Файл: Степанов, П. М. Гидротехнические противоэрозионные сооружения учебник.pdf

Рис. 12. Водозадерживающие валы:

некоторых участках канавы оказались значительно за­ иленными.

Овраги, расположенные ниже валов, прекратили рост в длину и ширину. По дну и откосам происходит задернение преимущественно злаковыми травами.

Опыт создания валов в Ростовской области показал, что устойчивость и срок службы валов зависит от стро-

32

того соблюдения технологии строительства. Отклонение

хотных землях их распределяют равномерно по площа­

ди с учетом границ полей севооборотов и производствен­ ных участков. Трассы валов должны иметь минимальное число изгибов и по возможности быть параллельными между собой. Поэтому водозадерживающие валы на пахотных землях, как правило, проектируют лишь при наличии длинных и однородных склонов без ложбин. Размещение валов должно соответствовать их макси­ мальному влиянию на сток и эрозию, требованиям ме­

ханизации земляных работ, правильному сочетанию с

другими противоэрозионными мероприятиями.

В последнее время за рубежом и в нашей стране проектируются и создаются поперек склона прямолиней­

ные валы (рис. 12, а). У таких валов высота получается переменной при наличии большой ложбинности склонов, а отметки по гребню — постоянными (рис. 12, б).

Несмотря на значительные затраты на устройство водозадерживающих валов, изъятие под сооружения до 3% сельскохозяйственной площади и некоторые трудно­ сти, связанные с обработкой почвы и уборкой сельско­

хозяйственных культур, применение описанного спосо­ ба — высокоэффективное мероприятие по борьбе с эро­ зией.

По данным Новосильской опытной станции (Орлов­ ская область), на тех водосборах, где были созданы во­ дозадерживающие валы, смыв и размыв полностью прекратился. Береговые промоины в гидрографической сети и смытые берега покрылись сплошь густой тра­

вой. Через 27 лет после устройства И. Д. Брауде обсле­ довал водозадерживающие валы опытной станции. Не­ смотря на почти полное отсутствие ухода за валами,

они сохранили значительную емкость и продолжают ус­

пешно задерживать сток на водосборе.

§ 9. ВОДООТВОДЯЩИЕ И ВОДОНАПРАВЛЯЮЩИЕ ВАЛЫ-КАНАВЫ

Водоотводящие валы-канавы в практике борьбы с эрозией применяются для отвода поверхностного стока: от оврагов с большим числом вершин (рис. 12, в), а так­

же при выполаживании их; с площадей, расположенных

выше затеррасированных участков; от дорог, водоемов

и других сооружений.

Отводимые воды направляют в задернованные бал­

ки, ложбины или специальные сбросные сооружения.

Поперечный профиль водоотводящего вала может быть трапециевидной или треугольной формы с выем­ кой (канавой) треугольного сечения. Наиболее часто валы и канавы строят с сухим откосом вала 1—• 1,5, с мокрым откосом вала и нижним откосом канавы 1,5—2,0, с верхним откосом канавы 2—5. Ширина вала по гребню 2,5 м. Отметки гребня вала проектируют не менее чем на 0,2 м выше расчетного горизонта воды при расходах до 1 м3 и не менее 0,4—0,5 м при расходах

1—10 м3. Гребню вала и дну выемки придается необхо­

димый продольный уклон. Однако опыт строительства валов и канав показал, что эти водоотводные сооруже­ ния целесообразно создавать по типу широких валов-

ложбин с пологими откосами 1 : 5—1 : 8, небольшой глу­ бины—0,5—0,6 м, при ширине по дну 1 —1,5 м.

Такие земляные сооружения не составляют трудно­ стей для прохождения механизмов и хорошо сохраняют­ ся при обработке поля. Их можно обрабатывать и засе­ вать сельскохозяйственными культурами.

Водоотводящие валы-канавы строят на пропуск максимальных расходов 10%-ной обеспеченности. Уклон канав принимают таким, чтобы скорость стека­ ния воды вдоль вала не была выше критической на размыв почвы и в то же время чтобы канава не закля­

лась наносами мелкозема. Этому условию отвечает ук­ лон канав 0,005—0,003. Нижние концы водоотводящих валов приурочивают к водоприемнику — специальному сооружению или задернованной ложбине. При пересе­

чении глубоких ложбин в теле вала предусматривают

дренажные устройства, обеспечивающие безопасный сброс воды из образующихся в ложбинах прудков.

При строительстве водоотводящих канав большой

протяженности их поперечное сечение принимают пере­ менным в связи с увеличением водосборной площади и расходов воды. Сечение должно меняться через 100— 200 м. Канавы постоянного сечения по всей длине при­ нимают при расходах не более 1 м3/с.

Земляные работы при строительстве валов выполня­ ют бульдозером, грейдером и катком без ручных дора­

34

боток. Вначале разбивают с помощью нивелира полосу,

занимаемую валом и канавой, и закрепляют на местно­

сти кольями. Затем проводят вспашку полосы на глуби­ ну 20 см, после чего разрыхленный грунт бульдозером смещают в сторону ниже вала. Отсыпку вала ведут бульдозером поперечными ходами, а разравнивание —

продольными, вдоль оси вала. Катками послойно уплот­ няют грунт. После того как вал будет сформирован, ра­ стительный грунт перемещают на сухой откос вала и разравнивают грейдером. Для увеличения срока служ­

бы вал засевают травянистой растительностью. Долго­ вечность земляных валов во многом зависит не только от качества строительных работ, но и от правильной эксплуатации. Валы не должны зарастать сорняками. Откосы необходимо регулярно скашивать, размывы сра­ зу же заделывать.

Водоотводящие канавы глубиной до 50—60 см устраи­ вают при помощи плантажного плуга. Соответствующий профиль канаве и валу придается вручную.

§ 10. РАСПЫЛИТЕЛИ СТОКА

Распылители стока — это простейшие земляные со­ оружения, которые устраивают для рассредоточения

концентрированного водного потока. Они создаются по естественным ложбинам, разъемным бороздам, у опу­ шек лесополос, по полевым дорогам, имеющим уклон

0,009 (0,5°) и более.

Распылитель стока представляет собой земляной ва­ лик, перегораживающий ложбину под углом 45° (или

иным) к направлению оси водотока, выводящий сток на прилегающий склон (рис. 13).

Высота этих валиков зависит от глубины ложбины или борозды и колеблется в пределах 0,3—0,5 м. Высо­ та валика в сторону нижнего конца распылителя посте­ пенно уменьшается и сходит на нет. Одновременно с ва­ ликом делают выемку-лоток, которая берет начало со дна ложбины, идет параллельно валику с верхней сто­ роны, пересекает бровку ложбины и выходит на поверх­ ность склона. Чтобы не скапливалось много воды, рас­ пылители размещают по ложбинам через каждые 50—

100 м.

Распылители устраивают навесным тракторным плу­ гом, на котором оставлены два средних корпуса, при-

чем один из корпусов с нор­ мальным отвалом, а вто­

Распылители стока сооружают также для борьбы с эрозией на грунтовых полевых дорогах, расположенных вдоль склона. C этой целью дорогу под углом 45° пере­ секают неглубокой выемкой с очень пологими откосами.

Из вынутого грунта создают валик высотой не более

15 см с широким основанием. Выходная часть выемки удлиняется за счет прилегающего к дороге участка и сводится на нет. Распылители стока по дороге разме­ щают при крутизне более 4° на расстоянии 100 м один

от другого, а при крутизне менее 4° на расстоянии 150—200 м. Распылители целесообразно устраивать вес­ ной, когда поверхность дороги еще не уплотнена. Такие

распылители созданы в опытном хозяйстве Всероссий­ ского научно-исследовательского института виноградар­ ства и виноделия. Они хорошо работают. Сток с поле­ вой дороги, имеющей уклон до 4°, отводится там в лес­

ную полосу. Размывы, бывшие ранее на дороге, теперь ликвидированы.

3G

Глава III

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ В ВЕРШИНАХ ОВРАГОВ

§И. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

ВВЕРШИНАХ ОВРАГОВ

Овраги, как правило, возникают на участках местно­ сти с большими уклонами, где концентрированный вод­ ный поток приобретает большие скорости и как следст­

вие размывающую способность.

Таким образом, размывы местности (водная эрозия)

определяются скоростью потока на данном участке и механическими свойствами грунта. Задача гидротехни­ ческих противоэрозионных сооружений— предотвратить возникновение первоначальных размывов на таких уча­

стках или же, если овраг уже образовался, приостано­ вить его дальнейшее развитие.

Профиль оврага схематически можно изобразить, как показано на рисунке 14.

На участке I уклон незначительный, скорости в свя­ зи с этим малы и не достигают размывающих величин. C увеличением уклона (участок II — вершинная часть оврага) скорости потока возрастают, достигая максиму­ ма в конце вершинной части.

Далее (участок III) уклон уменьшается, за счет че­ го снижается и скорость. Здесь может произойти так называемый гидравлический прыжок (участок IV), обес­ печивающий сопряжение потока с большими скоростями на участке II с потоком, обладающим малыми скоро-

Рис. 14. Схема продольного профиля оврага:

38

стями на участке III. Размывы происходят на участках

II и IV, где поток имеет значительную скорость.

Прежде чем перейти к рассмотрению мер по укреп­ лению вершинной части оврага, ознакомимся с некото­ рыми гидравлическими понятиями, которые необходимы для расчета различных противоэрозионных сооружений.

§ 12. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГИДРАВЛИКИ

Гидравлика — прикладная наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей применительно к решению различных технических задач.

Движение жидкости может происходить в открытых

руслах (реки, каналы, лотки и т. д.) и в закрытых

(трубопроводы). При рассмотрении противоэрозионных

сооружений будем иметь дело только с открытыми рус­ лами.

При движении в открытых руслах все гидравличе­

ские элементы потока могут меняться во времени и про­ странстве. Кроме того, изменение одного элемента Π0'-

тока часто влечет за собой изменение других.

метрические размеры русла не изменяются по длине, то такое русло называется призматическим; в противном

случае русло называют непризматическим. Русла быва­ ют правильной (прямоугольные, трапецеидальные, тре­

и инерции.

Внутри потока действуют силы трения между отдель­ ными движущимися частицами и силы внутреннего дав­ ления. Кроме того, происходит трение между водой и ложем русла. Силы внутреннего и внешнего трения ока-

7/

Рис. 15. Формы русл:

а — прямоугольная; б ~ трапецеидальная; в — треугольная.

39