10488

10

2.1. Систематический горизонтальный дренаж

Систематический горизонтальный дренаж перехватывает воды, поступающие сверху, с осушаемой площади. Применяется при осушении больших территорий.

При проектировании систематического горизонтального дренажа необходимо определить:

расстояние между дренами L;

положение грунтовых вод после осушения y=f(x); приток грунтовых вод к дрене и коллектору – Qдр. и Qкол..;

диаметры и уклоны труб дрен и коллекторов – dдр., dкол., Iдр., Iкол.;

число круглых водоприемных отверстий на один погонный метр дренажной трубы.

Исходные данные:

-размер и топография осушаемой территории (а х в);

-норма осушения hно;

-коэффициент фильтрации K и интенсивность инфильтрационного питания p;

-гидрогеологические разрезы с указанием глубины залегания водоупора H и максимального уровня стояния грунтовых вод (hг.в от поверхности земли).

Порядок проектирования.

1. Определяют максимальную величину ординаты депрессионной кривой

ирасстояние между дренами.

Расчётное расстояние между дренами должно быть меньше полученного по расчётным формулам и кратное величине большей стороны на осушаемой площадке (рисунок 1).

2. Распределяют элементы систематического дренажа в плане с учётом рельефа местности, подстилающего водоупора, в зависимости от расположения улиц, водоприёмника и отдельных зданий.

При больших уклонах поверхности осушаемой территории дрены целесообразно располагать вдоль горизонталей; при малом уклоне местности это условие необязательно.

При этом коллекторы размещают с расстоянием между ними до 400 м, считая, что длина дрен не должна превосходить 200 м из условия минимального заглубления дрен от поверхности земли.

Расстояние между дренами примерно 40 … 250 м в застроенной части и 20 … 30 м в садах и парках.

Минимальное расстояние дрены и коллектора от здания или края осушаемой площадки может быть определено по формуле [4]

где Нкол – глубина заложения коллектора; hф – глубина заложения фундамента здания; φ – угол внутреннего трения грунта; bк – ширина канавы понизу.

11

Рисунок 1 – Расположение дрен и магистрального коллектора совершенного дренажа: а) план; б) разрез 1 – 1

3. Определяется расход воды, поступающий к одной дрене, и расход воды, поступающий в коллектор. Причём для того, чтобы диаметр труб не был преувеличен и коллектор имел достаточное заполнение, его разбивают на несколько участков. Расчётных сечений магистрального коллектора должно

12

быть не менее двух; число впадающих в него с двух сторон дрен до расчётного сечения – не больше 10.

4. Задаются диаметрами труб и уклонами.

В качестве дренажных труб могут быть использованы: керамические, хризотилцементные, бетонные, железобетонные и поливинилхлоридные трубы. Материал труб выбирают в зависимости от глубины заложения дрены и агрессивности среды.

Бетонные, железобетонные и хризотилцементные дренажные трубы следует применять только в неагрессивных по отношению к бетону воде и грунтах.

Минимальный диаметр дрен принимают 100 мм (из условия возможности прочистки), а для коллектора – 200 мм. Уклоны увязывают с местностью,

обычно Iдр. = 0,003 ... 0,006; Iкол. = 0,001 ... 0,003 [4].

Смотровые колодцы надлежит устраивать по трассе заглубленного дренажа не реже чем через 50 м на прямолинейных участках, а также в местах всех поворотов, пересечений и изменений уклонов дренажных труб. Смотровые колодцы могут быть сборными из железобетонных колец с отстойником (глубиной не менее 0,5 м) и бетонированными днищами [2].

Гидравлические расчёты горизонтальных дренажей включают в себя: определение водоприёмной и водопропускной способности труб, подбор крупности обсыпок. Водоприёмная часть труб горизонтального дренажа устраивается в виде специальных водоприёмных отверстий - круглых или щелевых в стенках (в случае асбоцементных, железобетонных и пластмассовых труб). Необходимо назначить форму и размер отверстий, определить их количество и схему размещения на поверхности трубы. Диаметр круглых отверстий принимают равным 1 - 1,5 см, ширину щелевого пропила - 0,5 - 1 см. В асбоцементных и пластмассовых трубах отверстия просверливают или пропиливают, в бетонных и железобетонных трубах они выполняются одновременно с изготовлением труб. Дренажные обсыпки дренажей подбираются в зависимости от состава дренируемых грунтов в соответствии с

[7].

5. Проверяют правильность выбранных диаметров и уклонов труб. Расчёт водопропускной способности горизонтального трубчатого дренажа выполняется исходя из условия необходимости пропуска всего поступающего в дрену расхода при максимальной глубине наполнения дрены, составляющей не менее: в дренах осушителях - 0,1d, в трубах собирателях - 0,3d, в магистральных коллекторах - 0,5d. При этом дрена не должна работать полным сечением. В трубчатых дренах не следует добиваться полного заполнения их водой, так как максимальная пропускная способность получается при заполнении на высоту 0,95 d , а наибольшая скорость при заполнении на 0,81 d . Практически глубину

заполнения следует принимать не более 0,9 d и не менее 0,6 d . Скорость

движения воды в горизонтальных трубах принимается в пределах 0,15 - 1 м/с. Для трубчатых дрен, уложенных в глинистых грунтах, наименьшая скорость движения воды принимается в пределах 0,15 - 0,2 м/с, в песчаных грунтах - 0,3 - 0,35 м/с [7]. Если указанные условия не выполняются, следует соответственно изменить диаметр или уклон дренажной трубы (см. приложение Б).

13

Данные расчётов и проверки принятых диаметров сводят в таблицу 1.

Таблица 1 – Основные расчётные величины систематического дренажа

Задание приведено в приложении А.

2.2. Головной горизонтальный дренаж

Головной дренаж состоит из дрены, расположенной на границе осушаемой площадки, и рассчитывается на приток воды со стороны водораздела.

В некоторых случаях на величину бокового притока грунтовых вод оказывает инфильтрация, когда водосборная площадь, прилегающая к дрене, сложена из легко проницаемых пород и не имеет водосточной сети.

При проектировании головного горизонтального дренажа необходимо:

-определить приток грунтовых вод к дрене;

-построить депрессионные кривые y=f(x);

-установить диаметры дрены и её уклоны;

-рассчитать число водоприёмных отверстий в виде щелей-пропилов на один погонный метр дренажной трубы;

-предложить конструкцию смотрового колодца.

Исходные данные:

-размер и топография осушаемой территории протяжённостью L вдоль её верхней границы;

-норма осушения hно;

-коэффициент фильтрации K и tg ;

-гидрогеологические разрезы с указанием глубины залегания водоупора H и максимального уровня стояния грунтовых вод (hг.в от поверхности земли).

Порядок проектирования.

1. Выбирают тип головного дренажа (однолинейный или двухлинейный, совершенный или несовершенный) и схему его расположения.

2.При расчётах нагорной дрены учитывают инфильтрацию, если местность, прилегающая с нагорной стороны, имеет легко проницаемый грунт.

3.Определяют радиус влияния дренажа R.

4.Определяют расход грунтовой воды, поступающий в коллектор. При этом дрены-коллекторы разбивают на участки и определяют полный расход фильтрационной воды на них. Выбор длины участка зависит от расходов воды на 1 пог. м, причём на отдельных участках диаметры труб не должны отличаться более чем на 5 … 10 см.

14

5. Намечают диаметры и уклоны дрен-коллекторов, проверяют их по заполнению и по скорости, а также проверяют высоту выклинивания депрессионной кривой и водозахватную способность дрены (см. приложение Б).

Данные расчётов и проверки принятых диаметров и уклонов сводят в таблицу 2.

Таблица 2 – Основные расчётные величины головного дренажа

Задание приведено в приложении А.

2.3. Кольцевой вертикальный дренаж

Кольцевой вертикальный дренаж применяется при глубоком залегании водоупора и при малой водопроницаемости грунтов. Кольцевые вертикальные дренажи в виде ряда колодцев устраивают для защиты небольших территорий от подтопления безнапорными или напорными водами.

При проектировании кольцевого вертикального дренажа необходимо:

-разместить по контуру осушаемой территории ряд колодцев;

-определить расход всей системы дренажа и отдельных колодцев;

-построить депрессионные кривые;

-разработать конструкцию вертикального колодца и фильтра. Исходные данные:

а) размер (а х в) и топография осушаемой территории; б) норма осушения;

в) гидрогеологические разрезы с указанием глубины залегания водоупора

H и максимального уровня стояния грунтовых вод (hг.в от поверхности земли); г) коэффициент фильтрации грунта.

Порядок проектирования.

1.Вычисляют радиус действия R всей системы дренажа по формуле Кусакина И. П. [4].

2.Определяют фиктивный радиус Х0, предполагая, что колодцы расположены в плане по окружности с радиусом Х0 (радиус круга, равновеликого площади прямоугольника а х в ).

Если величина радиуса действия всей системы дренажа R окажется меньше фиктивного радиуса Х0, длину площадки а делят пополам и расчёт ведут для площадки ((а/2) х в). Для другой половины площадки принимают расчётные данные, полученные в первом случае.

3.Устанавливают предварительный расход кольцевого дренажа.

4.Используя формулу захватной способности колодца, подбором определяют необходимое количество колодцев и распределяют их симметрично по контуру площадки. Количество колодцев принимается обязательно чётное.

15

5.Вычисляют уточнённый расход воды кольцевого дренажа (относительно центра осушаемой площадки и вертикальной оси каждого колодца).

6.Подсчитывают уровни грунтовой воды по группам колодцев, находящихся в одинаковых условиях и составляют схемы следов депрессионной поверхности по характерным сечениям.

7.Проверяют, выдержана ли норма осушения. Если необходимое понижение уровня грунтовых вод на площадке не достигнуто, то изменяют число колодцев и их размещение.

8.Вычисляют мощность насосной установки [4]. Данные расчётов сводят в таблицу 3.

Таблица 3 – Основные расчётные величины кольцевого дренажа

Задание приведено в приложении А.

2.4. Береговой горизонтальный дренаж (обоснование необходимости устройства)

Береговой дренаж защищает прилегающую к водохранилищу территорию от подтопления фильтрационными водами из водохранилища, а также перехватывает грунтовые воды, идущие с нагорной стороны.

При проектировании берегового горизонтального дренажа следует определить:

-подъём уровня грунтовых вод на осушаемой территории при подпоре уровня воды в реке;

-местоположение дрены относительно подпорного уреза воды в реке;

-приток воды к боковой и береговой дренам;

-характер депрессионных кривых;

-диаметры и уклоны бокового и берегового коллекторов.

Исходные данные:

-размер и топография осушаемой территории протяжённостью L вдоль её верхней границы;

-норма осушения hно;

-коэффициент фильтрации K ;

-гидрогеологические разрезы с указанием глубины залегания водоупора H и максимального уровня стояния грунтовых вод (hг.в от поверхности земли).

Заданием, выполняемым на практических занятиях требуется:

вариант 1 - определить подъём уровня грунтовых вод на городской промышленной территории при подпоре воды в реке и, исходя из величины этого подъёма, и требуемой нормы осушения дать соображения по защите территории от подтопления;

16

вариант 2 - дать оценку (расчётную) необходимости устройства после создания водохранилища дренажа на территории будущей жилой и общественной застройки.

Варианты заданий приведены в приложении А.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОХРАННЫХ ЗОН ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Вторая часть курсовой работы включает проектирование водоохранных и рыбоохранных зон водных объектов.

Водоохранными зонами являются территории, которые примыкают к береговой линии (границам водного объекта) морей, рек, ручьев, каналов, озер, водохранилищ и на которых устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности в целях предотвращения загрязнения, засорения, заиления указанных водных объектов и истощения их вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира.

Рыбоохранной зоной является территория, прилегающая к акватории водного объекта рыбохозяйственного значения, на которой вводятся ограничения хозяйственной и иной деятельности.

Требуется определить ширину водоохранных зон и прибрежных защитных полос и рыбоохранных зон реки N и её притоков и водохранилища в одном из створов. Дать рекомендации по установлению режима хозяйственной и иной деятельности в охранных зонах, в том числе установить ограничения деятельности в границах водоохранных зон (общие и дополнительные – в границах прибрежных защитных полос) и рыбоохранных зон.

Водные объекты задаются руководителем.

При подготовке проекта водоохранной зоны и рыбоохранной зоны водного объекта необходимо изучение его состояния. В зависимости от вида водного объекта в качестве исходных данных должны быть приведены следующие характеристики:

По рекам:

-географическое и административное местоположение;

-площадь водосборного бассейна;

-протяженность основной реки;

-количество и протяженность притоков;

-характер формирования стока;

-характеристика расходов и уровней;

-наличие плотин, прудов, водохранилищ и других гидротехнических сооружений;

-качественная характеристика вод по химическому составу;

-характеристика состояния руслообразующих процессов;

-характеристика околоводной и водной флоры и фауны;

-наличие на реке зон санитарной охраны источников централизованного питьевого водоснабжения, мест нерестилищ, нагула и зимовальных ям рыбы;

-использование водотока для целей рекреации.

По водохранилищам:

- географическое и административное местоположение;

17

-хозяйственное назначение водохранилища, в т.ч. наличие водозаборов и водосбросов, объём забираемой воды по водопотребителям;

-характеристика подпорного сооружения и его принадлежность;

-водосборная площадь;

-площадь акватории при нормальном подпорном уровне, форсированном уровне и уровне мертвого объёма;

-общий и полезный объем водохранилища;

-наличие мелководий и их площадь;

-характеристика водной флоры и фауны, в т.ч. биоценозов мелководий;

-площадь и интенсивность зарастания и эвтрофирование;

-наличие нерестилищ, нагула и зимовальных ям рыбы;

-динамика изменения берегов (абразионные, оползневые, суффозионные процессы, аккумуляция);

-качественная характеристика вод по химическому составу;

-зоны санитарной охраны источника централизованного питьевого водоснабжения;

-использование в рекреационных целях.

В состав текстовой части такого проекта включают:

Введение

1.Природные условия региона

1.1.Климат

1.2.Рельеф

1.3.Геоморфологические, геологические, гидрологические и гидрогеологические характеристики водосборной площади

1.4.Почвы

1.5.Растительный покров

2.Хозяйственное использование территории, прилегающей к водному объекту

3.Характеристика водного объекта

4.Основные положения по установлению водоохранной зоны водного объекта и его прибрежной защитной полосы

4.1.Установление водоохранной зоны

4.2.Установление прибрежной защитной полосы

4.3.Особенности установления водоохранной зоны водного объекта

иего прибрежной защитной полосы в городах

идругих населённых пунктах

4.4.Установление границ водоохранных зон и границ прибрежных защитных полос водных объектов на местности

5.Рекомендации по установлению режима хозяйственной и иной деятельности в водоохранной зоне

6.Мониторинг водных объектов в части наблюдений за состоянием и режимом использования водоохранных зон

7.Основные положения по установлению рыбоохранной зоны

8.Рекомендации по установлению режима хозяйственной и иной деятельности в рыбоохранной зоне

Заключение

18

Графическая часть проекта включает обзорную карту.

Обзорная карта проекта установления водоохранной зоны и прибрежной защитной полосы водного объекта составляется на плановой основе масштаба 1:200000 - 1:50000 или в масштабе карты административного деления субъекта Российской Федерации. Рабочая часть карты ограничивается водосборной площадью бассейна водного объекта.

На карте отображаются:

-синим цветом: гидрографическая сеть (линии и названия рек, ручьев, озер, водохранилищ, болот, моря);

-коричневым цветом: границы бассейна реки (озера, водохранилища и

т.д.);

-черным цветом: границы республики, области, административных районов, землепользований, названия районов, землепользований, дороги общего пользования, места расположения населенных пунктов и их названия, а также границы территорий, прилегающих к водным объектам, на которых решениями органов исполнительной власти установлен специальный режим использования земель, вод, лесов и др.;

-красным цветом (внемасштабно): сплошной линией границы водоохранной зоны и пунктиром - прибрежной защитной полосы, места расположения участков залужения пашни, залесения, посадки защитных лесонасаждений, строительства берегозащитных гидротехнических сооружений, выноса или обвалования строений и др.

Границы водоохранной зоны вычерчиваются внемасштабно сплошной линией толщиной 0,5-0,8 мм вдоль водного объекта на расстоянии 4,0-5,0 мм от изображения береговой линии или водотока, прибрежной защитной полосы - линией толщиной 0,3 мм на расстоянии 1,5-2,0 мм от береговой полосы или водотока.

На карте отображаются места размещения специальных информационных знаков - кружком диаметром 0,5 см красного цвета, с указанием рядом его порядкового номера (в числителе) и расстояния знака от границы водного объекта (в знаменателе). Рекомендуется единая нумерация мест постановки знаков: для рек - снизу вверх по течению, сначала по одному берегу, затем продолжение по другому.

Границы рыбоохранной зоны вычерчиваются внемасштабно красной штрих пунктирной линией толщиной 0,5-0,8 мм вдоль водного объекта на расстоянии 4,0-5,0 мм от изображения береговой линии или водотока.

На используемой плановой основе таблично приводятся:

-экспликации земель в водоохранной зоне и прибрежной защитной

полосе;

-площади земель, рекомендуемых под залужение, посадку прибрежных лесных насаждений и другие мероприятия;

-условные обозначения и штамп.

Материалы «Водоохранные зоны, рыбоохранные зоны, рыбохозяйственные заповедные зоны» вместе со всеми нормативными документами, необходимыми для выполнения второй части курсовой работы, приведены в приложении В.

19

ПРИЛОЖЕНИЯ