Проектування виправної траси
6.3 Запроектована виправна траса використовується як основа для розміщення виправних і захисних споруд, для вибору їх конструкцій та визначення обсягів різних видів робіт.
6.4 При проектуванні виправної траси слід якомога більше використовувати існуюче основне русло, звужуючи його до сталої ширини, перекриваючи зайві протоки та випрямляючи круті завороти.
6.5 Сталу ширину, розміри та форму поперечних перерізів на прямолінійних і криволінійних ділянках потрібно визначати з урахуванням природних гідроморфо-метричних характеристик регульованої ділянки річки.
6.6 Гідравлічний і конструктивний розрахунки всіх типів виправних споруд слід починати з визначення руслоформуючої витрати, а також максимальних і меженних витрат; характеристик гранулометричного складу порід, що складають ложе річки, її уклони на ділянках, що підлягають регулюванню.
Розрахунок руслоформуючої витрати
а) для рівнинних річок
6.7 За даними спостережень за витратами і рівнями води на опорних водомірних постах за 20-25 років будують криві зв'язку рівнів і уклонів вільної поверхні потоку з витратами води (рисунок 3).
Весь діапазон витрат, , поділяють на 20-25 рівних інтервалів і по кривій імовірності (повторюваності) витрат визначають ймовірність кожного з прийнятих інтервалів витрати води, , і середній уклон, .
Для кожного інтервалу витрат води обчислюють добуток
де - показник ступеня, що дорівнює 2 для річок з піщаними наносами; для річок з гравійно-гальковими наносами - 2,5;
- коефіцієнт, що дорівнює 1 при рівнях нижче бровки заплавних ярів; при ширині заплави не більше подвоєної ширины основного русла - 0,9; при ширині заплави, що перевищує ширину основного русла більше, ніж в 10 разів - 0,5.
За результатами обчислень будують криву зв'язку між витратами і вказаними добутками , максимуми якої є показниками величини руслоформуючої витрати.
На більшості вільних річок спостерігаються два максимуми добутку перший відповідає високим рівням води забезпеченістю від 5% до 10% і визначає руслоформуючу витрату повені; другий - рівню забезпеченості від 25% до 50% (високий рівень межені) і зумовлює меженну руслоформуючу витрату.
Величина руслоформуючої витрати (повені або межені) визначається цілями і завданнями регулювання русла річки
при проектуванні схеми докорінного поліпшення судноплавних умов на річках з характерною заплавною багаторукавністю, з великою кількістю рукавів рівень виправлення приймають за руслоформуючою витратою повені;
6.8 У разі відсутності даних багаторічних спостережень за витратами і рівнями води в річці руслоформуючу витрату рекомендується визначати за формулою
,(20)
де - середня багаторічна мінімальна витрата, ;
- середній уклон даної ділянки річки періоду високої повені;
- середній уклон цієї ж ділянки в низьку межень;
- коефіцієнт, значення якого знаходять за залежністю;
, (21)
(22)
де - коефіцієнт нерівномірності стоку протягом року, що визначається за залежністю
(23)
де - середня багаторічна максимальна витрата;
- середня багаторічна витрата 100%-ної забезпеченості.
6.9 Середня глибина визначається за формулою
(24)
Радіус кривизни русла залежно від розмірів потоку та експлуатаційних вимог приймається рівним
.(25)
Перевірочні розрахунки слід виконувати по ділянках, для кожної з них визначають основні гідравлічні елементи при пропусканні розрахункової витрати. В результаті розрахунку уточнюють рівні води, ширину русла на ділянках і у разі потреби змінюють і положення траси.
6.10 Стійкість запроектованого русла слід перевіряти на незаносність і нерозмивність
,(26)
де - показник ступеня, що залежить від характеристики ділянки річки, приймається за таблицею 2;
kст. - коефіцієнт стійкості, також приймається за таблицею 2;
(27)
Транспортуючу здатність потоку для визначають за формулою
, (28)
- середньозважена гідравлічна крупність.
6.11 Визначення невідомих гідравлічних параметрів зарегульованого і побутового русла.
Середня швидкість зарегульованого потоку визначається за формулою
, (29)
Гідравлічний радіус побутового русла
, (30)
Порівнюючи обчислені значення і перевіряємо, чи виконується умова нерівності (27). Якщо нерівність (27) не дотримується, слід змінити положення траси і повторити розрахунки.
6.12 Нерозмивність русла.
Достатня пропускна здатність зарегульованого русла стосовно донних наносів визначається залежністю
, (31)
Витрата донних наносів в перерізі потоку визначається за формулою
, (32)
де - коефіцієнт активної ширини руху донних наносів, становить 0,5;
- питома витрата донних наносів, визначена за формулою Г.І.Шамова
,(33)
де - середня швидкість потоку;
- швидкість потоку на початку волочіння наносів, визначена за формулою
, (34)
Розрахунком має бути підтверджене дотримання умови (27).
Умови нерозмивності потоку дотримуються, якщо
(35)
де - верхня гранична швидкість, при якій починається масовий рух донних наносів, що визначається за формулою Г. І. Шамова
(36)
Донну швидкість на висоті виступів шорсткості визначають за залежністю В.М.Гончарова
,(37)
де - питома витрата води, яка визначається для осереднених характеристик річки як ;
- висота виступів шорсткості; приймається залежно від середнього діаметра відкладів у руслі річки. Наближено =0,0008 м.
Приклад проектування виправної траси наведено в рекомендованому додатку И.
б) для гірських річок
Розрахунок руслоформуючої витрати для умов гірських и пригірських річок слід виконувати згідно з додатком З.
7 МЕТОДИ РЕГУЛЮВАННЯ РУСЕЛ
7.1 Методи регулювання русел слід призначати залежно від характера використання регульованої ділянки річки з урахуванням регулювання річкового стоку, прогнозу переробки берегової смуги або русла річки, переміщення наносів, хвильових і льодових дій, можливих зсувних явищ тощо. При цьому в необхідних випадках повинні бути враховані вимоги судноплавства, лісосплаву, водокористування, охорони навколишнього природного середовища, а також перспективи розвитку населених пунктів і об'єктів господарської діяльності.
7.2 Методи регулювання русла річки носять комплексний характер і містять такі заходи.
7.2.1 Регулювання первинного стоку на водозаборі; перерозподіл первинного стоку забезпечується регуляційними заходами на водозборі, які підрозділяються на три групи: агротехнічні, культуртехнічні та гідротехнічні.
До складу гідротехнічних заходів, як найважливіших, входять
7.2.2 Боротьба з ярами (закріплення ярів).
7.2.3 Боротьба з селями (захист від селів).
7.2.4 Укріплення берегів і дна русла (регуляційні роботи в руслі).
7.2.5 Боротьба з повенями
7.2.6 Виправні роботи (створення нових русел річок на значній відстані).
8 РЕГУЛЯЦІЙНІ (ВИПРАВНІ) СПОРУДИ. КЛАСИФІКАЦІЯ СПОРУД
8.1 Роботи, пов'язані з регулюванням русел, охоплюють комплекс гідротехнічних заходів для штучної зміни побутового режиму річок відповідно до вимог господарської діяльності людини.
8.2 Споруди, що застосовуються при регулюванні русел, підрозділяються за своїм призначенням на:
За характером дії на потік
За конструкцією і будівельними матеріалами
За характером розміщення в потоці відносно його динамічної осі регуляційні споруди поділяються на поздовжні, які розміщуються вздовж кромки берега або вздовж берегової лінії, що проектується; поперечні – під прямим або гострим кутом до динамічної осі потоку.
За конструктивними ознаками регуляційні споруди поділяються на дамби (вали), загати, напівзагати (буни), берего- і дноукріплювальні споруди, постійні і тимчасові.
За родом будівельних матеріалів і деталей регуляційні споруди та їх конструкції застосовуються плетневі, хворостяні, з фашинної кладки, фашинно-кілкові, грунтові з кам'яного накиду, бетонні та залізобетонні, габіонні.
Класи і класифікація споруд
8.3 У відповідності з СНиП 2.06.01 дамби обвалування, берегоукріплювальні (позапортові), регуляційні та захисні споруди, водоскиди, канали водогосподарських і меліоративних систем віднесені до основних постійних гідротехнічних споруд.
Згідно з обов'язковим додатком 2 СНиП 2.06.01-86 берегоукріплювальні споруди слід відносити до ІІІ класу. Якщо аварія берегоукріплювальної споруди може призвести до наслідків катастрофічного характеру (внаслідок зсуву, підмиву), клас споруди слід підвищити на одиницю. Розрахункову витрату для споруд ІІІ класу слід приймати за таблицею 1, СНиП2.06.01.
Класифікуються за терміном служби: постійні та тимчасові. Постійні споруди, як правило, входять до складу споруд генерального плану регулювання русла і водногосподарського використання річок. Вони будуються з довговічних і міцних будівельних матеріалів.
Вимоги до споруд для регулювання русел
8.4 Виправні, захисні та регулювальні споруди повинні відповідати таким вимогам:
Конструктивні елементи регулювальних споруд
8.5 Залежно від рівня води регулювальні споруди поділяються на затоплювальні (при регулюванні меженного русла) і незатоплювальні (при регулюванні паводкового русла). Ці умови значною мірою впливають на вибір конструкції та будівельного матеріалу споруд.
8.6 Карабури - різновид хмизових підстилок (рисунок 4).
8.7 Хмизові покривала, хмизові підстилки.
8.8 Габіони і габіонні підстилки являють собою ящики, які збирають на місці укладання з дротяних оцинкованих сіток і заповнюють камінням, щебенем або галькою (рисунок 5).
8.9 Зруби (дерев'яні та залізобетонні). Застосовуються в найважчих умовах і для відповідальних споруд.
8.10 Вибір ефективних конструкцій основних захисно-регуляційних споруд наведено в таблиці 3.