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 виправленні річок двостороннім або одностороннім стисненням русла рівень виправлення переважно встановлюється таким, що відповідає руслоформуючій витраті повені для будь-яких типів русла;
  • в однорукавних руслах для проектування споруд, що перекривають відкритий судовий хід при відторгненні закрутів або таких, що зводяться для виправлення перекатів на відриві потоку від корінного берега, рівень виправлення слід приймати також таким, що відповідає витраті повені;
  • рівень виправлення для напівзагат і поздовжніх споруд , що будуються з метою приведення русла до високого берега, перекриття затонних частин нижніх плесових лощовин і вибоїн верхніх плесових лощовин, а також закріплення боковиків розраховують при меженній руслоформуючій витраті;

при проектуванні схеми докорінного поліпшення судноплавних умов на річках з характерною заплавною багаторукавністю, з великою кількістю рукавів рівень виправлення приймають за руслоформуючою витратою повені;

  • при осередковій багаторукавності на перекатах-розсипах визначальним є меженна руслоформуюча витрата;
  • при перекритті несудноплавного рукава затоплюваною загатою або його кольматації з метою збільшення витрати води в судноплавному рукаві рівень виправлення приймають згідно з меженною руслоформуючою витратою;
  • для споруд, що перешкоджають надходженню наносів під час зливання заплавних вод, за основу слід брати руслоформуючу витрату повені;
  • при виправленні русел змішаного типу руслоформуюча витрата і рівень виправлення приймаються за переважаючими ознаками;
  • крім відповідності руслоформуючій витраті рівень виправлення повинен бути не нижче рівня, при якому на утрудненій для судноплавства ділянці річки глибини лімітують транзитне судноплавство.

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;

  • для порівняно стійких річок з коефіцієнтом Лохтіна більше, ніж 10

, (21)

  • для малостійких річок з коефіцієнтом Лохтіна менше, ніж 10

(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

  • незаносність запроектованого русла перевіряється дотриманням морфометричної залежності

,(26)

де - показник ступеня, що залежить від характеристики ділянки річки, приймається за таблицею 2;

kст. - коефіцієнт стійкості, також приймається за таблицею 2;

  • незаносність запроектованого русла за достатністю транспортуючої здатності зарегульованого русла стосовно завислих наносів, яка повинна бути не менше, ніж в побутовому руслі, тобто

(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

  • створення верхових водосховищ;
  • зведення водозатримувальних валів;
  • терасування схилів;
  • влаштування безуклонних каналів з садінням дерев і чагарників.

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

  • обвалування;
  • збільшення пропускної здатності русла;
  • зменшення витрати на даній ділянці річки (водосховища, відвідні канали).

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:

  • виправні - для регулювання русел річок, поліпшення судноплавства, водозабору, лісосплаву, осушення, водопостачання, пропускання повені через інженерні споруди;
  • захисні - для захисту культурних земель, населених пунктів і промислових підприємств від розмивання, затоплення (повені) та підтоплення;
  • регулювальні - призначаються для регулювання водних потоків, для забезпечення забирання воды в канали в період маловоддя (межені), недопущення надходження в канали крупних донних наносів, для боротьби з шугою і льодом.

За характером дії на потік

  • споруди пасивної дії. Призначені для запобігання шкідливій дії річкового потоку, не змінюючи напрямку його течії;
  • споруди активної дії. Активно впливають на потік, змінюючи структуру його течії в потрібному напрямку;

За конструкцією і будівельними матеріалами

  • масивні - діють на потік всією своєю масою, відхиляючи його від ділянки русла або берега, що захищається;
  • наскрізні або замулювачі – пропускають через себе частину витрати потоку, що призводить до перерозподілу його витрати і швидкостей, осідання в просторі між спорудами наносів і формування русла заданого контуру;
  • струмененапрямні – викликають зміну внутрішньої структури потоку і виникнення поперечних циркуляційних течій.

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:

  • бути стійкими проти розмивання і руйнування поздовжньою течією;
  • бути стійкими проти зсуву або перекидання під напором води;
  • бути рухомими і гнучкими, тобто деформуватися без порушення цілісності конструкції при розмиванні основи;
  • простотою виконання робіт і ремонту споруд з максимальним використанням місцевих будівельних матеріалів;
  • протистояти руйнівній дії льодоходу і хвиль;
  • не допускати гниття при змінному змочуванні.

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.