Противоэрозионные земляные сооружения и их строительство

Валы-террасы с широким основанием. Обычно они представляют собой параллельно расположенные на склоне, горизонтальные, обрабатываемые валы, не препятствующие комплексной механизации полевых работ. Высота валов 0,3-0,6 м, ширина основания не менее 10- 12-кратной высоты вала, расстояние между ними от 20 до 50 м в зависимости от их высоты, уклона местности и водопроницаемости почвы.

Концы валов поворачивают вверх по склону под углом 110-130° и постепенно сводят на нет. Заложение откосов в зависимости от крутизны склона может быть принято в соответствии с данными табл. 1.

Таблица 1

Крутизна склона, град	Заложение откосов
Верховой откос выемки	Мокрый откос насыпи	Сухой откос насыпи
	1:6	1:8-1:10	1:6
	1:6	1:8-1:10	1:6
	1:5	1:8-1:10	1:5
	1:5	1:8	1:5
	1:5	1:6	1:5
	1:4	1:6	1:4

Процесс строительства валов-террас включает следующие операции: проложение трасс при помощи нивелира и закрепление их колышками, отсыпка валов за счет перемещения почвогрунта плугами или бульдозерами, планировка откосов грейдером.

Рис. 1. Общий вид водозадерживающего вала:

1 - гребень вала; 2 - мокрый откос; 3 - сухой откос; 4 - перемычка; 5 - глухая шпора; 6 - открытая шпора; 7 - выемка; 8 - водообход

Отсыпка валов плугами проводится путем многократной (48-50 рабочих проходов) односторонней вспашки с отваливанием пласта вниз по склону. Как показывает уже имеющийся опыт строительства валов обычными плугами, затраты при этом составляют около 30 руб. на 1 га. После насыпки вала его уплотняют катками и проводит контрольную нивелировку.

Водозадерживающие валы. Водозадерживающий вал представляет собой земляное сооружение, состоящее из вала и корытообразной выем­ки (рис. 1, 2). Объем вала обычно равен объему выемки. Валы строят трапециевидной формы высотой 0,8-2 м (иногда до 3 м), шириной по гребню от 0,5 до 2,5 м. Глубина выемки колеблется в пределах 0,5 - 1,3 м. Заложения откосов вала принимаются с учетом связности грунтов и возможности максимальной механизации строительного процесса. Строительная высота вала обычно па 5 10% больше проектной, так как он дает осадку.

При расчете водозадерживающего нала обычно задаются его проектной высотой h_n (м), а затем устанавливают рабочую высоту вала h_р> таким образом:

h_p=h_n-δ,

где δ - конструктивный запас, равный 0,15-0,4, в зависимости от принятой высоты вала, м.

Объем стока, м³, задерживаемый 1 м вала, несколько приближенно определяется по формуле:

,

где i - средний уклон местности; m₁ m₂ - коэффициенты заложения сухого и мокрого откосов; а - ширина вала по верху, м.

Необходимая длина вала L вычисляется следующим образом:

где W расчетный объем стока, поступающего с водосборной площади, м³.

При учете крутизны склона водозадерживающие валы рассчитываются по методике, разработанной В.П. Волковым. При этом для определения параметров валов широко пользуются специальными таблицами.

Водозадерживающие валы размещают выше вершины действующего оврага. Продольная ось вала размещается вдоль горизонтали. При сложном рельефе допускается некоторое спрямление оси вала с отклонением от горизонтали по высоте до 30 см. По концам основного вала устраивают глухие или открытые (с водообходом на конце) шпоры под углом 110-140° к оси вала. Через каждые 60-100 м устраивают перемычки для предотвращения сброса всего объема воды из прудка в случае прорыва вала.

Водообходы по концам шпор и перемычек устраивают для сброса излишнего количества воды, эти водообходы бывают треугольного и трапециевидного сечения (рис. 2). Водообходы обычно рассчитываются на пропуск максимальных расходов весеннего стока талых вод 10%-ной вероятности превышения. Высота переливающегося слоя воды перед водообходом не должна превышать 0,15 м, а расход, пропускаемый через один водообход, - 0,5 м³/с.

Ширина порога водообхода (водослива) рассчитывается по формуле

Рис. 2. Поперечное сечение водозадерживающего вала:

а - ширина вала по верху; m₁ m₂ - коэффициенты заложения сухого и мокрого откосов; h_стр - строительная высота вала; h_n - проектная высота вала; h_p -рабочая высота вала; δ - конструктивный запас; НПУ - отметка нормального подпорного уровня

Рис. 3. Водообход трапециевидной формы:

в - ширина порога водообхода

,

где b - ширина порога водослива, м; Q - максимальный расход стока талых вод 10%-ной вероятности превышения, м³/с; т - коэффициент расхода водослива, который в зависимости от условий прохода воды через водослив может быть равен 0,3-0,35; g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с; H_b - напор перед водосливом, м.

Скорость прохода воды через водослив вычисляется следующим образом:

,

где ω = bh_b м².

При этом полагаем, что глубина воды на пороге водослива h_b примерно составляет 0,6H_b.

Если водослив крепится дерном, то установленное значение скорости не должно превышать 0,9 м/с.

Водозадерживающие валы в основном строятся с помощью землеройно-транспортных машин (бульдозеров, скреперов, грейдеров различных конструкций). Грунт, укладываемый в тело пала, должен обладать прочностью и водопроницаемостью. Для этого он должен быть уплотнен до заданной плотности с помощью различных катков или непосредственно ходовой частью землеройно-трансиортных машин.

Весь комплекс работ по возведению водозадерживающего вала состоит из следующих элементов:

1. Перенос проекта в натуру, т.е. разметка непосредственно на местности основных элементов вала.

2. Подготовка основания под насыпь. При этом срезается растительный слой на глубину 0,3 м и производится рыхление грунта для лучшего сопряжения насыпи с основанием.

3. Разработка и транспортировка грунта.

4. Укладка грунта в тело вала слоями толщиной не более 25-30 см с тщательной послойной укаткой и при необходимости с увлажнением.

5. Планировка откосов и гребня вала.

6. Закрепление откосов и гребня вала посевом многолетних трав.

7. Производство работ по устройству водообходов (профилирование, закрепление дерном и т. д.).

8. Посадка древесно-кустарниковой растительности для закрепле­ния защищаемой валом овражной вершины.

Распылители стока. Они предназначены для рассредоточения водных потоков на мелкие ручейки. Представляют собой валики высотой 0,3-0,5 м, размещаемые через 50-100 м под углом 45° к тальвегу водотока (рис. 4). Продолжением валика является выводная борозда, которая перерезает местный водораздел водотока.

Распылители стока сооружаются при помощи плантажных плугов, бульдозеров или обычных плугов в зависимости от поперечного речного сечения ложбин, потяжин, борозд и иных форм микрорельефа, которые способствуют сосредоточению поверхностного стока.

Водоотводные валы (нагорные канавы). В практике борьбы с овражной эрозией для отвода воды от вершины оврага в задернованные балки или к специальным водосборным сооружениям применяют водоотводные валы, или, что то же самое, нагорные канавы (рис. 5).

Принятая конструкция водоотводного вала должна предусматривать максимальную механизацию всех процессов его строительства.

Размеры вала определяются специальным расчетом, полагая, что вал должен обеспечивать безопасный отвод максимального секундного расхода воды. Скорость стекания воды вдоль вала не должна вызывать ни размывов, ни заиления русла. Этому условию весьма ориентировоч­но соответствует уклон дна канав в пределах от 0,0005 до 0,005.

Рис. 4. Общий вид и поперечный разрез распылителя стока:

стрелки, направленные вниз, указывают направление движения водного потока; стрелки, направленные вверх, указывают направление взгляда на поперечный разрез распылителя стока

Рис. 5. Поперечный разрез водоотводного вала (нагорной канавы).

m₁, m₂, m₃ - коэффициенты заложения откосов; h - глубина

Расчет нагорной канавы треугольного сечения обычно сводится к определению глубины воды в канаве h при пропуске установленного специальным гидрологическим расчетом ливневого расхода стока 10% вероятности превышения, поступающего с водосборной площади Q_ливн,10%, м³/с.

В ходе расчета последовательно задаются рядом значений и вычисляют соответствующие им расходы воды Q. Затем, пользуясь полученными данными, строят график Q = f(h).

Вычисление расходов Q по принятым значениям h ведется в следующей последовательности:

ω=m_срh²;

x = 2h ;

R = ;

V=C ;

Q=ωV

где ω - площадь живого сечения потока, м²; h - глубина воды потока, м; m_ср - среднее значение коэффициента заложения откоса, равное m₁ + m₂/2; х - смоченный периметр, м; R - гидравлический радиус, м; V - скорость течения воды в канаве, м/с; С - коэффициент Шези - определяется по специальным таблицам в зависимости от степени шероховатости русла и гидравлического радиуса потока. В данном случае коэффициент шероховатости n может быть принят равным 0,27, как для постоянных каналов периодического действия в земляном русле; I - уклон дна канавы; Q - расход воды, м /с.

В дальнейшем, пользуясь графиком Q = f(h), по ранее установленной величине ливневого расхода стока Q_ливн,10% определяют расчетную глубину воды в нагорной канаве. Завершается расчет проверкой запроектированного сечения канавы на размыв и заиление.

Нижние концы водоотводных валов во избежание образования размывов должны быть закреплены одерновкой. Особое внимание должно быть уделено креплению мест сопряжения нагорных канав с водосборными сооружениями. Земляные работы по строительству валов выполняют бульдозером, грейдером и катком. Сначала с помощью нивелира разбивают трассу вала и канавы и закрепляют ее на местности колышками. Затем производят вспашку полосы, отводимой для строительства, на глубину 20 см. Разрыхленный грунт бульдозером смещают на некоторое расстояние вниз по уклону.

Отсыпку вала ведут поперечными ходами бульдозера, а разравни­вание грунта продольными вдоль оси вала. Грунт послойно уплотняют катками через каждые 20 см. Когда вал будет сформирован, растительный грунт перемещают на сухой откос и разравнивают грейдером. Для закрепления вала его засевают травами.

Дата добавления: 2015-10-02