Файл: Шкинкис, Ц. Н. Проблемы гидрологии дренажа.pdf

Характерные технико-экономические показатели для конкрет­ ного объекта, полученные К- Хоммиком [151] при перепроектирова­ нии дренажных систем с дренами диаметром 5,0 см на системы с дренами 7,5 см в условиях Эстонской ССР, приведены в табл. 99. Видно, что при практически одинаковых капиталовложениях (они различаются не больше чем на 1%) в условиях применения осуши­ телей диаметром 7,5 см длина открытых коллекторов и объем зем­ ляных работ уменьшаются на 12%, а число дренажных устьев и соединений — соответственно на 35 и 38%.

, Таблица 99

Технико-экономические показатели на 1 га при переходе

Таким образом, используя лучшие гидравлические свойства осушителей более крупного диаметра, можно в значительной сте­ пени усовершенствовать дренажное строительство.

Водоприемная способность дрен. На периодически переувлаж­ ненных почвах дренаж больший период времени работает с непол­ ной гидравлической нагрузкой. Отсутствие полной гидравлической нагрузки иногда наблюдается даже в критические паводковые периоды. Причиной этого является слабая водопропускная способ­ ность почвы, а также недостаточная водоприемная способность дрен. Следует подчеркнуть, что эти два фактора влияют на интен­ сивность и эффективность осушительного действия дренажа больше, чем водопропускная способность осушительных дрен.

Для обеспечения поступления избыточной воды в дрену требу­ ется значительный напор грунтовых вод над дренами.

При отсутствии подпора в дрене общие потери напора при дви­ жении воды от середины полосы между дренами до полости дрены составляют h = h\ + h2, где h\ — потери напора при движении грун­

фильтрационного потока при подходе к дрене и при поступлении воды в полость дрены. Величина h2 зависит непосредственно как от конструкции и диаметра дрены, так и от размера стыков между отдельными дренажными трубами. По данным Е. Сапожникова

■ С а п о ж н и к о в Е. Защитные материалы, применяемые при строитель­ стве закрытых осушительных систем. — В кн.: Технология строительства закры­ тых осушительных систем. Вильнюс, 1969, с. 91—104.

219

вблизи стыков гончарных дрен теряется более 50% напора. Интен­ сивность же гидрологического действия дренажа будет тем больше, чем меньше потери напора у дрены. Потери напора при подходе к водоприемным щелям гончарных дрен, т. е. при сужении живого сечения потока, можно определить по формуле Я. Козени [256]

г0— наружный диаметр дренажной трубы; 26 — длина дренажных трубок; Д — ширина щели.

По мере сужения линий токов у дрены соответственно возра­

К. Алеканд [8] получил следующую зависимость для определения градиентов напора:

Изменения градиентов напора при плоской и пространственной фильтрации наглядно видны на рис. 76. Градиенты в данном слу­ чае вычислены при следующих условиях: £=1,0 м, d = 0,06 м, 26 = 0,330 м, А = 0,002 м. Из рисунка видно, что градиенты фильтра­ ционного напора на расстояниях, превышающих 0,3 м от дрены (до у = 0,7 м), изменяются сравнительно мало. Однако вблизи от дрены радиусом менее 0,2 м градиенты резко возрастают. Надо подчеркнуть, что у самого стыка дренажных трубок при простран­ ственной задаче фильтрации величина градиентов /2 значительно больше, чем при плоской задаче I.

Потери фильтрационного напора будут тем меньше, а водоприемная способность, следовательно, тем больше, чем больше ширина водоприемных щелей и диаметр дрен.

■220

Наибольшую водоприемную способность, конечно, имеет так называемая «идеальная» дрена, т. е. дрена без стенок. В качестве такой дрены условно может быть принята металлическая сетка, обкладываемая стеклотканью и стеклохолстом. Исследования, про­ веденные в грунтовом лотке гидротехнической лаборатории ЛатНИИГиМ [123], показали, что эта дрена имеет водоприемную способность примерно в 2 раза выше, чем обычная гончарная.

Рис. 76. Градиенты фильтрационного напора.

I — при плоской задаче притока воды к дрене (по формуле В. В. Ведер­ никова); /г — при пространственной задаче притока (по формуле К. Ф. Алеканда).

В общем случае приток воды к идеальной дрене при круговом контуре может быть вычислен по аналогии с притоком к вертикаль­ ной скважине [91]

где h — действующий напор.

Приток к реальной дрене является меньшим и может быть опре­

где С — коэффициент, учитывающий несовершенство дрены по ха­ рактеру вскрытия пласта.

221

где 5 — длина гончарных труб; Со — ширина щели в стыках труб. При определении коэффициента С для пластмассовых дренаж­ ных труб с продольно-щелевой прерывистой перфорацией А. И. Му-

(шаг перфорации); т — ширина щели; d — наружный диаметр дре­ нажной трубы.

В табл. 100 приведены данные, показывающие изменение при­ тока воды к дренам в зависимости от диаметра дрен и ширины стыкового зазора между дренажными трубками. Приточность воды здесь выражена в долях от притока к идеальной дрене.

Из таблицы следует, что при обычных величинах стыкового зазора (1—2 мм) приток воды составляет в среднем лишь 25—35% максимально возможного.

И. С. Чайлас [215] установил, что при расстоянии между дре­ нами 10 м необходимый напор грунтовых вод при ширине щелей 0,6 мм в полтора раза больше, чем при ширине 2,4 мм. Из опытов А. Н. Ид [222] следует, что водоприемная способность дрен значи­ тельно увеличивается как при увеличении ширины зазоров, так и при увеличении диаметра дрен.

Возможности увеличения ширины водоприемных щелей дрен до­ вольно ограничены. Максимально допускаемая ширина щелей

222

лимитируется условиями технической эксплуатации дренажа. Согласно действующим нормам, стыковой зазор между отдельными дренажными трубками в песчаных почвах не должен превышать 1,0 мм, а в глинистых — 2,0 мм. Поэтому не следует забывать о другой возможности увеличения водоприемной способности дрен, т. е. об увеличении их диаметра. Как показывают исследования Ф. Фейхтингер [227] и Ф. Серебренникова [125], водоприемная спо­ собность дрены значительно возрастает по мере увеличения его диаметра. На это указывает также Б. Блажис и И. Дуоба [24]. По их данным при увеличении диаметра дрен от 40 до 50 мм филь­ трационные градиенты на контуре дрены уменьшаются на 20%.

В целях увеличения водоприемной способности дрен стыки дренажных трубок целесообразно обкладывать хорошо фильтрую­ щим материалом. Так, по данным П. Балзарявичус и П. Аксомайтис [15], обкладка дрен мхом увеличивает дренажный сток на мине­ ральных почвах в несколько раз. Обкладка дрен фильтрующим материалом обычно применяется для защиты дрен от механиче­ ского заиления частицами грунта в песчаных почвах. Но с гидрав­ лической и гидрологической точек зрения обкладка дрен необхо­ дима также и в глинистых почвах, где условия притока воды к дренам наиболее тяжелые. Об этом свидетельствует следующий

где I —длина осушительной дрены, при которой она работает пол­ ным сечением; D — наружный диаметр дренажной трубы; d — внут­

в менее водопроницаемых почвах осушительные дрены обычно ра­ ботают неполным сечением, как это наблюдается в натурных усло­ виях. В этих почвах явно требуется увеличение их водоприемной способности.

Р. Ковалд [255] считает, что водоприемная способность гон­ чарных дрен недостаточна. Для ее увеличения он рекомендует применять рифленые гончарные трубы вместо обычных гладкостен­ ных. По его данным при применении рифленых труб водоприемная способность дрен возрастает на 20—30% и значительно снижается их заиляемость, так как при больших расходах происходит более интенсивная самоочистка дрен. По данным Г. Я. Сегаль и Э. X. Эглия [123], сток из рифленых дренажных труб с 24 желобками в песчаной почве на 47% больше по сравнению с обычными. Водоприемная способность гончарных дрен в период эксплуатации дренажа снижается. На это указывает Р. Ковалд [254] и др.

223