имеет трапецеидальную форму. Поскольку ловчие каналы, как правило, необходимо закреплять, то форма их сечения зависит от конструкции крепления. Если ловчий канал имеет глубину более 2,0-2,5 м и проходит в хорошо разложившихся торфяниках или в неустойчивых минеральных грунтах, форма его сечения должна быть параболической.

Сопряжение ловчих каналов с проводящими может осуществляться дно в дно. При наличии притока поверхностных и грунтовых вод с водосбора ловчие каналы совмещаются с нагорными, то есть устраивают нагорно-ловчие каналы. Следует отметить, что при крутых склонах такое совмещение нецелесообразно, так как при этом опасность заиления каналов возрастает. Более рационально устройство двух параллельных каналов - выше по склону нагорный и ниже по склону ловчий.

Для защиты территорий, примыкающих к рекам и водохранилищам, от фильтрационных вод применяют береговой дренаж.

Принципы проектирования берегового дренажа рассматриваются в разделе “Мелиорация заболоченных пойм, затопляемых и подтопляемых земель”.