Гидротехнические сооружения на объектах ландшафтной архитектуры

Гидротехнические инженерные сооружения служат для использования имеющихся водных ресурсов объекта, для борьбы с вредным воздействием вод на отдельные участки объекта и как декоративные элементы объектов ландшафтной архитектуры. По назначению гидротехнические сооружения бывают общего и специального назначения.

В состав гидротехнических сооружений общего назначения входят:

˗ подпорные сооружения на водотоках, в основном плотины и дамбы;

˗ водозаборные сооружения на реках, озерах, водохранилищах и других водных объектах;

˗ водопроводящие сооружения – каналы, лотки, трубы, гидротехнические туннели, акведуки, дюкеры и другие;

˗ сопрягающие сооружения – перепады, быстротоки, регуляторы, водосбросные, водоспускные сооружения и другие;

˗ регуляционные сооружения – струевыправляющие дамбы, берегоукрепительные, дноукрепительные сооружения и другие.

К гидротехническим сооружениям специального назначения относятся различные гидромелиоративные сооружения: оросительные (ирригационные); осушительные, в том числе дренажные; обводнительные, в том числе шлюзы-регуляторы, отстойники, вододелители, водомеры и другие.

6.1 Водоемы, их назначение и классификация

К природным водоемам относят естественные озера и пруды. Искусственные водоемы подразделяют на водохранилища (объем воды более 1 млн. м³); пруды (объем воды менее 1 млн. м³); бассейны, отличающиеся полной изоляцией от внешней среды и полным регулированием водного режима.

Проектирование водоема ведется по материалам топографических, гидрологических, геологических, гидрогеологических, санитарно-гигиенических (бактериологических) изысканий. При этом рассматриваются следующие вопросы:

˗ форма и площадь зеркала (акватории) водоема, которые определяются его назначением, размером, планировкой и стилем участка;

˗ объем воды в водоеме, который зависит от площади акватории, назначения водоема, его средней глубины, источников водного питания и нормативного (или возможного) водооборота;

˗ средняя и максимальная глубины водоема, определяемые площадью акватории, ассортиментом водной растительности, видом зарыбления (если планируется зимовка рыб, устраивают зимовальные ямы глубиной 3,5–4,5 м);

˗ зонирование акватории водоема, зависящее от видов его использования, которое может в себя включать глубоководную зону для перезимовки рыб; мелководную зону для прогрева воды, используемую для орошения; зону водной растительности для биологической очистки воды; зону размещения пляжа; зону декоративной водной или околоводной растительности и другое;

˗ крутизна откосов (коэффициенты заложения откосов), которая определяется в самом начале проектирования для устройства котлована водоема-копани. При этом учитываются угол естественного откоса в сухом и мокром состоянии и угол внутреннего трения по инженерно-геологическим элементам. Эти сведения можно взять изинженерно-геологических изысканий или из СНиП 2.02.0 1-83* «Основания зданий и сооружений»;

˗ защита от фильтрации, которая устраивается в тех случаях, когда водоем создается на легких водопроницаемых почвах и грунтах при глубоком уровне залегания грунтовых вод (ниже дна водоема);

˗ защита от загрязнения частицами грунта (суффозии), которая применяется в случаях подземного водного питания или попадания вод поверхностного стока в водоем путем фильтрации через борта и дно водоема;

˗ тип водного питания, определяемый основным источником воды для наполнения водоема;

˗ аэрация грунтовой воды и подогрев, которые необходимы при использовании воды для орошения и нормальной жизнедеятельности рыбы;

˗ сооружения для водного питания водоема, обычно требующиеся при устройстве водоема-копани, когда прямое грунтовое питание оказывается недостаточным, - используют методы каптажа родников или искусственное дренирование вышележащих водоносных горизонтов, что усиливает грунтовый сток. На относительно ровной поверхности используют специальные буровые скважины для дополнительной подачи воды в водоем;

˗ водосбросные сооружения, которые не допускают подъема воды выше определенного уровня и сбрасывают все излишки воды, образующиеся в результате половодья, паводков, снеготаяния или обильных ливневых осадков. Водосбросные сооружения имеют конструкцию одно- или многоочковых труб, преимущественно круглого или прямоугольного сечения; водосливов с тонкой стенкой, с широким порогом или практического профиля, а также другие формы;

˗ донные водоспуски необходимые для полного опорожнения водоема предназначены для проведения эксплуатационных и ремонтных работ;

˗ кратность водообмена рассматривается у всех водоемов, исключая крупные и плотинные водоемы, которые способны к самоочищению. Рассчитывается и соизмеряется объем чаши и объем стока для обеспечения нормативного водообмена, который кратко и приближенно можно охарактеризовать коэффициентом водообмена (ландшафтно-декоративный водоем - 1,5 - 2,5; рекреационный водоем - 2,0 - 4,0; водоем для водного спорта - 2,0 - 4,0; водоем для спортивного рыболовства - 3,0 - 4,0; водоем для рыборазведения - 4,0 - 5,0 и более);

˗ естественные и искусственные фильтры для очистки воды. Основными природными очистителями воды являются растения (камыш, тростник, рогоз, ситник и др.) и микроорганизмы. Если естественные очистители воды не справляются, то используют искусственные фильтры. Механические фильтры очищают воду от крупных примесей. Они состоят из кварцевого песка и щебня различных фракций. Химические фильтры поглощают отдельные элементы, находящиеся в избытке или отличающиеся нежелательными свойствами. Аэрационные – насыщают раствор молекулами кислорода, что приводит к быстрому разложению органических веществ. Стерилизация воды производится путем ультрафиолетового облучения. Микробиологические фильтры очищают воду от органических примесей путем переработки их специально заселенными бактериями;

˗ сопутствующие гидротехнические сооружения, которые используют с целью выполнения утилитарных функций, а также достижения зрелищного эффекта (фонтаны, каскады и др.);

˗ дренаж для отвода фильтрационных вод и регулирования водного режима окружающей территории, который является обязательным при устройстве водоема с высоким уровнем воды в переувлажненных грунтах. Если водоем имеет низкий уровень воды в чаше, то возможен дренаж территории со сбросом дренажных вод в водоем и удалением избытка воды через водосбросное сооружение. Большое расстояние от поверхности воды до поверхности земли требует организации промежуточной искусственной террасы на высоте 0,4 - 0,6 м над поверхностью воды. Когда уровень воды в чаше водоема высокий необходим дренаж не только подтопляемой территории, но и кольцевой дренаж самого водоема для перехвата потока фильтрационных вод. В этом случае образуется единая дренажная сеть (вокруг водоема и на прилегающей территории), вода из которой перекачивается в водоем и усиливает его водное питание.

Устраивая водоемы на объектах ландшафтной архитектуры, учитывают также следующие их особенности (таблица 4).

Таблица 4 – Особенности функционирования водоемов с многолетним и сезонным регулированием стока

Регулирование стока в водоемах
многолетнее	сезонное
объем чаши может превосходить объем среднего годового стока	объем чаши рассчитан на заполнение в течение одного сезона (года);
чаша водоема может быть заполнена полностью не обязательно за один год	зарегулированный весенний сток в значительной степени расходуется в маловодный период (в основном, в сельском хозяйстве)
сбросной расход сильно трансформируется водоемом	колебания уровней воды значительные
при большом расходе водосбросных сооружений колебания уровней сравнительно невелики	подводные откосы чаши водоема при понижении уровня значительно обнажаются
подводные откосы чаши водоема обнажаются редко и на незначительную величину (за исключением целевого опорожнения водоема)

Из таблицы видно, что тип многолетнего регулирования стока наиболее пригоден для плотинных водоемов ландшафтного назначения, а тип сезонного регулирования стока на объектах ландшафтной архитектуры нежелателен. При необходимости использования водоемов с сезонным регулированием стока для создания элементов ландшафта целесообразно изменить характер использования водоема и тип регулирования.

6.2 Плотины, дамбы

При строительстве водного объекта с целью благоустройства территории основными сооружениями гидроузла можно назвать собственно водоем, плотину, дамбу (по необходимости), водосбросное сооружение и водоспуск (водовыпуск).

Плотины классифицируются по отношению к пропуску стока вод, используемым материалам, особенностям конструкции, способу возведения и по другим признакам (блок-схема 1).

Блок-схема 1 – Классификация плотин

По отношению к пропуску стока	- глухие - водосливные - фильтрующие
По особенностям конструкции	- гравитационные - контрфорсные - арочные
По способу возведения	- насыпные с уплотнением - намывные - взрывонабросные
По используемым материалам в строительстве	- грунтовые (однородные и неоднородные) - каменные - каменно-набросные - габионные - каменно-земляные - намывные - из армированного грунта - деревянные - ряжевые - бетонные - железобетонные

Земляные плотины, дамбы, противофильтрационные устройства напорных сооружений в виде экранов, ядер и лонуров можно возводить отсыпкой грунта, как в сухих условиях, так и в воду. При устройстве противофильтрационных устройств наиболее пригодны глинистые грунты с коэффициентом фильтрации К< 0,1 м/сут. и при числе пластичности ≥0,05. Допускается применять также искусственную грунтовую смесь.

Крутизна откосов плотин и дамб определяется исходя из физико-механических характеристик грунтов, действующих на откосы сил (собственной массы, влияния воды, сейсмических, динамических, внешних нагрузок на гребне и откосах и других); высоты плотины; производства работ и условий эксплуатации. На откосах средних и высоких плотин рекомендуется устраивать бермы, которые увеличивают устойчивость откосов, облегчают поверхностное водоотведение, и улучшают производственные и эксплуатационные условия. Одним из важнейших элементов насыпной земляной плотины является дренаж тела плотины, который проектируется и строится для защиты и устойчивости низового откоса; повышения устойчивости верхового откоса при быстром понижении уровня воды; отвода воды профильтровавшейся через экран, тело и ядро плотины.

Существование и эксплуатация плотинных водоемов требует устройства водосбросов и водоспусков. Водосбросы обеспечивают безопасность плотинных водоемов. Они могут устраиваться как в берегах балки или ручья, так и в теле плотины. Если водосброс расположен в берегах, то его основным элементом является подводящий канал криволинейного или прямолинейного очертания, водослив с широким порогом и сбросная часть в виде быстротока или многоступенчатого перепада. По конструкции водосбросы бывают открытые и закрытые. Водосбросы в теле плотины устраивают закрытыми (сифонные и шахтные). В ландшафтной архитектуре более зрелищными являются водосбросы с малым удельным расходом воды (до 0,5 м³/с).

Водоспуски служат для хороших условий эксплуатации и ремонта плотинных водоемов. По конструкции они бывают открытыми и закрытыми. В земляных плотинах обычно устраивают закрытые трубчатые водоспуски из металлических, асбестоцементных и железобетонных труб. В конце трубчатых водоспусков предусматривают устройство для гашения энергии. Донные водоспуски могут выполнять функцию управляемых глубинных водосбросов.

При реставрации земляных плотин прошлых веков часто сталкиваются с зарастанием верховых откосов кустарниковой, а низовых – древесной и кустарниковой растительностью, образованием оврагов на месте боковых водосбросов. В таких случаях производят реконструкцию земляных плотин в земляные водосливные плотины. Русло образовавшегося оврага перекрывают глухой земляной плотиной, а существующую глухую плотину реконструируют в земляную водосливную плотину. Реконструкцию производят с повышением напора воды путем подсыпки двусторонних дамб и низового откоса водосливной части плотины. Если же реконструкция производится без увеличения напора воды и объема водоема, то ниже гребня плотины (на 0,8–1 м) устраивают выемку для водосливной части с подсыпкой низового откоса в пределах водосливной части.

6.3 Пруды, водоемы-копани

Устройство водоемов-копаней обуславливается рельефом местности и типом грунта. При устройстве водоема-копани ориентируются на угол внутреннего трения, который характеризует сопротивление грунтов сдвигу. Береговая линия водоема может быть разнообразной: прямоугольной, многоугольной, круглой, эллипсовидной, неправильной геометрической формы. По форме дна водоемы-копани можно подразделить на плоские, слабо наклонные, параболические, сферические и другие. По глубине такие водоемы, в зависимости от назначения, могут иметь одно-, двух-, трехступенчатое дно. Но чем меньше глубина, тем быстрее происходит зарастание водоема.

Крепление сухих откосов водоемов-копаней аналогично креплению откосов, а их мокрых откосов может быть выполнено из местных природных материалов, искусственных материалов на базе природных компонентов и современных синтетических материалов (таблица 5).

Таблица 5 – Материалы для крепления мокрых откосов

Из природных материалов	Из искусственных материалов на базе природных компонентов	Из современных синтетических материалов
фашинное	монолитным бетоном с поверхностной обработкой или без нее	геоткань в комбинации с местными и искусственными материалами
фашинно-каменное (полосами)	монолитным бетоном с облицовкой камнем	геоткань с геосетками
плетневое	ячеистыми бетонными плитами	геоткань с георешетками и заполнителем
плетневое с гравийным или песчано-гравийным фильтром	ячеистыми бетонными плитами с заполнением ячеек щебнем или гравием	геокаркас с заполнителем
деревянным забором	сплошными бетонными плитами
шпунтовой стенкой	бетонными плитками (типа тротуарных)
свайной стенкой	каменно-плиточной кладкой
ложно-свайной стенкой	каменной кладкой в деревянных клетках
каменным мощением по плотной естественной поверхности	плиточной кладкой в деревянных клетках
каменным мощением по песчаной или щебеночной подготовке
каменной (бутовой) кладкой на цементном растворе
сухой бутовой кладкой
ряжевыми конструкциями из дерева с заполнением булыжником, каменным сколом, гравием, щебнем и другим
габионными стенками и матами в металлических сетках

Устройства и конструктивные особенности водоемов-копаней (таблица 6) отличаются друг от друга размерами, типами грунтов, уровнем залегания грунтовых вод и основными типами водного питания. При устройстве водоемов-копаней различных размеров первоочередной операцией является вынос проекта в натуру и закрепление контуров водоема кольями и лентами.

Таблица 6 – Особенности устройства водоемов-копаней

Вид водоема-копани	Особенности устройства
Малый в водопроницаемых грунтах, при глубоком залегании уровня грунтовых вод, водное питание – водами поверхностного стока или принудительным наполнением (наливной водоем)	˗ устройство котлована экскаватором, бульдозером или вручную; ˗ вывоз грунта за пределы объекта или использование его в элементах геопластики; ˗ планировка вручную поверхности дна и откосов котлована; ˗ укладка первичного слоя гидроизоляции (экрана) из местных материалов (тяжелый суглинок, глина тяжелая или средняя) с просыпкой гравием и уплотнением; ˗ устройство сверху экрана гравийной пригрузки слоем толщиной 4–5 см с ее уплотнением; ˗ укладка и разравнивание по поверхности основания из гравия слоя крупнозернистого песка толщиной 0,10 - 0,20 м; ˗ мокрые откосы такого водоема должны быть достаточно пологими (m = 4–5) во избежание оползания песка; ˗ при крутых откосах, особенно в прибрежной части, применяют методы их крепления с одновременным устройством искусственной шероховатости для удержания песка (геосетки, георешетки, геокаркасы)
Микроводоем в тех же условиях, но с дополнительным применением синтетических материалов	˗ в начальной стадии выполнение тех же операций, но основные работы вручную; ˗ укладка на экран из природных материалов половинной толщины (0,15 - 0,20 м) геоткани средних номеров (250 – 450), в качестве основы перед укладкой синтетического противофильтрационного экрана; ˗ укладка поверх геоткани синтетического пленочного экрана из полиэтилена, резины, бутилкаучука толщиной 1 мм и больше (или бентонитавые маты); ˗ покрытие экрана сверху объемной геосеткой и засыпка его песком, гравием; ˗ в качестве синтетического заменителя песка и гравия (по виду) можно использовать защитную ткань Еврофол (Eurofol)
Среднего размера в водопроницаемых водонасыщенных грунтах при близком залегании уровня грунтовых вод и грунтовом типе водного питания	˗ устройство котлована машинным или ручным способом с утилизацией грунта на месте или вывозом за пределы объекта; ˗ устройство приямка (зумпфа) в наиболее низкой части и ближе к месту сброса воды; ˗ откачка воды насосом (землесосом), пропускающим мелкие камни или при защите насоса мелкой металлической сеткой; ˗ выравнивание мокрого дна и откосов котлована вручную; ˗ укладка геоткани средних номеров (250 – 450) с перекрытием и скреплением швов скобами, сшиванием нитями, склеиванием или свариванием с последующим редким пришпиливанием к дну котлована; ˗ покрытие поверхности геотканью и геосетками, георешетками или геокаркасом выбранной высоты с креплением шпильками к дну и откосам котлована; ˗ заполнение ячеек гравием, щебнем, галькой, крупным песком или их сочетанием по выбору ландшафтного архитектора
Крупный в водопроницаемых водонасыщенных грунтах при близком залегании уровня грунтовых вод и грунтовом водном питании	˗ устройство котлована методами механизации или гидромеханизации из-под воды с удалением вынутого грунта за пределы объекта; ˗ оформление береговой линии путем срезки или отсыпки грунта (в зависимости от особенностей рельефа); ˗ отсыпка песчаного фильтра в воду с вариантами (устройство геотканнопесчаного фильтра при откачке воды; без применения фильтра); ˗ пригрузка песчаного слоя гравием или галькой (если это необходимо); ˗ при наличии гравийного или щебневого слоя возможно полное или частичное покрытие слоем крупного или разнозернистого песка
Крупный в среднепроницаемых грунтах при глубоком залегании уровня грунтовых вод и смешанном типе водного питания поверхностным стоком, водами верховодки, принудительном наполнении	˗ устройство котлована механизированным способом и утилизация вынутого грунта; ˗ ручная доработка дна и откосов; ˗ последующая обработка поверхности дна и откосов различными методами: а) возможно уплотнение механическими трамбовками при отсутствии (или с откачкой) воды; б) просыпка поверхности сухим глиняным порошком, глиноцементной смесью или разнозернистым песком с последующим уплотнением; в) укладка геоткани, если есть опасность периодической суффозии или в качестве мелкопористой части прямого фильтра; ˗ отсыпка прямого фильтра из песка, в том числе содержащего мелкие фракции, слоем толщиной 0,10 - 0,15 м; ˗ отсыпка гравия или щебня для пригрузки песка и создания крупнопористой части прямого фильтра слоем толщиной 0,05 - 0,10 м; ˗ в зоне купания отсыпка пляжного откоса и отдельных мелководий песком; ˗ в случае больших потерь воды на фильтрацию (особенно первые годы) борьба с ней путем постепенной естественной и искусственной кольматации (порошками глины или пылевато-иловатыми песками)

Водосбросы водоемов-копаней можно разделить на два вида: самотечные водосбросы и водосбросы с механическим подъемом воды. Водоспуски водоемов-копаней, как правило, устраивают с механическим подъемом воды. Самотечные водосбросы возможны лишь в тех случаях, когда недалеко от водоема находится какой-либо водоприемник, в который можно сбрасывать лишнюю воду (овраг, ручей, речка, глубокий магистральный канал, озеро с высокими берегами и другие).

Если водоем-копань оборудуется донным водоспуском, то при наличии водосброса колодезного типа трубу водоспуска целесообразно вывести в тот же колодец. Для этого в дне водоема напротив колодца делают углубление (приямок), в котором и устанавливают приемный оголовок донного водоспуска. Выходной оголовок донного водоспуска оканчивается в колодце на высоте выше минимального уровня, при котором начинается автоматическая работа насоса. Насос при этом все время должен находиться в воде (рисунок 22).

Рисунок 22 – Водосброс и донный водоспуск водоема-копани: 1 – водосброс трубчатого типа; 2 – защитная сетка; 3 – приямок; 4 – дощатый водоспуск; 5 – вентиль; 6 – погружной дренажный насос с автоматикой; 7 – нижний уровень воды в колодце; 8 – гибкий напорный трубопровод; 9 – напорный трубопровод; 10 – водоотводящий лоток или дождевая канализация непосредственно в водоприемник. Последняя схема возможна тогда, когда водоприемник находится, как правило, на расстоянии не более 100 м.

6.4 Укрепление и восстановление береговой зоны методами инженерной биологии

Опорные стены: свайная стена, брусчатая стена, дощатая стена. Применение и строительное описание: Для укрепления склонов, берегов или котлованов можно применять различные системы опорных стен. Для свайных стен – сваи забивают вертикально относительно частыми звеньями, брусчатые и дощатые стены сооружают, напротив, из горизонтально лежащих элементов. Строительный материал: опорные элементы из древесины, стали, жести и другие. Время строительства - любое. Рабочее время: 3 – 10 ч/м².

Опорная стена с каменным наполнителем. Применение и строительное описание: Опорные стены с каменным заполнением используются для укрепления основания склона или продольного укрепления берегов. Бревна в один или два слоя скрепляются болтами или гвоздями. Опорные стены должны иметь хорошее основание и быть связанными по бокам. Фронт стены должен быть отклонен назад на 20 – 30°. В том месте, где стена оказывается под водой, ее заполняют камнями, чтобы предотвратить всплытие. Строительные материалы: бревна и брусья, диаметром 10 – 30 см, шурупы, гвозди, камни. Время строительства - любое. Рабочее время: 180 мин./м².

Отсыпка камнями, блоками. Применение и строительное описание: Для укрепления берегов рек при земляных работах и гидростроительстве. В гидростроительстве учитывается скорость течения реки и рассчитывается сопротивление. При высокой нагрузке камни, блоки можно скрепить тросами, привязав их к столбам. Сбрасывание производится при помощи самосвалов или экскаваторов. Строительные материалы: устойчивые к разрушению морозам и природные камни, имеющиеся на месте, диаметром 10 – 100 см. Время строительства - любое. Рабочее время: 10 мин/м².

Применение срубленных деревьев. Применение и строительное описание: во время наводнений и паводков берега рек защищают от воды и волн при помощи срубленных хвойных и лиственных деревьев. Деревья располагают так, чтобы они своими вершинами лежали вниз по течению. Для предотвращения сноса водой они закрепляются стальными канатами и столбами. Строительный материал: густые хвойные или широколиственные деревья любой длины, столбы, стальные канаты. Время строительства - любое, прежде всего после катастроф. Рабочее время: 5 – 30 мин/м.

Пни. Применение и строительное описание: на берегах медленно текущих ручьев и вдоль озёр для создания нового ландшафта могут быть использованы пни деревьев. Пни вкапывают на 1/3 и укрепляют кольями. Виды, способные восстанавливаться вегетативно, вновь образуют побеги, если их сажают в подходящее место, и таким образом вырастают новые деревья. Строительный материал: транспортабельные пни (0,5 – 1 т), возможны камни для утяжеления или колья для крепления. Время строительства - любое; при работе с древесными породами, способными восстанавливаться вегетативно, допускается только короткое промежуточное складирование. Рабочее время: 10 – 60 мин/шт.

Каменные буны. Применение и строительное описание: для защиты берегов из различных камней сооружают вертикальные возвышения по направлению течения реки. Их строят с увеличением высоты к берегу, расширяя в форме треугольника. Они управляют потоком, образуя заводи, и таким образом защищают берега. Комбинирование с живыми растениями увеличивает срок эксплуатации. Строительный материал: в зависимости от скорости течения и высоты воды – природные камни от 0,5 – 3 т, верхний слой из более мелких. Время строительства – любое. Рабочее время: 15 мин/т.

Плетневая изгородь, живая изгородь, плетеноекрепление. Применение и строительное описание: для стабилизации склонов и предотвращения сползания верхнего слоя земли, а также для укрепления берегов в почву вертикально вбивают колья на расстоянии 50 см. Их оплетают живыми прутьями, которые толстым концом размещают в земле на глубину минимум 20 см. Чтобы изгородь не высыхала, к ней подсыпают почву, пригодную для растений. Строительный материал: деревянные колья; стальные брусья или живые черенки 0,5–1,0 м длиной; гибкие прутья древесных пород, способные к укоренению, минимально 150 см длиной; почва для заполнения; возможно использование предварительно изготовленного плетеного крепления. Время строительства: в период зимнего покоя и к началу вегетационного периода. Рабочее время: 15 мин/м.

Укрепление берега фашиною, береговая фашина, ивовые, горизонтальные и диагональные фашины. Применение и строительное описание: подмытый снизу берег укрепляют береговыми фашинами на высоту среднего уровня воды. Их наполовину размещают в ямах и закрепляют кольями, по одному на метр. Под углом к воде вдольбереговой линии фашины создают буны и небольшие выступы для повышения динамики и снижения разрушительного действия текущей воды. Строительный материал: фашины из ветвей, способные к образованию побегов, диаметром 15 – 50 см и 2 – 4 м длиной, связанные проволокой, диаметром 2 – 3 мм (или искусственной лентой), на расстоянии 50 – 100 см; живые или мертвые деревянные колья; стальные брусья 1 – 1,5 м длиной. Время строительства: во время вегетационного покоя; в морозный период. Рабочее время: 30 – 60 мин/м.

Фашины с уложенными между ними слоями растений, ивовая защита, ряды фашин. Применение и строительное описание: для укрепления береговых склонов, а также для использования на поверхности и в углублениях. Обрывы в местах наводнений укрепляют за счет укладки фашин друг на друга, между ними имеется толстый слой живых ветвей. Строительный материал: ветви ив любой толщины и длины; 20 – 80 % мертвых ветвей, 1,0 – 1,5 м длиной; возможна насыпь камней под водой; молодые саженцы местных видов. Время строительства: в период зимнего покоя. Рабочее время: 70 мин/м².

Хворостяной настил, сооружение настила из хвороста, хворостяной настил из ветвей ивы. Применение и строительное описание: для защиты от эрозии на крутых береговых склонах укладывают живые и мертвые ветки толстым концом в воду. У воды их придавливают фашинами, бревнами или камнями. Укрепляют колышками, проволокой или длинными жердями, придавливая ветви к земле. Настил слегка присыпают землей. Строительный материал: длинные ветви с набором древесных пород, способные к укоренению; колышки или стальные шпильки, длиной не менее 100 см; проволока, жерди 3 – 6 см в диаметре; наполнитель; материал для придавливания. Время строительства: в период зимнего покоя. Рабочее время: 30 мин/м².

Озелененная деревянная подпорная стена, деревянная подпорная стена с ветвями. Применение и строительное описание: создаются в виде поперечного сооружения для укрепления дна крутых рытвин; промоин на склонах и закрепления склонов; или в виде продольного сооружения для укрепления берега. Изготавливают деревянные сооружения с одинарными или двойными стенками из кругляка или брусьев. Во время заполнения дренажным материалом, сучья или ветви укладываются таким образом, чтобы они выходили за пределы сооружений и закреплялись в грунте. Строительный материал: круглая древесина или брусья, диаметром 10 – 40 см; арматура, диаметром 12 – 24 мм; материал для наполнения; части деревьев; древесные растения. Время строительства: с живыми растениями в период вегетационного покоя. Рабочее время: 60 мин/м².

Живое илозадерживающее сооружение. Применение и строительное описание: для укрепления (восстановления) берегов на реках и ручьях вышесреднего уровня воды поперек русла выкапывают ямы и в них плотно укладывают под наклоном ивовые ветки; ямы заполняют плодородной почвой. Дно укрепляют камнями или фашинами. Большое количество поперечных оград из веток ив, притопленных камнями, способствуют заиливанию и обмелению. Строительный материал: Живые ветви ивы 1 – 1,5 м длиной; камни; плодородная почва; фашины; стальные стержни. Время строительства: во время вегетационного покоя. Рабочее время: 30 мин/м.

Озелененная рыхлая отсыпка камнем, щебенчатая насыпь, отсыпка из камней, габионный настил. Применение и строительное описание: для защиты береговых склонов сбрасывают камни с острыми углами; мелкие камни насыпают в плетеную проволочную основу и завязывают. Уклон отсыпки из камней формируется согласно техническим параметрам. Между камнями укладывают ветви или черенки тех видов деревьев, которые способны укореняться. Щели между камнями заполняют щебнем. Строительный материал: гравий (2 – 10 см) и камни (10 – 80 см), соответствующие геологии местности; плетеная проволочная основа, наполненная камнями; черенки. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: механизировано 15 мин/м².

Озелененные габионы. Применение и строительное описание: Для укрепления берегов, основания ложбин или неустойчивых склонов. Работу выполняют готовыми элементами из проволочной сетки разных фирм, которые заполняются камнями по типу стены. Между отдельными элементами в почву высаживают черенки, саженцы и кустарники. Строительный материал: Готовые проволочные конструкции (фирм ≪Маккафен≫, ≪Рубо≫, ≪Штэбо≫); камнями; проволока; растения. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 60 мин/м².

Озелененный цилиндрический габион. Применение и строительное описание: для укрепления берегов используют проволочные цилиндрические габионы, которые заполняют крупным щебнем и побегами, способными укореняться. Цилиндрические габионы укладывают на берегу позади кольев, вбитых рядами, либо перед растениями ивы для формирования защитной палисадной зоны. Строительный материал: Фашины из проволоки около 2 м в ширину; с шириной петли около 5 см; проволока для обвязывания; крупный щебень диаметром 60/120 мм; колья; живые ветви. Время строительства: В период вегетационного покоя. Рабочее время: 80 мин/м.

Эластичная береговая защита. Применение и строительное описание: для укрепления берегов на маленьких реках и лесных ручьях с небольшим уклоном и средним течением. Берега укрепляют камнями, которые дополнительно скрепляют между собой проволокой, привязанной к столбикам. Чтобы не углублять дно, при помощи цилиндрических габионов, зафиксированных кольями, устраивают пороги. Конструкцию дополняют черенки и способные к укоренению ветви. Строительный материал: колышки; камни 300 – 500 кг; проволока; каменный анкер; цилиндрические габионы; живые ветви ивы. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 30 мин/м.

Озелененная ограда из мешков с песком. Применение и описание строительства: для укрепления берегов (в большинстве случаев при катастрофах), наподобие стены укладывают предварительно изготовленные из геотекстиля большие мешки с песком или галькой; между мешками, а также на стыках укладывают черенки или живые ветви. Сооружения можно укрепить железобетонными блоками или металлической решеткой. Строительный материал: приготовленные заранее транспортабельных размеров мешки с песком, галькой; металлические колья, стальные решетки; черенки, древесные растения. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 60 мин/м².

Озелененные блочные буны, озелененные каменные буны. Применение и описание строительства: Для укрепления берегов на реках сооружаются блочные буны из тяжелых бутовых камней, которые, как правило, дополнительно укрепляются кольями. Их сооружают наклонно или под прямым углом по нисходящей линии от берега к дну (1 – 1,5 м длиной). В пространство между камнями укладывают черенки, живые ветви и заполняют почвой, пригодной для растений. Строительный материал: бутовые камни, вес в зависимости от возможностей крана; колья; черенки, живые ветви для посадки между камнями; по возможности почва, пригодная для растений. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 9 ч/1 сооружение (буна).

Бревенчатые буны, буны из габиона. Применение и строительное описание: для укрепления берегов рек в лесных массивах. Из бревен изготавливают сооружение наподобие ящика, которое заполняют камнями и укрепляют. Камни могут предварительно насыпаться в габионы, из которых формируют 3 – 5 метровые буны. При комбинировании с крупными живыми ветвями в середину необходимо насыпать щебень, почву, пригодную для растений. Строительный материал: круглая древесина, проволока, наполнитель из камней, почвы, части растений, способные укореняться. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 9 час/1 сооружение.

Кустарниковая буна, ≪живая≫ буна. Применение и строительное описание: для укрепления берегов рек, когда камней мало, а ива имеется в достаточном количестве. Живые побеги ивы, тополя являются важнейшим строительным материалом, а так же используются крупные деревья, произрастающие вдоль берега. Применяются черенки, ветви, фашины; при помощи вспомогательных средств сооружают треугольные, прямоугольные или наклонные буны различных размеров (0,5 – 15 м). Строительный материал: низкокачественная древесина; побеги; способные укореняться древесные растения; геотекстиль из натуральных волокон; колья, жерди, проволока; гравий в качестве наполнителя. Время строительства: в период вегетационного покоя. Рабочее время: 2 – 9 часов/сооружение.

6.5 Декоративные гидротехнические сооружения

Искусственные водоемы со специальной ванной для наполнения водой, устраиваемые по специально разработанному проекту называются бассейнами. Они предназначены для учебного, спортивного, лечебно-оздоровительного плавания. Открытые бассейны полностью или частично заглубляют в грунт. Днище и стенки ванны выполняют из железобетона, гидроизолируют и покрывают отделочным материалом. Бассейны обеспечивают коммуникациями (обеспечивается подача воды, сброс ее через специальные сливы в ливневую канализацию, очистка и подогрев воды). Участки вокруг бассейна покрывают плотным дерном, а дорожки и площадки делают из твердого нескользкого покрытия. Обычно форма бассейна прямоугольная с длиной, кратной 12,5 м. В зависимости от назначения бассейна ванна состоит из двух частей: мелкой - глубиной 0,7 – 1 м, и глубокой – глубиной 2,5 - 4,5 м. Плескательные бассейны для детей от 3 до 10 лет должны быть безопасными: глубина от 10 до 40 см, площадь водной поверхности не менее 50 м², материал ванны – монолитный, сборной железобетон или пластмасса, внутренняя поверхность – не скользкая, а углы ванны закругленные.

В ландшафтной архитектуре используют декоративные бассейны, которыепридают пейзажу нарядность, за счет зеркала воды и отражения в ней сооружений, памятников, крон декоративных деревьев и кустарников. Размеры таких бассейнов определяются проектом. Строительным материалом для их устройства является монолитный и сборный железобетон. Для оформления берегов бассейнов используют камни, керамические и бетонные вазы, скульптуру, мостики, переходы. Дно бассейна декорируют керамической плиткой разных цветов или обрабатывают мозаикой с подсветкой в вечернее время. Бассейны должны быть простой формы, оформлены низким бетонным или каменным бортиком – на уровне газона и площадки, а участки вокруг них – плиточным мощением и вазами-цветочницами простых форм. Рядом с декоративными бассейнами высаживают растения с четким силуэтом: кустарники (можжевельники, туи, барбарис Тунберга и другие); многолетние цветочные растения (ирисы, баданы, функии, лилейники, колокольчики, дельфиниумы, аквилегии, астильбы и другие). Низкие декоративные бассейны оформляют по краю цветущими миксбордерами, посадками многолетних цветочных растений или низких хвойных и лиственных кустарников. Для выращивания водных растений в дне бассейна делают углубление, куда помещают металлическую корзину или бетонную плошку, которая вынимается для осмотра и зимнего хранения растений. Могут быть использованы и простые камни, уложенные по дну с небольшим слоем жирной почвы между ними.

Водопады – это специальные гидротехнические сооружения, представляющие собой поток воды, падающей с высоты в несколько метров. Они могут быть одноструйные или многоструйные. Поток воды может прилипать или не прилипать к стене водопада. Струи водопада могут сопрягаться с потоком в нижнем бьефе: с водобойным колодцем для гашения энергии, заполненным водой или с твердой скальной поверхностью, разбивающей падающий поток на мелкие брызги. Ширина водопада должны быть больше его высоты. Такое соотношение может дать необходимый зрительный эффект. Звонкость водопаду может дать разбивающийся поток о встроенную в нижнем бьефе стеклянную поверхность. Водопады устраивают на перепадах рельефа в двух уровнях. Это достигается водосливными плотинами, запрудами из камней при условии движения воды с верхнего бьефа в нижний через водосброс. Берега и русло водосброса оформляют камнем или валуном, древесными и травянистыми растениями, с естественно подведенными дорожками. При регулярной планировке водопад оборудуют малыми архитектурными формами с применением обработанного гранита, мрамора, плитняка, туфа. Используют искусственно созданные пороги, которые в естественных условиях представляют собой груды камней или скал, препятствующих быстрому течению потока воды и часто разбивающие этот поток на отдельные струи.

Каскады – это искусственные водопады с малой высотой падения воды (0,5 - 0,8 м), со ступенчатым переливом воды по уступам. Верхние площадки каскада могут иметь горизонтальное или наклонное положение, что уменьшает или увеличивает скорость движения воды.

Каналы – это открытые искусственные водотоки, служащие для соревнований по гребле, водным лыжам и водно-моторным видам спорта, которые своими правилами определяют их глубину и ширину. Берега каналов крепят сваями, откосы укрепляют дерном, вдоль всего протяжения устраивают набережную с оборудованием для зрителей спортивных состязаний и для отдыхающих у воды. Назначение каналов определяет их четкую геометрическую форму, обогащающую пейзаж линейной перспективой.

Ручьи, или протоки – это открытые искусственные водоводы, служащие соединительным звеном между водоемами и предназначенные для прогулок на лодках и водных велосипедах. Ширина протоков зависит от наличия поворотов, ответвлений в виде рукавов, заводей, островов и порогов. Берега проток в силу слабого течения воды крепят в затопляемой части каменной кладкой или каменной наброской, в незатопляемой - «травянистой одеждой», низкими кустарниками и многолетними травянистыми растениями. В связи с этим они являются излюбленным местом для водоплавающих птиц. Дно и затопляемая часть берега выполняются из естественной или искусственной водонепроницаемой прослойки (прочный полимерный материал и нетканый геотекстиль) с песчаногравийной пригрузкой. Кромка ручья оформляется камнем или декоративной пленкой, в основе которой лежит эпоксидная смола, покрытая мелкой речной галькой. Элементы ручья изготавливаются вручную из пластика, покрытого натуральным песчаником, а могут использоваться изготовленные на предприятии части ручья: «исток», «водопад», «прямой водоток», «изгиб», «устье», «впадение в водоем», «фильтр». Для движения воды используются специальные насосы.

Фонтаны – это искусственные гидротехнические сооружения, обеспечивающие выбрасывание струй воды через специальные насадки на трубы (сопла). Струи воды фонтанов падают с различных высот, имеют различный наклон, длину, диаметр, взаиморасположение, что обеспечивается различными способами разбрызгивания. Максимальная высота струи воды не должна превышать половины диаметра чаши фонтана, так как при большей высоте струи воды и сильном ветре вода попадает на окружающую площадку, что мешает доступу посетителей к фонтану. Расход воды в фонтанах не должен превышать 50 – 60 л/с. Фонтаны могут снабжаться водой из городского водопровода или местного источника с помощью насоса, а иногда оборотной водой – из водоема, в котором устроен фонтан, с помощью насоса (рисунок 23). Сброс воды организуют в открытый лоток, ливневую канализационную сеть, а также в бак для оборотного водоснабжения при рециркуляции воды. Для освобождения чаши фонтана от воды на зимний период ее дно выполняют с уклоном не менее 0,5 % к месту выпуска. Фонтаны могут быть выполнены без водосборных чаш, когда вода используется в виде завес или тонкой пленки, устраиваемой прямо на газоне в виде отдельных струй со специальной подсветкой и музыкой. Простейшими фонтанными сооружениями, устраиваемыми на месте природных родников и используемыми как в качестве декоративных элементов, так и в хозяйственных целях как средство водоснабжения территории парка, являются источники или родники.

Рисунок 23 – Схемы подачи воды в фонтаны: а – односторонняя из водопровода; б – со сбросом воды в водоем; в – с созданием напора насосом; г– с оборотом воды; д – подводный фонтан; е–с подачей воды из вышерасположенного водохранилища; 1 – главный водопровод; 2– лоток; 3– водоприемный резервуар; 4– насос

Родник представляет собой низкую чашу, сруб или каменное сооружение без дна, из которого выливается или в которое вливается родниковая вода. Во втором случае устраивается подпорная каменная или декоративная стенка с вмонтированной в нее водосбросной трубой. Когда для родника нет естественного источника грунтовых вод, трубу подключают к водопроводной системе, оформляя конструкцию в соответствии с замыслом ландшафтного архитектора.

Питьевые фонтанчики служат для утоления жажды посетителей. Они состоят из водоподводящей системы со сливным краном и фонтанирующим устройством, тумбы со сливной чашей и отводящей канализационной системы. Высота тумбы для взрослых составляет 85 – 90 см, для детей – 65 – 70 см.

Разбрызгивающие установки – это конструкции с лопастями и отверстиями для подачи и разбрызгивания воды. Применяют на штуцере поливочных кранов (шлангов) или лопастные вертушки.

Для оформления естественных и искусственных водоемов, а также для улучшения состава воды применяют водные растения, которые по условиям произрастания подразделяются:

˗ на плавучие растения: кувшинка желтая, роза белая водяная, роза душистая водяная, орех водяной и другие;

˗ мелководные растения: аир болотный, белокрыльник, касатик золотистый, трилистник горький, султанчик и другие;

˗ прибрежные растения: незабудки, канареечник, тростник обыкновенный, первоцвет и другие.

В искусственных водоемах водные растения выращивают в емкостях, опускаемых на дно в специально отведенных местах. Емкости наполняют смесью из листовой земли, глины и среднезернистого песка в равных пропорциях.

К малым гидротехническим сооружениям, применяющимся в гидропластике ландшафта, относятся перепады, быстротоки, акведуки, дюкеры и другие.

Перепады разделяют одноступенчатые (рисунок 24), многоступенчатые и консольные. Классификация перепадов по различным признакам приведена в блок-схеме 2.

Блок-схема 2 – Классификация перепадов по определенным признакам

По наклону стенки падения	вертикальная
наклонная
наклонная с порогом
По типу водослива	с широким порогом
практического профиля
практического профиля с преподнятым порогом
По числу ступеней	одноступенчатые
двухступенчатые
трехступенчатые
многоступенчатые

Рисунок 24 – Разделение одноступенчатых перепадов по типу входной части: а – по типу водослива с широким порогом (при боковом сжатии потока); б – по типу водослива практического профиля; в – по типу водослива практического профиля с приподнятым порогом (стенкой); – полныйнапор над порогом перепада; Н– напор (глубина воды) над порогом перепада; – глубина воды над порогом перепада в нижнем бьефе; – глубина воды в подводящем канале; р – высота порога; 1 – ширина порога

Другим сопрягающим типом гидротехнических сооружений являются быстротоки. Быстроток (рисунок 25) состоит из входной части, водоската (собственно быстротока с высокой скоростью течения), водобойной и выходной частей. Водоскат быстротока представляет собой лоток с уклоном дна, который больше критического, вследствие чего на водоскате образуется бурный поток, глубина которого меньше критической глубины. Формы быстротоков в плане разнообразные.

Рисунок 25 – Разрез быстротока: 1 – входная часть; 2 – водоскат (лоток); 3 – водобойная часть; 4 – выходная часть; Н – глубина (напор) воды над порогом водослива; – критическая глубина (начало образования критической скорости)

Основным назначением акведуков является транспортирование воды над пониженными частями местности. Вид акведуков в плане бывает прямолинейным, криволинейным или полигональным. По конструктивным особенностям различают два типа акведуков:

˗ лоток представляет собой нагрузку на пролетное строение и не является несущей конструкцией (рисунок 26, а, б, з);

˗ стенки и днище лотка являются несущими элементами пролетного строения (рисунок 26, в, е, ж).

Конструктивную схему акведуков выбирают в зависимости от местных условий. При узком и глубоком ущелье с прочными берегами рекомендуется арочная или рамная конструкция акведуков (рисунок 26, а, г); при широких понижениях – акведуки из консольных рам (рисунок 26, д). При устройстве акведука над рекой возможен вариант лотка и арки из монолитного железобетона (рисунок 26, б).

Дюкеры подразделяются на два типа: засыпанные, размещаемые под каналами, водотоками и дорогами (рисунок 27, а–г), и открытые, прокладываемые по склонам и дну пониженных участков трассы канала (рисунок 27, д). Для уменьшения потерь напора сопряжения труб с входным и выходным участками выполняют плавными. В открытых дюкерах для обеспечения фильтрационной устойчивости склонов долин на входном и выходном участках следует предусматривать противофильтрационные элементы. Перед входом в дюкер устанавливают решетку для задержания плавающего мусора.

При использовании гидротехнических сооружений на объектах ландшафтной архитектуры наибольший эффект достигается одновременным использованием их комплекса, с одновременным воздействием на человека вида, формы, материала, динамики движения, звука, влажности и температуры насыщенного парами или каплями воды воздуха.

Эксплуатация гидротехнических сооружений, в первую очередь, заключается в систематическом уходе за ними. Ежедневно летом и периодически весной, зимой и осенью убирают мусор с поверхности воды. Необходимо следить за состоянием берегов, телом плотин, каскадов, за фонтанами. Неисправные конструкции следует немедленно ремонтировать.

Рисунок 26 – Схемы акведуков различных типов: а– арочный; б – из монолитного железобетона; в – подвесной конструкции; г – рамный железобетонный при глубокой долине; д, е – рамные железобетонные при неглубоких и широких долинах на бетонных и металлических опорах; ж – в виде фермы, перекрывающей большой пролет; з – многоопорный балочной конструкции; 1 – шов

Рисунок 27 – Типы дюкеров: 1 – канал; 2 – решетка; 3 – крышка; 4 – грязевик (отстойник); 5 – паз для ремонтных заграждений; 6 – бетонная подготовка; 7 – стальная труба; 8 – защитный слой; 9 – труба железобетонная или стальная

Дата добавления: 2015-08-21