Инженерно-технические противопаводковые мероприятия

Проектирование мероприятий по защите земель ведется в соответствии с СНиП 2.06.15-85 «Строительные нормы и правила. Инженерная защита территории от затопления и подтопления».

Обоснование проведения того или иного вида инженерно-технических мероприятий основано на решении следующих задач.

1. Определение максимальных расчетных расходов и уровней воды расчетной обеспеченности.

Расчетная обеспеченность Р,% принимается в зависимости от класса сооружений, значимости защищаемых сооружений и последствий затопления. Классы сооружений инженерной защиты назначаются не ниже классов защищаемых объектов в зависимости от народнохозяйственной значимости. При защите территории, на которой расположены объекты различных классов, класс сооружений инженерной защиты должен соответствовать классу большинства защищаемых объектов. При этом отдельные объекты с более высоким классом, чем класс, установленный для сооружений инженерной защиты территории, могут защищаться индивидуально.

Табл.10.2

Классы защитных подпорных сооружений

Наименование и характеристика защищаемой территорий	Максимальный расчетный напор воды на водоподпорное сооружение, м, для классов защитных сооружений
I	II	III	IV
Селитебные Плотность жилого фонда территории, м^2 на 1 га: > 2500 2100 … 2500 1800 … 2100 < 1800 Рекреационного назначения	* * * - -	< 5 5…8 8…10 > 10 -	< 3 3…5 5…8 8…10 >10	- < 2 2…5 5…8 >10
Промышленные предприятия с годовым объемом производства, млн. руб.: > 500 100 … 500 < 100	* * -	< 5 5…8 > 8	< 3 3…5 5…8	- < 2 2…5

* При соответствующем обосновании защитные сооружения относят к I классу, если выход их из строя может вызвать последствия катастрофического характера для защищаемых крупных городов и промышленных предприятий.

Вероятность превышения расчетного уровня воды для сооружений I класса, защищающих сельскохозяйственные территории площадью свыше 100 тыс. га, принимается равной 0,5 %; для сооружений IV класса, защищающих территории оздоровительно-рекреационного и санитарно-защитного назначения.

Табл.10.3

Основная и проверочная обеспеченность противопаводковой

защиты территории в зависимости от класса капитальности сооружений

Расчетный случай	Ежегодная вероятность превышения Р, %, расчетных максимальных расходов воды в зависимости от класса сооружения
I	II	III	IV
Основной	0,1	1,0	3,0	5,0
Поверочный	0,01	0,1	0,5	1,0

2. Определение допустимого расхода, который соответствует пропускной способности русла реки без выхода воды из берегов, или приводящий к затоплению части земель в допустимых, для хозяйственной деятельности человека, пределах.

3. Определение границ затопления (строится продольный профиль реки и поперечные профили в расчетных створах).

4. Рассмотрение вариантов противопаводковых мероприятий и расчет основных параметров сооружений.

5. Выбор варианта противопаводковой защиты на основе оценки экологических, экономических и социальных последствий.

В настоящее время, для защиты земель от затопления, применяются следующие инженерно технические мероприятия.

1. Повышение отметок поверхности земли. Подсыпка или намыв грунта оправдано в условиях высокой стоимости земли и важности отдельных объектов предлагаемых для строительства, например, в условиях города.

.

Повышение отметок местности

с помощью гидромеханизации.

http://www.tgmcompany.ru/tech/index.htm

Отметка, до которой требуется повысить поверхность земли (ÑПЗнас.) определяется как разница расчетной отметки уровня воды (ÑНмах.) и отметки естественной поверхности земли (ÑПЗ), с учетом волновых явлений (Dhвол.) и величины конструктивного запаса (hзап.).

ÑПЗнас.= ÑНмах - ÑПЗ + Dhвол. + hзап. (10.1)

ÑУВмакс

До проведения мероприятий

Насыпь

ÑУВ макс

После проведенных мероприятий

Рис.10.3 Повышение отметок местности для защиты

территории города от наводнений.

Подсыпка территории требует организации ливневой канализации с защищаемой территории, так как насыпь может возводиться над руслом ручьев, тальвегов, ложбин и т.п.

Рис.10.4 Устройство ливнеотвода.

2. Устройство противопаводковых водохранилищ. Противопаводковые водохранилища позволяют частично или полностью снять опасность затопления земель, но приводят к дополнительному затоплению земель в пределах водохранилища.

Противопаводковое

водохранилище

www.lockport-ny.com/Allegheny/viewpoints10.htm

Существует два вида противопаводковых накопителей:

- водохранилище регулируемого типа (водосбросные сооружения оборудованы регулируемыми затворами);

- водохранилище автоматического удержания части стока половодья (оборудованные автоматическими водосбросными сооружениями, которые достаточны для пропуска нормального расхода, но избыточный поток не пропускают).

Противопаводковое водохранилище устраивается выше, по течению реки, границы зоны затопления. Полный объем водохранилища (Vпол.) складывается из емкости мертвого объема (Vмо), полезной емкости (Vплз), предназначенной для целей водопотребления и водопользования, и объема форсировки (Vф.). Требуемый для перехвата водохранилищем объем половодья (Wф) размещается в объеме форсировки и полезном объеме, который задействуется полностью или частично.

Vпол.= Vмо + Vплз + Vф Wф.= x*Vплз + Vф (10.2)

где x - доля использования полезного объема для срезки половодья.

Перехватываемый объем (W_ф) в предварительных расчетах определяется по формуле:

, млн. м³ , (10.3)

где t_пол- продолжительность половодья, сутки.

Создание водохранилища имеет ряд негативных для окружающей среды последствий, например, связанных с дополнительным затопление земель, подтоплением прилегающих к водохранилищу территорий, за счет подъема УГВ. Однако имеется возможность комплексного использования созданного водохранилища для различных целей (например, для рыборазведения, рекреационного отдыха и занятия водными видами спорта, водоснабжения, выработки электроэнергии), что повышает его эффективность и сокращает срок окупаемости гидроузла.

3. Устройство дополнительного русла. Дополнительное русло позволяет отвести часть воды из реки по искусственному ложу. Данное мероприятие позволяет полностью предотвратить затопление земель.

Дополнительное русло

Использование дополнительного

русла для отвода части речной

воды.

Трасса дополнительного русла проводится от места, где уровень воды поднимается выше допустимого, до створа расположенного вниз по течению, где пропускная способность реки обеспечивает пропуск всего объема половодья, не приводя к затоплению земель выше допустимого уровня. Параметры дополнительного русла определяются из условий пропуска расхода Qд.р., который определяется как разность между максимальным расчетным расходом воды (Qмах) в реке и допустимым расходом (Qдоп.):

Qд.р.= Qмах - Qдоп, м³/с (10.4)

Рис. 10.5 Схема устройства дополнительного русла

4. Увеличение пропускной способности русла реки. В этом случае проводятся работы по увеличению ширины и глубины русла с берегоукреплением. При большом количестве донных отложений на отдельных участках проводятся дноуглубительные работы.

Укрепление берега

Заиление русла приводит к снижению глубины, что в свою очередь уменьшает пропускную способность русла реки (рис.10.6). В этом случае проводятся дноуглубительные работы. Обрушение берегов так же приводит к сокращению живого сечения потока и, как результат, повышаются уровни воды. В этом случае проводятся работы по расчистке русла и берегоукреплению (рис.10.7, 10.8).

Рис. 10.6 Изменение пропускной способности русла в

зависимости от глубины.

hв – расчетная высота волны, УВ_мин – минимальный летний уровень,

Н – глубина отмели: Н=0.9*arsh(8.1*hв)

Рис.10.6 Обрушение берегов.

b

h

Рис.10.7 Расчистка русла и берегоукрепление габионными конструкциями.

Используя формулу Шези можно определить требуемую ширину русла (b) при заданной глубине (h) для пропуска расчетного расхода (Q) в пределах русла реки.

Рис.10.8 Изменение пропускной способности русла в зависимости

от его ширины, для водотоков с отношением ширины русла к глубине b/h>10.

5. Спрямление русла реки. Спрямление русла позволяет повысить пропускную способность за счет увеличения уклона реки.

Вид участка реки до и после спрямления

При малых уклонах (I), реки обладают недостаточной пропускной способностью для пропуска расходов во время половодья и паводков без затопления земель. Если при этом реки имеют большую извилистость, то для защиты земель от затопления возможно увеличение уклона реки на участке затапливаемых земель за счет спрямления русла (Iспр.). Эффективность данного мероприятия незначительная и определяется отношением:

Эспр.= 1- или Эспр.=1- (10.5)

где Кизв. – коэффициент извилистости, равный отношению длины русла реки между точками к отрезку прямой соединяющий эти точки.

Рис.10.9 Зависимость эффективности

спрямления русла реки от

коэффициента извилистости реки.

Из рисунка 10.9 видно, что при коэффициенте извилистости Кизв.=2 (т.е. при увеличении уклона реки в 2 раза) пропускная способность русла увеличивается только на 30%. Поэтому для увеличения эффективности одновременно со спрямлением русла проводят увеличение параметров русла.

6. Обвалование затапливаемой территории. Устройство дамб обвалования - одно из традиционных мероприятий, позволяющее предотвратить поступление воды во время половодий на отдельные участки речной долины.

Обвалование земель

http://www.mvp.usace.army.mil/navigation?pageid=85

Для обвалования защищаемого от затопления участка определяется отметка гребня дамбы (ÑНгр.) с учетом расчетной отметки уровня воды (ÑНмах.), волновых явлений (Dhвол.) и величины конструктивного запаса (hзап.).

ÑНгр.= ÑНмах + Dhвол. + hзап. (10.6)

При проектировании особое внимание уделяется водоотводу ливневых и талых вод с защищаемой территории.

Рис. 10.10 Схема для определения отметки гребня дамбы.

Все отмеченные противопаводковые мероприятия имеют свои достоинства и недостатки, поэтому в конкретном случае проводится экологическое и технико-экономическое обоснование их реализации. Кроме того, не всегда очевидна необходимость в их проведении. Например, иногда экономически более выгодно компенсировать материальные потери от затопления, чем создавать противопаводковые защитные сооружения, которые к тому же приведут к негативному дополнительному воздействию на окружающую среду.

Табл.10.3

Достоинства и недостатки инженерно-технических мероприятий.

Мероприятие	Достоинства	Недостатки
Повышение отме­ток местности	Создание не затапли­ваемого участка земли в нужном месте необхо­димого размера.	· Сложность осуществления в застро­енных районах. · Высокая стоимость. · Необходимость соблюдения норм осушения на созданной территории.
Противопаводковое водохранилище	Возможность использо­вания водохранилища для разных целей.	· Создает дополнительное затопление и подтопление территории. · Сложное гидротехническое сооруже­ние.
Увеличение пропу­скной способности естественного русла реки	Минимальное отчужде­ние земель.	· Нарушение экологических условий речного русла и части долины. · Ухудшение гидрохимического ре­жима реки в период производства ра­бот.
Спрямление рек	Увеличение площади зе­мель пригодных для ис­пользования.	· Ликвидация биогеоценоза на участке спрямления реки. · Низкая эффективность по увеличе­нию пропускной способности русла.
Обвалование тер­ритории	Относительно низкая стоимость.	· Необходимость создания системы отвода воды с защи­щаемой территории. · Большая длина дамбы, что увеличи­вает опасность аварий.
Устройство допол­нительного русла	Полностью снимается опасность затопления земель. Высокая надежность.	· Большой объем работ и сложность преодоления пониженных участков местности. · Ограниченные условия применения.

7. Индивидуальные защитные мероприятия. Имеют место единичные мероприятия, предназначенные для защитыконкретного здания или сооружения, например частного строения. В настоящее время предлагается большой выбор средств инженерной защиты отдельных строений. Возможно использование стационарных и переносных сооружений. Стационарные сооружения (например, заградительные стены, которые возводятся из камня, бетона, кирпича, дерева) позволяют обеспечить защиту вне зависимости от слоя затопления.

Устройство глухой стены

(деревянной, бетонной, металлической)

Переносные конструкции обеспечивают защиту от наводнения слоем до 0.5-1 м. В этом случае используются водоналивные трубы из гибких материалов, водозадерживающие плотины из пластических материалов и др.

Защита здания водоналивными

гибкими трубами.

Дата добавления: 2015-07-16