Классификация противоэрозионных гидротехнических сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Классификация противоэрозионных гидротехнических сооружений

В комплексе с агротехническими и лесомелиоративными приемами при минимальном отводе пашни для предотвращения эрозионных процессов широко применяют инженерные гидротехнические сооружения. Особенно велико их значение, когда защитные лесные насаждения у вершин оврагов в первые 5-7 лет еще начали выполнять противоэрозионную роль. Противоэрозионные гидротехнические сооружения должны уменьшать или полностью прекращать рост промоин, вершин оврагов, выравнивать конфигурацию полей, отводить воду с водосборных площадей и подводить к водосборным сооружениям или на задернованные склоны, пропускать расчетный расход воды и гасить избыток энергии потока за сооружениями, уменьшать заиление рек. В зависимости от назначения и конструкции гидротехнические сооружения принято подразделять на четыре группы.

1. Водонаправляющие сооружения - распылители стока и водоотводящие валы. Они предназначены для отвода воды от вершин оврагов, размываемых участков дорог и для подвода воды на задернованные участки склонов, к водозадерживающим валам и к водосбросным сооружениям.

2. Водозадерживающие сооружения - валы, террасы, плотины-перемычки. Их применяют для регулирования стока у береговых или склоновых оврагов.

3. Водосборные сооружения - лотки-быстротоки, перепады, шахтные, трубчатые и консольные водосбросы. Их применяют для сброса воды на дно оврагов и балок, а также для закрепления оврагов.

4. Донные сооружения - запруды, каменные наброски и перепады. Их используют для закрепления донных оврагов, выравнивания продольного профиля балок и повышения базиса эрозии.

Технология строительства противоэрозионных гидротехнических сооружений

Распылители стока на пахотных землях. Наиболее эффективно применение распылителей стока для рассредоточения водных потоков, концентрирующихся перед ложбинами на пахотных склонах крутизной до 5°, перед склоновыми промоинами, вдоль межи или у напашей лесных полос. Расположение распылителей стока на местности устанавливают в период полевого обследования овражно-балочных систем. Для рассредоточения водного потока плантажным плугом ППУ-50А делают глубокие борозды с валиками. Чаще всего водоустойчивые валики формируются после двух проходов плантажного плуга. При этом необходимо следить за тем, чтобы крутизна по линии пропашки не превышала 1,0-1,5°. В противном случае в бороздах значительно возрастает скорость потока воды и они будут размываться. Концентрированные потоки воды, распыленные валиками, целесообразно направлять на задернованные участки или в водоприемники.

Распылители стока на непрофилированных дорогах. В системе мер по защите почв от водной эрозии особое место занимает защита полевых дорог. Дороги целесообразно размещать по водораздельным участкам землепользования. По окончании весеннего стока, после сильных ливней, бульдозерами и грейдерами необходимо проводить тщательную планировку профиля дороги с одновременной засыпкой промоин.

Водозадерживающие валы. Водозадерживающие валы широко применяются при закреплении береговых и склоновых оврагов. Их используют при относительно небольшой водосборной площади оврагов. Обычно при уклонах 2-3° водосборная площадь не должна превышать 8-12 га, а при уклоне до 6° - 2-4 га.

Водозадерживающие валы обычно размещаются перед вершинами оврагов. Перед вершиной действующего оврага водозадерживающие валы делают на расстоянии, равном высоте перепада в вершине оврагов плюс ширина приовражной полосы.

Устройство водозадерживающих земляных валов начинается со вспашки площади, намеченной под гребни вала и выемку, навесными тракторными плугами. Разрыхленная плугами почва выемки бульдозерами перемещается на основание вала толщиной слоя 0,5 м. Для того чтобы сделать насыпь такой высоты, обычно требуется три-пять заездов бульдозера с захватом грунта на выемке с расстоянием до 12-20 м. Затем слой грунта, насыпанный выше основания вала, тщательно трамбуют последовательно соединенными водоналивными катками ЗКВГ-1,4 или несколькими проходами бульдозера по насыпи вала. Уплотнение грунта должно обеспечивать его усадку примерно на 10 см.

После завершения строительства насыпи вала, перемычек и шпор в выемку прудка бульдозерами сдвигается плодородный слой почвы, ранее перемещенный бульдозером из верхней части выемки. Перемещение этого гумусированного слоя почвы способствует лучшему задернению почвы.

Чтобы обеспечить лучшее задернение, откосы и гребни валов весной следующего года или ранним летом того же года засевают травами. Состав травосмесей может быть различным в зависимости от почвенно-климатической зоны. Если валы устраивают на пахотных землях, то перед ними необходимо провести залужение на полосах шириной 50-60 м.

Водозадерживающие валы могут стать надежным средством защиты почвы от оврагообразования только при правильной их эксплуатации. Водосливные пороги в период весеннего снеготаяния нужно систематически очищать от скопления льда и мусора, проникающего в валы с водосборных площадей. До начала снеготаяния в снегу надо прокладывать траншеи. Вода из водосливных порогов валов должна отводиться на хорошо задернованные участки.

Водоотводящие валы.

В отличие от водозадерживающих валов водоотводящие валы устраивают для отвода воды от вершин оврагов или других размываемых участков к водосбросным сооружениям и водозадерживающим валам.

Водоотводящие валы делают, соблюдая допустимые продольные уклоны. Нивелиром прокладывают трассу будущего вала, затем навесным плугом пропахивают трассу, намеченную под вал и выемку. Как и при строительстве водозадерживающих валов, вспаханная земля бульдозером отодвигается за пределы вспаханной полосы. В дальнейшем по той же технологии, что и в предшествующем случае, относительную высоту водоотводящего вала доводят до 0,7 м с послойной утрамбовкой. Для обеспечения прохода гусеничных тракторов ширину гребня делают 2,5 м. Ширина основания в этом случае составит 4,6 м.

Выполаживание оврагов

Наряду с закреплением оврагов водозадерживающими валами во многих хозяйствах проводят работы по выполаживанию и засыпке.

Выполаживание и засыпка оврагов имеют важное значение не только в борьбе с водной эрозией почв. При выполаживании сельскому хозяйству возвращаются земли засыпанных оврагов, а также межовражные бросовые земли, которые нередко в 3-5 раз превышают площадь самих оврагов. После выполаживания береговых оврагов значительно расширяются возможности применения механизации. Однако далеко не все овраги могут быть рекомендованы для выполаживания. Так, донные овраги выполаживать нельзя, так как они часто имеют большую водосборную площадь и неудобны для работы бульдозеров. Нецелесообразно эту работу проводить также на оползневых участках. Лучше всего выполаживать склоновые овраги, глубина которых не превышает 3-5 м.

Выположенные овраги в течение первых трех лет целесообразно использовать для загущенных посевов многолетних трав. Корневые системы многолетних трав будут хорошо скреплять почву, формировать устойчивую против размыва дернину, так как почву под травами не будут пахать в течение 2-3 лет.

Строительство плотин-перемычек

Иногда выполаживание оврагов совмещают со строительством отдельных или каскадных плотин-перемычек. В этом случае необходимо полностью или частично задержать поверхностный сток и получить искусственное заиление оврага, для того чтобы возвратить сельскому хозяйству земли оврагов и межовражных территорий.

Для устройства плотин-перемычек в сочетании с выполаживанием обычно подбирают неглубокие (до 5-7 м) склоновые овраги, далеко врезающиеся в пахотные земли, водосборная площадь не должна превышать 20 га. Плотины-перемычки строят по специальным проектам.

Высота плотины-перемычки определяется глубиной оврага. Для обеспечения проходов трактора в верхней части плотина должна иметь ширину 3,5-4,0 м.

Водозадерживающие траншеи. В последние годы для перехвата поверхностного стока и увеличения влажности почвы на склонах начали применять различные виды водозадерживающих траншей. Расстояние между траншеями в зависимости от крутизны склона устанавливают от 20 до 100 м. Для нарезки траншей глубиной 45-50 см, которые располагаются строго по горизонтали, применяют кустарниково-болотные или плантажные плуги.

Чтобы предотвратить промерзание почвы и увеличить возможность водопоглощения, на дно траншеи укладывают солому и навоз. Такой агротехнический прием способствует перехвату стекающих по склону талых вод.

Наряду с водопоглощающими бороздами на приводоразделительных пахотных склонах начали применять также водопоглощающие траншеи и валы в водорегулирующих лесных полосах.

Донные гидротехнические сооружения

В комплексе с вершинными противоэрозионными гидротехническими сооружениями надо создавать донные сооружения. Они способствуют прекращению роста оврагов в глубину и ширину. На участках с донными запрудами происходит заиление и поднятие ложа оврага. Они уменьшают скорость потока, повышают шероховатость русла, задерживают твердый сток.

Донные запруды быстро подвергаются разрушению, поэтому их надо сочетать с облесением дна. Донные запруды бывают плетневые, хворостяные, фашинные и каменные.

Для укрепления дна оврагов, если по нему не идет большой поток воды, часто применяют хворостяные запруды. Хворост укладывают поперек дна оврага слоем 0,5-0,7 м, начиная с устьевой части оврага, так чтобы вершины предшествующего ряда были прикрыты вершинами последующего. Слои хвороста прижимаются деревянными слегами и ивовыми кольями. Илистые частицы почвы из потока воды отфильтровывают и заполняют все пустоты в хворосте. Хворостяная запруда заполняется илистыми частицами в течение 1-2 лет. Для обеспечения естественного заращивания к хворосту следует добавить живые ивовые прутья.

Плетневые запруды относятся к категории живых запруд, так как в последующем образуют ряды растущих деревьев. Они бывают одинарными и двойными. При изготовлении одинарных плетневых запруд поперек дна оврага роют канаву шириной 0,5 м. Канава должна захватывать примерно по 1 м откоса оврага. Глубина канавы в донной части оврага - 0,3-0,4 м, а в откосах оврага - примерно 1 м.

Чтобы избежать повреждения (размочаливания) заготовленных ивовых кольев диаметром 6-8 см, делают отверстия для кольев. Расстояния между кольями обычно принимают 0,25-0,3 м. Затем изготавливают два ряда плетней (через 0,5 м) из ивового прута с таким расчетом, чтобы концы плетня заходили в откос оврага на ширину 1 м. Со стороны вершины оврага плетень заделывают землей в уровень с поверхностью дна, а почву тщательно утрамбовывают. После этого донную и боковые части склонов оврага хорошо одерновывают. В средней части запруда должна иметь стрелу прогиба.

Если запруды имеют большую длину, то для усиления их прочности со стороны водобойной части забивают деревянные сваи с прогибом в сторону вершины оврага. Весьма важное значение имеют сроки изготовления запруд. Чтобы избежать размыва, обеспечить приживание кольев и одерновки, изготовление запруд лучше всего начинать сразу же после весеннего паводка.

Фашинные запруды целесообразны только в местах постоянного увлажнения. Их изготавливают из трех фашин. Перед укладкой фашин по дну оврага перпендикулярно линии стока роют траншею, которая должна захватывать также откосы оврага длиной 1,0-1,5 м. Нижняя сторона вертикального ряда фашин удерживается сваями, которые забивают на расстоянии 1 м одна от другой. Со стороны вершины оврага фашинная запруда крепится земляной отсыпкой. Земля на отсыпке плотно утрамбовывается и выкладывается дерном.

Во избежание просачивания воды фашины плотно прижимают к грунту дубовыми кольями. Чтобы уменьшить рассекание и возможность прорыва земли водой, в средней части фашинная запруда должна иметь прогиб. Водобойная площадка запруды выстилается каменной наброской или хворостом. Фашинные запруды недолговечны. При разложении хвороста в фашинах появляются пустоты, куда легко проникает вода, причиняя разрушения. В связи с этим фашинные запруды можно создавать только на оврагах, имеющих небольшие водосборные площади. Высота плетневых и фашинных запруд не должна превышать 1 м.

Деревянные запруды могут применяться на тех оврагах, где по условиям влагообеспеченности грунты мало пригодны для приживания хвороста и кольев в хворостяных запрудах. При строительстве деревянных запруд по дну оврага вырывают канаву глубиной 0,5 м, а в откосах оврагов - 1,5 м. Доски к сваям прикрепляют так, чтобы в средней их части имелась стрела прогиба. Прогиб в доске можно сформировать соответствующим пропилом. Доски следует укладывать аккуратно, так как при наличии больших щелей между ними будет проникать разжиженный грунт, что может привести к преждевременному размыву запруд. Высота деревянных запруд не должна превышать 1 м.

Верхнюю часть запруды со стороны вершины оврага тщательно утрамбовывают землей и обкладывают дерном. Водобойный пол устилается каменной наброской.

Каменные запруды устраивают при высоте перепада до 3,0 м. Они долговечны и эффективны даже при больших водосборах. Их делают из кирпича, камня или бетона. В зависимости от материала определяется технология их строительства.

После завершения строительства всех видов донных гидротехнических сооружений места сопряжения их с берегами балок или откосами оврагов надо засеять травами или обложить дерном. Выше и ниже донных запруд нужно создавать насаждения-илофильтры из быстрорастущих влаголюбивых пород, а по откосам - из засухоустойчивых и корнеотпрысковых пород.

Водосборные гидротехнические сооружения

К водосборным гидротехническим сооружениям относят лотки-быстротоки, закрытые быстротоки, каменные перепады, водосбросы и стенки падения. Их обычно называют головными, или вершинными, овражными сооружениями. Они чаще всего применяются, если разрастающиеся овраги угрожают строениям, населенным пунктам, профилированным или асфальтовым дорогам, если по характеру рельефа в нижних частях водосборной площади трудно разместить систему водозадерживающих валов, а также на землях водосбора с произрастающими ценными культурами. Строительство таких сооружений осуществляется по предварительно разработанным проектам.

Быстротоками обычно называют водосборные сооружения, в которых вода движется по полу лотка. Широкое применение получили лотки-быстротоки. Они имеют прямоугольное, параболическое или трапецеидальное поперечное сечение.

В лотках-быстротоках различают приемную, или входную, часть с горизонтальным углом, по которому вода подводится к этому сооружению.

Приемную и боковые части лотков после завершения строительства обсыпают с наружной стороны грунтом по верхнюю кромку стенок. Это исключает возможность попадания в лоток поверхностных вод с прилетающих откосов (вместе с которыми могут попасть растительные остатки, мусор). Все части грунта, непосредственно соприкасающиеся с лотком, должны быть засеяны травами или одернованы. Наружные стенки лотков-быстротоков покрывают гидроизоляцией (горячим битумом).

Перепады, или стенки падения, применяют для сброса воды в овраг. Они бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Одноступенчатые перепады используют в тех случаях, когда вершина оврага не превышает 2,0-3,0 м.

Многоступенчатые перепады проектируют для оврагов с перепадом высот до 10 м и более, однако высота каждого перепада не должна быть больше 2 м. Часто такие перепады устраивают у кюветов дорожной сети. Как и лотки-быстротоки, перепады можно изготавливать из бетона, железобетона и сборного железобетона. При строительстве уделяют особое внимание сопряжению многоступенчатых перепадов. Они должны быть устойчивыми против фильтрации воды и разрушения.

Шахтные водосбросы из-за сложности сооружения и эксплуатации на оврагоукрелительных работах применяют редко. Их возводят в основном в средних и нижних частях оврагов совместно с запрудами для создания условий заиления, засыпки оврагов и при прокладке через них дорог. Допускается возведение шахтных водосбросов при высоте перепадов до 15 м. Вертикальные шахты устраивают из колец монолитного или сборного железобетона. Предварительно надо знать несущую способность грунтов. Основание возводят из бутовой кладки, бетона или железобетона. Обычно шахты делают вертикальной формы с диаметром до 0,8 м.

В нижней части шахтного водосброса, в сопряжении с ним, устраивают горизонтальные отводящие трубы диаметром не менее 0,5 м. При строительстве отводящих труб используют сборные железобетонные трубы-кольца, а при наличии местных строительных материалов - бутовую кладку с перекрытием каменными плитами.

Чтобы избежать фильтрации воды, надо тщательно контролировать сопряжение труб. Все поверхности, соприкасающиеся с грунтом, в два слоя покрывают гидроизоляционной битумной эмульсией, а стыки оклеивают мешковиной, пропитанной битумной мастикой.

Оголовки шахтных водосбросов в соответствии с правилами по технике безопасности оборудуют сороудерживающими решетками с диаметром ячеек не меньше, 0,3-0,4 м.

Оголовки шахтных водосбросов должны возвышаться над бетонной или каменной отмосткой вокруг шахты не менее чем на 0,2 м. На уровне каменной отмостки в оголовке шахты устраивают также водовыпускные отверстия.

Трубчатые водосбросы выполняют из железобетонных, асбоцементных или полиэтиленовых труб. В противоэрозионном строительстве их применяют лишь там, где невозможно разместить открытые перепады, или если надо сделать переезды над водосбросами. Трубчатые водосбросы возводят при высоте перепадов 30-40 м. Диаметр труб должен быть равен 0,5-1,0 м, а число ниток труб не больше 3.

Консольные водосбросы сооружают для сброса воды с обрывистых берегов и склонов на дно оврагов. Если грунты скальные и полускальные, то консольные перепады применяются при расходах воды до 15 м³/с, а при рыхлых и средних грунтах - при расходах воды до 1 м³/с.

Консольные водосбросы можно изготавливать из сборных железобетонных конструкций, а на временных противоэрозионных сооружениях - из железобетона и дерева.

пашня эрозионный земляной вал

Размещено на Allbest.ru