Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Эрозия — в переводе с латинского «разъедание». В гидротехнике под водной эрозией понимают разрушение почв и грунтов на поверхности водосборного бассейна и в русле реки (русловая эрозия). Сопротивление разрушающему воздействию воды зависит от механического состава почвогрун- тов, их структуры, влажности, защищенности растительностью или растительными остатками.

Часть выпавшей в виде осадков воды стекает по поверхности земли. Особенно значителен сток ливневых и талых вод. При уклонах поверхности земли более 0,05 (3е) стекающая вода может вымывать с поверхности почвы отдельные частицы и транспортировать их в виде мутных потоков. При равномерном смыве частиц почвы или их агрегатов по всей площади происходит поверхностная (склоновая) эрозия.

Поверхности, формируемые текущей водой, всегда имеют наклон. Они пересекаются между собой, образуя внешние тупые углы в области водоразделов и внутренние углы по линиям тальвегов.

Пониженные части рельефа, примыкающие к тальвегам, называются ложбинами (площадь водосбора около 50 га), лощинами (до 500 га), суходолами (до 1500 га), долинами (5000 га и более).

Характерная особенность суходолов и долин — асимметрия склонов; солнечный склон более крутой. Из-за такого строения рельефа склоновый сток сосредоточивается у подошвы склона, то есть в тальвеге, и начинает движение по тальвегу ложбины, лощины и т.д. При этом расход воды возрастает. Если эрозионная устойчивость грунта в тальвеге будет меньше эродирующей способности потока, то грунт размывается и уносится потоком, В этом случае эрозия называется линейной. Поверхностная (склоновая) и линейная эрозии — основные поставщики наносов. В настоящее время в реки СССР ежегодно смывается в среднем 500... 600 млн.т почв и грунтов.

Следы склоновой эрозии на пашне прослеживаются сразу же после стока воды в виде элементарных промоин (следов ручейков), разрушения комьев на отдельные частицы почвы и переноса этих частиц в углубления и т. д. Признак склоновой эрозии — мутная вода, стекающая в тальвег. Следы линейной эрозии сразу же заметны. Это рытвины в тальвеге.

Образование и развитие оврагов часто происходят из-за нерасчетливой хозяйственной деятельности. Чем ближе к тальвегу, тем более увлажнена почва, тем обильнее там растительность. Без вмешательства человека на дне ложбин и суходолов растет высокостебельная растительность, а часто кустарник и даже деревья. Многоствольная растительность замедляет течение потока, и во многих балках дно повышалось за счет накопления наносов со склонов.

При нарушении растительности кинетическая энергия потока возрастает и на дне суходола и балки может возникнуть промоина, разрастающаяся в овраг. Верх промоины и оврага выглядит обычно как уступ, который называется вершиной или отвершком оврага. Эта вершина после каждого цикла стока талых и ливневых вод перемещается вверх по тальвегу, усиливая эрозию на новых площадях. Овраги не только отнимают землю, но и иссушают ее, мешают работе механизмов по наиболее целесообразным схемам. Закрепление оврагов — одна из очень актуальных задач.

Противоэрозионный комплекс включает организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные мероприятия и гидротехнические сооружения. Последние применяют в основном для закрепления растущих оврагов и создания в оврагах противоэро- зионных прудов, а в балках — лиманов.

Чтобы овраги не разрастались, их вершины и отвершки надо закреплять постоянными сооружениями (рис. 13.15). Закрепление вершины оврага можно осуществить по двум схемам: задержанием потока воды специальным валом и сбросом ее в овраг с помощью сопрягающего сооружения (труба, лоток, перепад, быстроток) или строительством вблизи вершины запруды с водосбросным сооружением. У сооружений и по тальвегу сажают кустарник ивы (черенками «под лом»).

После закрепления вершины и от- вершков овраг не будет расти в длину. Но текущая по нему вода будет по-прежнему размывать дно, подмывать склоны, то есть эрозионное воздействие потока будет продолжаться. Поэтому одновременно с вершиной надо крепить и дно оврага.

Смысл крепления сводится к уполо- жению дна оврага и уменьшению скорости течения потока. Это достигается устройством закрепленных ступеней или созданием больших гидравлических сопротивлений путем обсадки дна и склонов оврага многостебельными кустарниками и травами.

В зависимости от конструкции и используемых материалов принимают значение подпора Az (рис. 13.16, а). Влияние этого подпора определяют в виде длины распространения статического уровня. При защите дна оврага от размыва крутые склоны будут продолжать разрушаться (чередование смачивания, высыхания, размерзания) и уполаживаться. Материал от разрушения склонов будет осыпаться на дно, и потому перед каждой запрудой сформируется дно с уклоном. Поэтому рекомендуется из опыта принимать расстояние между запрудами.



Постоянные запруды (рис. 13.16,6) делают бетонными, железобетонными и из каменной кладки. Основной элемент их — диафрагма, врезаемая в склоны, благодаря чему конструкция работает как пространственная. Со стороны ВБ устраивают понур (из мятой глины). Водосбросное отверстие в диафрагме делают для фиксации ширины потока. В НБ у запруды крепят русло, обеспечивая гашение энергии сбрасываемого потока. После заиления и занесения зон подпора дно оврага превращается в ряд ступеней с уклоном. Уклон ступеней делают такой, при котором эрозионных процессов уже не будет.

Строительство постоянных овражных сооружений требует расхода цемента и осуществляется в пределах городов и других обжитых зон, а также в особо ответственных случаях. Широкого применения заслуживает биологическое крепление дна и склонов оврага— обсадка его черенками или саженцами многоствольных кустарников или посев крупностебельных трав. Но при разрушении склонов и дна оврага посадки и посевы почти не приживаются, поэтому их надо проводить через 1... 1,5 года после закрепления дна временными конструкциями. Они также создают на дне ступени с сосредоточенным падением и уменьшают уклон дна до прекращения эрозионных процессов.

На рисунке 13.16, в изображена одиночная плетневая запруда. Ее делают из кольев диаметром 50...80 мм и подвяленного хвороста (диаметром в отрубе 20...30 мм). В намеченном створе колья забивают по криволинейной оси со стрелкой прогиба 74—75 ширины. В зависимости от высоты плетневой запруды и прочности колья забивают через 150..300 мм. Затем выполняют заплетку хворостом. Она должна быть водопроницаемой, то есть не очень плотной, так как забитая мусором плетневая стенка будет свалена под действием гидростатического давления при напоре 0,6...0,7 м.

При высоте плетеных стенок выше 0,8... 1 м их надо делать двойными на расстоянии (0,6...0,8) Az друг от друга.

При этом плетение стенок должно быть одновременным с изготовлением поперечных стенок, скрепляющих основные. По верху стенок делают понижение для фиксации переливающегося потока в плане. Для предотвращения подмыва снизу перед передней стенкой на ширине 0,3...0,4 м с наклоном навстречу течению укладывают и уплотняют слой соломы толщиной 0,1... 0,15 м; солому засыпают местным грунтом. Толщина слоя местного грунта 0,15...0,2 м.

Временные запруды можно сделать также из легких фашин из хвороста или тростника. Лучше делать фашины однокомлевыми, тогда из них легко можно устроить запруды по типу стла- невых плотин (рис. 13.16,г).

Дно и склоны обсаживают черенками (3...5 см толщиной) местных пород кустарников. Во влажных оврагах следует сажать кустарниковые ивы. Через несколько лет дно оврага примет ступенчатый характер, а временные запруды сгниют; для того чтобы по возможности сохранить ступени, в створах запруд надо сажать древесные породы, чтобы стволы деревьев выполняли роль кольев. Не все посаженные черенки принимаются, к тому же первый год может оказаться засушливым, поэтому посадку следует проводить все последующие осенние и весенние сезоны до полного закрепления оврага.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики