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

лотке быстротока имеет зна­ чительные скорости и нахо­

дится в бурном состоянии. Быстротоки в большинст­

ве случаев устраивают при­

(рис. 24).

Поперечное сечение быстротока может быть прямо­ угольным, трапецеидальным, треугольным и др. В прак­ тике чаще всего встречаются прямоугольные трапецеи­

дальные. Они наиболее просты в изготовлении. Выход­ ная часть быстротока служит для гашения избыточной энергии потока в нижнем бьефе и для того, чтобы обес­ печить растекание потока в плане с целью уменьшения

удельных расходов, то есть количества воды на единицу ширины отводящего русла. Как правило, выходную

Рис. 24. Ромбовидный быстроток.

часть оборудуют водобойной стенкой, водобойным ко­ лодцем или же другим устройством, которое обеспечи­ вает гашение избыточной энергии потока.

Выходную часть быстротока обычно устраивают рас­ ширяющейся в плане. Однако могут быть и иные реше­ ния.

C уменьшением удельных расходов воды и с устрой­

ством водобойного колодца или стенки поток выводится

в отводящее русло в спокойном состоянии. При этом скорости не должны превышать допустимые на размыв для грунта, из которого сложено отводящее русло, ина­

че за сопрягающим сооружением могут возникнуть опас­ ные для устойчивости сооружения размывы. Об этом следует всегда помнить при проектировании и -строитель­ стве быстротоков.

Гидравлический расчет быстротока начинают с опре­ деления максимального секундного расхода воды, кото­ рый должен быть пропущен через сооружение. Для это­ го подсчитывают максимальные расходы ливневых и талых вод, и в качестве расчетного принимается боль­ ший из них.

Если скорость потока в ложбине у вершины оврага перед быстротоком окажется больше допустимой на размыв, то необходимо предусмотреть крепление лож­ бины перед быстротоком. Значения допустимых скоро­ стей приведены в приложении.

Гидравлический расчет быстротока сводится к рас­

чету входа, лотка быстротока и выходной части. Расчет

входа быстротока состоит в определении его ширины.

В борьбе с оврагами обычно применяют быстротоки

небольшой протяженности. Поэтому уклон и длину лот­ ка находят по продольному профилю вершины оврага. Для выбора материала, применяемого при строительст­ ве быстротока, вычисляют скорость течения потока в конце лотка. Полученное значение скорости сравнивают

с допустимой (приложение) и выбирают необходимый

строительный материал.

В процессе взаимодействия потока с отводящим рус­ лом, как показывает опыт, русло постепенно расширяет­

ся и углубляется, уменьшаются глубины. Это может привести к тому, что выходная часть быстротока не обеспечит гашения избыточной энергии в пределах креп­

ления. Поэтому необходимо запроектировать крепление достаточной длины выходной части.

50

Сухой запас, то есть высоту Стенок выходной час­

При проектировании быстротоков полученные значе­

иия сухого запаса следует увеличить на 20—30%.

§ 15. ПЕРЕПАДЫ

При глубоких вершинах оврагов головные сооруже­ ния устраивают в виде перепадов.

В практике наибольшее распространение получили перепады, в поперечном разрезе напоминающие лестни­

цу. Они называются ступенчатыми. Различают односту­

пенчатые и многоступенчатые перепады. Для успокоения падающей на каждую ступень воды в конце ступени

устраивают водосливную стенку, которая гасит избыточ­

ную энергию потока. В большинстве случаев перепады сооружают из монолитного и сборного железобетона,

реже из дерева, плетня, фашин, камня и других местных

материалов.

Простейшие перепады из местных материалов устра­

ивают и без водобойных колодцев. При строительстве таких перепадов вершинная часть оврага планируется

ввиде горизонтальных площадок, с уступами высотой 0,3 м. На каждом уступе ставят два плетня на расстоя­ нии 1 м один от другого в заранее вырытые для этого

поперечные канавки шириной 0,3 м. Канавки врезаются

вбоковые откосы не менее чем на 0,6 м. Через каждые

0,3 м в канавки забивают колья, которые заплетают свежим хворостом. Концы кольев должны выступать над площадками на 7—10 см.

Пространство между плетнями заполняют тщательно перемешенным навозом с глиной. Навоза должно быть

больше, чем глины. Эту смесь тщательно трамбуют.

Дно и откосы укрепляют дерном или мостят по мху или соломе. Откосы укрепляют и плетнями, которые ставят

одновременно с поперечными плетнями и связывают

с ними. Выход перепада в балку рекомендуется укрепить слоем хвороста, верхушками против течения воды, с за­ креплением его прутяными канатами.

На рисунке 25 представлен перепад падением 4 м, ко­ торый укреплен хворостяной 'выстилкой, закрепленной прутяными канатами, жердями и кольями. Откосы пере­ пада также укрепляют хворостяной выстилкой. На вы­ ходе из перепада устроен водобойный колодец.

Деревянный многоступенчатый перепад, как описано

выше, может быть снабжен водосливными стенками,

значительно повышающими эффективность его работы. Размер водосливной площадки — ступени перепада из

плетней и фашин принимается l=⅛p, а высота ступе­

ней—p≈0,3—0,5 м. Перепады устраивают в основном

прямоугольного или трапецеидального сечения. Устройство перепадов на насыпном грунте недопу­

стимо, так как при паводке это может привести к раз­ рушению сооружения.

Размеры деревянных, каменных и бетонных односту­ пенчатых и многоступенчатых перепадов определяют гидравлическим расчетом. В каждом перепаде можно выделить следующие элементы: входную часть (вход),

довольно высока, так как для гашения энергии прихо­ дится устраивать достаточно прочную и, следовательно,

дорогую водобойную часть — колодцы, гасители и т. д.

Стремление к удешевлению сбросных сооружений приве­ ло к мысли об устройстве консольных перепадов, или консолей, сущность которых состоит в сбросе воды C большими горизонтальными скоростями непосредствен­ но на грунт.

Консольные перепады изготовляют из дерева, бето­ на, железобетона. Схема консольного перепада показана на рисунке 26. Консольный перепад состоит из входа,

быстротока и консоли. Длину консоли обычно принима­ ют равной 2—3 м. Длину и уклон быстротока прини­ мают такими, чтобы скорость в его конце достигла пре­

отлета струи. Падая с консоли вниз, струя воды, взаи­ модействуя с грунтом, образует воронку. Размеры во­ ронки зависят от энергии падающей струи и рода грун-

53

Глава IV

ДОННЫЕ И РУСЛОВЫЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ОВРАГОВ

§ 17. ТИПЫ ДОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Поверхностные воды, попавшие на дно оврагов и ба­ лок, размывают его. Размыв и углубление дна происхо­

дят при значительных уклонах, что обусловливает воз­ никновение размывающих скоростей потока. Углубле­ ние дна, в свою очередь, приводит к обрушению берегов и расширению овражных размывов. Продукты размыва вместе с потоком воды попадают в реки, пруды, водо­

хранилища, заиляют их.

Для уменьшения скорости потока, прекращения раз­ мыва дна оврагов и балок и задержания продуктов размыва применяют донные сооружения и лесные на­ саждения.

В противоэрозиониом гидротехническом строительст­ ве применяют следующие типы донных сооружений: за­

пруды, донные перепады и пороги, плотины.

Для эффективной работы этих сооружений необходи­ мо правильно сочетать их с другими видами противоэрозионных мероприятий. Этот вопрос решается при разработке проекта борьбы с эрозией почвы для водо­ сборного бассейна или хозяйства.

§ 18. ЗАПРУДЫ

Запруды устраивают, как правило, после закрепле­ ния вершины оврага водосбросными гидротехническими

сооружениями, так как сброшенные на дно оврага воды

при наличии больших уклонов могут размывать его. Запруды сооружают прежде всего в верхней размы­

ваемой части оврага, на расстоянии 100—200 м от его

вершины. Их можно устраивать также на всем протяже­

нии дна оврага. Задерживая наносы, запруды создают

систему горизонтальных площадок, благоприятных для последующего облесения дна. Облесение обязательно проводят для постоянного закрепления оврага и полу­

56

чения с этой площади древесины, плодов, технического сырья и т. д. Древесно-кустарниковая растительность надежно закрепляет корнями почвогрунт и повышает устойчивость дна и откосов оврага.

Запруды в зависимости от величины напора на их гребне устраивают из хвороста, плетней, фашин, камня, бетона и железобетона. Ввиду значительной длины ов­

рагов на устройство донных укреплений требуется боль­ шое количество материалов, поэтому следует использо­ вать главным образом местные материалы (хворост и

камень). Бетонные и железобетонные конструкции при­ меняются только в особых случаях. В практике закреп­ ления полевых оврагов в последнее время встречаются

57