6.2 Защита земель от затопления

Наиболее эффективным приёмом при борьбе с затоплением территории является обвалование.

Обвалование - ограждение земель дамбами для защиты от затопления.

Осушенную территорию, защищённую дамбами, называют польдером. Польдеры подразделяют на два типа: незатопляемые (зимние) и затопляемые (летние).

Незатопляемые польдеры ограждают дамбами, исключающими затопление защищаемой территории годовыми максимальными паводками расчётной обеспеченности (0,5-1,0 %). Такие польдеры могут быть с регулируемым весенним затоплением для весенних влагозарядковых поливов (рисунок 1).

a) незатопляемые; б) затопляемые; 1 - уровень весеннего половодья;

2 - уровень летне-осеннего паводка; 3 - уровень летней межени;

4 - дамба; 5 - береговая дрена; 6 - шпунтовая стенка

Рисунок 1 – Защитные дамбы

Затопляемые польдеры ограждают дамбами, защищающими обвалованные земли от затопления максимальными паводками вегетационного периода расчётной обеспеченности (5-10 %). Эти польдеры устраивают только на речных поймах с достаточным естественным удобрением наносами, поступающими с весенними талыми водами при таком использовании земель, которое допускает затопление (отсутствуют населённый пункт и производственные постройки, не проводится посев озимых зерновых культур и др.).

При незатопляемых дамбах водным режимом обвалованных земель можно управлять в течение всего года. В засушливые периоды воду не сбрасывают за дамбу, а с помощью насосной станции подают для увлажнения.

Затопляемые дамбы менее надёжны в работе, не обеспечивают управления водным режимом обвалованных земель, как незатопляемые дамбы.

По данным А.Ю. Юшкаускаса стоимость осушения с помощью затопляемых и незатопляемых дамб примерно одинакова, но экономическая эффективность защиты незатопляемыми дамбами значительно выше.

Защитные дамбы на поймах устраивают вдоль русла реки. Минимальное расстояние от низа откоса дамбы до края дна водотока , м, определяют по уравнениям:

• в минеральных грунтах:

,

где - глубина водотока, м;

- высота дамбы, м;

• в торфяных грунтах:

.

При всех случаях между дамбой и бровкой реки следует оставлять береговую полосу шириной не менее 30 м.

Площадь обвалования зависит от рельефа местности, планируемого использования земли и определяется технико-экономическим расчётом. При защите от затопления речными водами дамбы проектируют с одной или с двух сторон реки. Односторонние дамбы проектируют для защиты приморских низменностей, а также для ликвидации мелководий водохранилищ.

Двусторонние дамбы обычно сооружают параллельно одна другой (рисунок 2). А. Н. Костяков рекомендует определять расстояния между дамбами следующим образом.

При двустороннем обваловании пойм подпор , м, создаваемый в реке дамбами, определяется по формуле:

,

1 - бытовой уровень в русле; 2 - уровень воды

в обвалованном русле; 3 - уровень затопления поймы; 4 - дамбы

Рисунок 2 – К схеме расчёта расстояний между дамбами

где - средний слой затопления поймы до обвалования, м;

- коэффициент Шези русла реки;

- коэффициент Шези поймы;

- ширина затопления поймы до обвалования, м;

- расстояние между дамбами, м.

Используя эту формулу, можно найти оптимальные значения и . Задача прямого решения не имеет и решается методом подбора. В начале задаются расстоянием между дамбами B, затем определяют подпор воды, создаваемый дамбами. При расчёте необходимо иметь в виду, что подпор воды между дамбами должен быть не более 5 м и скорость воды в сжатом дамбами русле реки не должна превышать допустимых на размыв для русла и дамб. Если скорость в обвалованном русле окажется размывающей, изменяют расстояние между дамбами и расчёт повторяют. Если это сделать невозможно, то предусматривают крепление откосов дамбы и прилегающих участков.

Далее устанавливают высоту дамб , м:

,

где - высота паводковых вод в обвалованном русле, м;

- превышения гребня защитной дамбы над уровнем воды, м.

Высота паводковых вод в обвалованном русле где , м, определяется следующим образом:

,

.

Значения определяются аналогично расчёту земляных плотин.

Зная высоту дамб, выбирают конструкцию и производят расчёт поперечного сечения дамбы на фильтрацию и устойчивость её известными способами.

Продольный уклон гребня дамбы на поймах принимают равным уклону свободной поверхности воды при пропуске максимальных расходов расчётной обеспеченности.

Дамбы обычно сооружают насыпные или намывные из местного грунта, отбираемого из русла реки или карьера. Ширина гребня дамб должна быть не менее 3 м, а при использовании гребня под дорогу их ширину назначают по нормативам в зависимости от категории дороги. Мокрый откос закрепляют дёрном, а сухой засевают травосмесью.

В состав польдерной системы, кроме внешних оградительных дамб входят: внутренние дамбы, разделяющие польдер на отдельные участки и не допускающие затопление всего польдера при прорыве оградительной дамбы; сооружения для принудительных (насосные станции) и самотёчных (шлюзовые ворота, водовыпуски) сбросов; регулирующий резервуар при насосной станции (для выравнивания режима работы насосных агрегатов); осушительная или осушительно-увлажнительная сеть и сооружения на ней; оградительные каналы и дрены, перехватывающие поверхностные и грунтовые воды, поступающие на польдер с прилегающих водосборов и обвалованного водоприёмника; водоотводящий канал, соединяющий насосную станцию с водоприёмником; дороги и эксплуатационные сооружения.

В зависимости от конкретных природных условий схема польдерной системы может включать все эти элементы или только часть их (рисунок 3).