Страница 5: ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000. Регулирования русл речек Нормы проектирования ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000 (40596)

Головна ділянка напівзагати (голова) зазнає найбільш інтенсивної дії потоку і тому повинна мати капітальне кріплення.

Укоси споруди в головній частині повинні бути положистими (m=3-5). Гребеню напівзагати необхідно надавати поздовжнього уклону, , в бік річки у межах від 1 100 до 1 300. Біля берега, на протязі 0,10-0,15 довжини споруди, гребінь влаштовують з ухилом, , від 1 10 до 1 25 для відхилення потоку до середини русла, виключаючи тим самим підмивання і обхід кореневої частини течією.

Для запобігання підмивання напівзагати в її основі слід влаштовувати розстельну підстилку. Випуск підстилки (ширину підстилки) слід приймати біля напірного укосу - від 2 до 4 м, біля зливного укосу - від 5 до 10 м і в сторону річки - від 8 до 15 м, або за розрахунком залежно від величини розмиву.

Конструкції тіла напівзагати є аналогічними конструкціям струмененапрямних дамб (рисунок 8 д) і відрізняються від останніх меншою шириною гребеня - від 1,5 до 3 м, більш стрімким верховим і положистим низовим укосами.

Вибір типу кріплення напівзагати залежить від її конструкції й може бути гнучким або монолітним.

Низ монолітного кріплення слід закладати нижче глибини очікуваного розмиву русла річки.

На рисунку 9 а, б представлена конструкція затоплюваної напівзагати, виконана зі збірних залізобетонних блоків, сполучених між собою сталевими стержнями діаметром 20 мм. Може застосовуватися для регулювання русел річок при належному техніко-економічному обгрунтуванні.

Донні загати і пороги

8.15 Донні загати слід застосовувати для підвищення і укріплення дна в плесах і в місцях, де дно зазнає глибокого й інтенсивного розмивання.

Відстань, , між донними загатами визначається з виразу

,(37')

де - довжина споруди;

- ширина річки по урізу води.

Кінці донних загат прилягають до голів напівзагат, до укосів поздовжніх дамб або до берегових укріплень.

Конструкція донних загат є аналогічною конструкції напівзагат з тією лише різницею, що низовий укос їх слід влаштовувати з закладанням m=5-7.

8.16 Донні пороги влаштовують для закріплення відмітки дна в тих випадках, коли очікується небажане розмивання дна, закладаються в товщу русла врівень з дном річки в поперечні траншеї.

8.17 Донні пороги застосовують переважно при регулюванні гірських потоків. В цьому випадку вони являють собою підпірні стінки і утворюють ступінчастий поздовжній профіль.

Наскрізні споруди

8.18 Наскрізні споруди розміщуються в потоці аналогічно розміщенню масивних споруд і застосовуються як поперечні або поздовжні споруди або як загати для перекриття протоків в середніх і нижніх течіях річок. Рідко - на гірських ділянках.

8.19 Типи і конструкції наскрізних споруд наведені на рисунках 10 влаштовуються з місцевих будівельних матеріалів плотові загородження та щити (рисунок 10 а, б, в, г, д, е) - легкі плотові виправні споруди, - використовуються при глибинах до 1,5 м і швидкості течії до 1,5 м/с; гілчасті споруди (рисунок 10 ж, з) - застосовуються для перерозподілу в потоці швидкостей і витрат води, затримання та акумуляції наносів, використовують переважно при глибинах понад 1,5 м. Пальові споруди (рисунок 11) влаштовуються з одиночних або подвійних рядів паль, забитих в шахматному порядку і з'єднаних зверху насадками. В основі пальових споруд слід влаштовувати надійне кріплення.

8.20 Гідравлічний розрахунок наскрізних споруд, а також розрахунок глибини розмиву в створі споруди слід виконувати згідно з 9.16-9.19 цих норм.

9 ПРОЕКТУВАННЯ ВИПРАВНИХ І ЗАХИСНИХ СПОРУД

Проектування берегозахисних шпор і дамб

9.1 При виправленні річок і захисту берегів слід проектувати короткі поперечні шпори рисунок 12.

Довжина короткої напівзагати (шпори) залежно від ширини стійкого русла є в межах

£,(38)

де - ширина стійкого русла або виправної траси.

9.2 Відстань між напівзагатами (шпорами) призначають, виходячи з таких умов

• необхідність закріплення положення виправної траси достатньою кількістю точок (голів);
• недопустимість утворення інтенсивних течій в міжбунних просторах.

Перша умова виконується, якщо відстань між бунами становитиме

,(39)

где - ширина виправної траси.

При цьому біля увігнутих берегів при коротких напівзагатах приймають .

Друга умова виконується, якщо

,(40)

де - довжина напівзагати.

9.3 Відстань між шпорами для прямої ділянки річки визначається за формулою

, (41)

де - робоча довжина шпори, яка потрапляє в зону розтікання потоку. Звичайно приймають , де - повна довжина шпори;

- кут між віссю шпори і динамічною віссю потоку, яка приймається, як

правило, параллельною лінії берега;

- додатковий кут звалу потоку, який залежить від кута a. Вважається, що

.

Прийнявши , , формула (41) приймає вигляд

,(42)

З урахуванням гарантії від підмивання кореня шпори робочу довжину шпори приймають

,(43)

де - повна довжина шпори, тоді

. (44)

Для кута будемо мати

.(45)

Повну довжину шпори при робочій довжині слід визначати, враховуючи розрахунком розмивання кореня шпори.

9.4 Для визначення відстані між короткими шпорами, розміщеними на угнутій кривій, слід використати формулу (45), приймаючи кут , утворений напрямком осі шпори з напрямком дотичної до кривої, що сполучає голови шпоры (рисунок 13), рівним .

Радіус контуру криволінійної траси не повинен бути менше і не більше . Довжина угнутої кривої приймається рівною (від 3 до 4) B.

Дотримання цих умов забезпечує плавне протікання потоку вздовж споруд без відривання струмини і утворення обмілин.

Кривизну виправної захисної траси слід призначати стосовно до загальної кривизни берега і приймати дещо менше за неї. Тому радіус кривизни траси повинен бути більше радіуса кривизни берега на величину, що дорівнює

.(46)

При цьому довжину першої шпори, що сприймає лобовий удар потоку, слід приймати

,(47)

де - повна довжина решти шпор.

Довжину останньої (низової шпори) також слід зменшувати порівняно з довжиною проміжних шпор, приймаючи її рівною довжині першої шпори, що забезпечує зменшення спаду потоку, послаблення розмивання її оголовку і більш плавне сполучення з руслом.

Усі шпори слід доводити до корінного берега річки. Якщо фактична довжина шпори більше розрахункової, тобто

,(48)

то прилеглу до берега частину шпори завдовжки ,(48')

слід розглядати як неробочу частину.

В цьому випадку сполучення шпори з берегом слід виконувати у вигляді простого прилягання без зарівнювання кореня, а саму ділянку прилягання слід виконувати у вигляді відсипки з місцевого грунту без кріплення напірного укосу (рисунок 14 а).

Якщо фактична довжина шпори

,(48'')

то корінь шпори повинен бути ретельно вправлений в існуючий берег і кріплення напірного укосу повинно бути доведене до берега. В особливо важких умовах це кріплення слід поширити також і на довжину берега, приблизно на 0,2-0,3 відстані між шпорами (рисунок 14).

9.5 На низьких, залитих під час паводку, берегах вздовж всієї лінії шпор слід влаштовувати дамбу обвалування, що сполучає між собою корені поперечних шпор. Трасу цієї дамби можна не узгоджувати з контуром берега, перетинаючи нею, у разі необхідності, існуюче русло або протоки.

Напірний укос дамби обвалування в місці прилягання шпори слід укріплювати на довжині, що становить0,2-0,3 відстані між шпорами (рисунок 15).

9.6 При виборі кута між напрямком шпори і основного потоку (рисунок 16) слід ураховувати вплив цього кута на глибину воронки розмивання біля голови шпори і можливість виникнення водоверті біля кореня.

Кут між напрямком шпори і основного потоку, a, слід приймати від 115° до 120°, що дасть змогу зменшувати глибину воронки розмиву на 10-15% порівняно з глибиною, що спостерігається при розміщенні шпори перпендикулярно напрямку течії.

Коли шпори затоплюються і працюють як напівзагати (водозливи), їх можна розміщувати проти течії.

На блукаючих річках, коли можливі звали потоку до шпор під кутами, що відрізняються від кута нормального проходження, для запобігання надмірній напрузі в роботі оголовків шпор кут слід приймати не менше, ніж

,(49)

де - найімовірніший кут звалу потоку, який визначається за формулою

,(50)

де - уклон усталеного проходження потоку;

- поздовжній уклон річки.

9.7 Берегозахисні дамби (напівзагати) на відміну від шпор відхиляють весь потік, надаючи йому меандричного контуру і зменшуючи поздовжній уклон річки.

Враховуючи те, що вся витрата річки звалюється до голови верхової дамби, відстань між першою і другою дамбою слід визначати, виходячи з припущення, що потік між ними рухається з уклоном усталеного проходження і становить з напрямком основного уклону кут , що визначається виразом (50). Схема для визначення відстані між дамбами наведена на рисунку 17. З цієї схеми одержуємо

,(51)

де - робоча довжина дамби;

- кут між напрямком дамби і основного потоку, який слід приймати рівним 115-120° і не менше .

Довжину дамби слід приймати за формулою

,(52)

де - ширина стійкого русла, що визначається за формулою (18) при максимальній витраті і уклоні усталеного проходження;

- коефіцієнт запасу, становить 0,5.

9.8 При проектуванні дамб (довгих напівзагат) з великими відстанями між ними для закріплення траси і послаблення течій в міжбунних просторах слід передбачати влаштування між основними додаткових коротких бун, що не доходять до берега.

9.9 Поперечні споруди слід застосовувати тільки при значній довжині фронту випрямних або захисних робіт.

При малій довжині фронту слід застосовувати поздовжні захисні дамби.

Примітка. Застосування окремо розміщених поперечних шпор (коротких і довгих) не рекомендується, тому що викликане ними місцеве поліпшення умов проходження потоку супроводжується, як правило, значним погіршенням умов проходження на порівняно великій довжині вище і нижче шпори.

9.10 Шпори викликають місцеві поперечні стиснення потоку, без помітних змін характеру проходження всього потоку і тим більше у протилежного берега (рисунок 18 а).

Дамби (напівзагати) викликають значну зміну умов проходження річки, що супроводжується відхиленням динамічної вісі всього потоку (рисунок 18 б).

Розрахунок розмиву дна біля масивних споруд

9.11 Форма і глибина розмиву дна біля шпор залежать від довжини шпори, відношення довжини шпори і середньої глибини потоку на підході до споруди , від закладання укосу і кута підходу потоку до шпори .

Найбільшу глибину розмиву слід визначати за формулою

,(53)

де - коефіцієнт місцевого розмиву, що визначається за формулою І.А. Бузунова

,(54)

де - закладання напірного укосу шпори;

- швидкість формування русла;

- швидкість вимивання дрібних частинок біля підошви напірного укосу;

- кут підходу потоку до шпори (при лобовому ударі );

- коефіцієнт збільшення швидкості рівний одиниці;

- довжина периметру розтікання потоку на поверхні напірного укосу шпори.

При еліптичній формі контуру розтікання

,(55)

Значення визначається за графіком рисунку 19. Попередньо задаючись глибиною розмиву , обчислюємо значення. За значеннями і за графіком рисунку 19 визначаємо значення . Визначивши значення , обчислюємо за формулами (54) і (53) значення і . Підбір провадиться до збігу прийнятого та обчисленого значень . Для спрощення обчислення величини розмиву при значениях і в таблиці 4 даються значення коефіцієнта залежно від відношення робочої довжини шпори до глибини води на підході до неї для різних кутів підходу (атаки) потоку у межах від до .

Таблиця 4 - Значення величини

9.12 Для поздовжніх дамб і довгих шпор формула (54) спрощується, тому що в цьому випадку довжина периметра розтікання, , може бути прийнята рівною одиниці, бо , і вираз (54) приймає вигляд

(56)

Рівняння (56) має прямий розв'язок (без підбору).

Глибина на підході до споруди визначається за формулою

, (57)

або за формулою

,(58)

де - уклон потоку; при розрахунку шпор приймається побутовий уклон, а дамб - уклон потока, що звалюється.

Для орієнтовних підрахунків найбільшу місцеву глибину біля голови шпори можна визначати за формулою (53), прийнявши величину коефіцієнта С залежно від міри стиснення потоку, яка характеризується відношенням витрати води, що проходить по смузі русла, перекритій шпорою і дамбою, , до загальної витрати в руслі, що розглядається, , тобто відношенням .

Для піщаних русел, за дослідними даними, значення коефіцієнта можна приймати за таблицею 5.

Таблиця 5 - Значення коефіцієнта