ПРИСТРІЙ ДРЕНАЖУ В РІЗНИХ УМОВАХ

Поширені види дренажу

Для полегшення вирішення питань застосування різних видів дренажу розглянемо ряд прикладів. У загальному випадку на вибір систем дренажу впливають такі фактори, як цільове призначення дренажу, кліматичні умови, грунтово-меліоративні особливості, тип водного харчування, гідрологія та гідрогеологія об'єкта робіт, наявність водоприймачів, їх гідрологічний режим, доцільність механічного водопідйому і ряд інших чинників.

Систематичний горизонтальний дренаж (рис. 7.1, а) є одним з найбільш часто вживаних в ландшафтній архітектурі. На його частку припадає близько 80 ... 85% всієї дренируемой території і всіх випадків дренажу.

Систематичний горизонтальний дренаж застосовується для наступних об'єктів: газони, сади, парки, спортивні споруди, Селітебні території, лісопарки та ін.

При застосуванні систематичного горизонтального дренажу зазвичай розглядаються дві схеми розташування дрен: поздовжня і поперечна (рис. 7.1, б, в).

Основною умовою застосування цих схем є ухил поверхні землі. Якщо цей ухил менше або дорівнює 0,005 і немає інших причин для зміни схеми, то застосовують подовжню

Систематичний горизонтальний дренаж (а), поперечна (б) і поздовжнє (в) схеми розташування дрен

Мал. 7.1. Систематичний горизонтальний дренаж (а), поперечна (б) і поздовжнє (в) схеми розташування дрен:

/ - дрени; 2 - відкриті канали; 3 - закриті колектори; 4 ... 9- горизонталі поверхні землі; 10 - гирла колекторів схему. Якщо цей ухил більше 0,005, то, як правило, застосовують поперечну схему розташування дренажної мережі. Зазначені особливості елементів рельєфу мають на увазі, що поверхня ґрунтових вод в принципі копіює поверхню землі (величину і напрямок ухилу). Якщо є докази протилежного характеру (на основі попереднього вивчення режиму ґрунтових вод), то при виборі схеми дренажу необхідно орієнтуватися на ухил поверхні ґрунтових вод, що відображається на планах гідроізогіпс (аналог горизонталей поверхні землі).

Крім цього слід враховувати характер приєднання дрен до колекторів, який визначається як умовами використання дренируемой території, так і питаннями економіки. Зазвичай використовують дві основні схеми: одностороннє і двостороннє під'єднання. За інших рівних умов двостороннє під'єднання обходиться трохи дешевше в зв'язку зі зменшенням сумарної довжини колекторів.

Вибірковий горизонтальний дренаж застосовується в тих випадках, коли на конструкцію мережі впливають природні фактори (перезволожений тільки частина території, а решта характеризується нормальним водним режимом) або господарські міркування (тобто необхідність меліорованих тільки частини території, і то вибірково), або ландшафтно-архітектурні рішення (коли в межах однієї і тієї ж території намічено збереження в природному вигляді частини заболочених або перезволожених ділянок).

Вибірковий дренаж в залежності від форми меліорованих ділянок може мати вигляд окремих майданчиків, що мають роздільну регулюючу і загальну колекторну мережі. Тоді такий дренаж можна назвати вибірковим майданних.

В інших випадках переувлажнена зона тільки уздовж тимчасових водотоків (тальвегом). Тоді дренажна мережа являє собою колектор, від якого відходять окремі дрени, прокладені по дну перезволожених тальвегом.

Ці дві схеми охоплюють більшість випадків вибіркового горизонтального дренажу і за конструктивними особливостями не відрізняються від інших видів.

Вертикальний дренаж в ландшафтній архітектурі може знайти застосування в досить специфічних умовах, що визначаються як особливостями об'єкта і комплексом природних чинників, так і поєднанням різних видів гідротехнічних меліорацій (найбільш бажані осушення і зрошення з однієї і тієї ж свердловини; в іншому випадку - тільки осушення).

З особливостей об'єктів, де доцільний вертикальний дренаж, можна відзначити реставрацію пам'яток історії та архітектури з щільною забудовою, де пристрій горизонтально

Таблиця 7.1

Класифікація умов застосування вертикального дренажу (по Б. С. Маслову)

Категорія

(умови

застосування

вертикального

дренажу)

Геоморфологічна положення

геологічний розріз

коефіцієнт

фільтрації,

м / суг;

водопровід і-ність, м 2 / добу

Тип дренажу

Джерела водного харчування об'єкта

Взаємозв'язок грунтових і напірних вод

I (вельми сприятливі)

заплави річок

Торф і заторфованние піски, т <3 м. Піски середньо- і грубозернисті з незначними прошарками суглинків і глин, т = 40 ... 100 м

Більше 8 Понад 600

Систематичний (базарною)

Атмосферні опади. Грунтові і напірні води (до 50% прибуткової частини водного балансу)

Тісний повсюдна гідравлічний зв'язок

Плоскі низовини в межах перших надзаплавних терас

Торф і легкі мінеральні грунти, т <2,5 м.

Піски разнозсрніс- тис, т- 20 ... 100 м

Більше 8 Більше 250

те ж

атмосферні

опади.

підземні

води

(25 ... 50% прибуткової частини балансу)

те ж

II (хороші)

Плоскі делювіальні рівнини в межах другої і третьої надзаплавних

Торф, заторфо ванні піски і супіски, т <2 м. Разнозерністимі піски з малопотужними прошарками глин і суглін-

Більше 8 Більше 250

»

атмосферні

опади.

підземні

води

(10 ... 25%

Гідравлічна зв'язок не повсюдна

терас з зниженнями до 1,5 м

ков, т = 30 ... 90 м

прибуткової частини водного балансу)

III (задовільні)

Морснно-занд- ровис і занд- ровие рівнини з зниженнями до 2 м

Торф і легкі мінеральні грунти, т < 2 м.

Піски разнозерністие з прошарками глини, суглинків, т > 25 м

Більше 6 Більше 150

базарною

несистематичний

те ж

Гідравлічний зв'язок існує в місцях розмиву моренних суглинків

IV (допустимі)

Крайові освіти Московського, Дніпровського та інших оледенений

Пилуваті супеси і легкі суглинки, т < 1,5 м.

Піски разнозерністие, що чергуються з суглинками, т> 15 м

Більше 5 Понад 100

Вибірковий вертикальний дренаж і комбінований

Атмосферні опади. Підземні води (до 10% прибуткової частини балансу)

Гідравлічний зв'язок можлива в окремих "вікнах"

V (непридатні)

Вододіли, рівнини, долини річок

Торф, піски, суглинки на моренних або малопотужних піщаних відкладеннях

Менше 5 менше 100

горизонтальний

те ж

те ж

го дренажу викликає численні і об'ємні земляні роботи, часто супроводжуються підкопами під історичні пам'ятники або необхідністю прокладки комунікацій в дуже обмежених умовах.

Іншим напрямом може бути дренаж обмеженій території з сприятливими природними умовами, зазначеними далі.

Як конкретний приклад поєднання вертикального дренажу і підживлення штучних водойм підземними водами можна привести водойми садиби «Тригорское» в Пушкіногорье.

За геоморфологічними умовами і рельєфом вертикальний дренаж (систематичний або у вигляді окремих свердловин) краще проявляє себе в широких заплавах річок, на плоских низовинах і в інших аналогічних умовах, що розглядаються в табл. 7.1.

Майданчики для будівництва вертикального дренажу підбирають на основі інженерно-геологічних і гідрогеологічних вишукувань в поєднанні з топографічною зйомкою розглянутої і суміжній територій. Ділянки повинні відрізнятися однорідними піщаними і супіщаними грунтами або торфами потужністю до 2 м, розвиненими на водопроникних піщаних відкладеннях. При цьому важлива потужність і характеристика водоносного горизонту, які повинні характеризуватися такими показниками: потужність пласта т > 15 м; коефіцієнт фільтрації К> 5 м / сут; водопровідність Т> 100 м 2 / добу. З наведених даних видно, наскільки великі обмеження по природним факторам для застосування вертикального дренажу.

Найбільш складним і дорогим спорудою є свердловина, що складається з водозабірної частини, наземних споруд і обладнання.

Свердловина називається досконалою, якщо вона розкриває водоносний горизонт до водоупора, і недосконалою, якщо пласт розкритий лише частково. На конструкцію свердловини впливає також кількість водоносних горизонтів.

На малих ділянках можуть застосовуватися і більш спрощені конструкції вертикального дренажу.

Береговий дренаж зазвичай застосовують в тих випадках, коли відбувається тимчасове або постійне підтоплення території в результаті підйому рівня води в річці або в результаті регулювання річкового стоку, коли метою регулювання є створення штучної водойми на місцевому (ставок) або річковому (водосховище) стоці.

Межі зони підтоплення визначають на основі фільтраційних розрахунків, методами моделювання або на основі аналітичних залежностей. При використанні аналітичних методів прогнозні рівні грунтових вод отримують по смугах струму і залежностей, наведених далі.

Розрахункові схеми горизонтального берегового дренажу

Мал. 7.2. Розрахункові схеми горизонтального берегового дренажу: а - досконалого типу; б - недосконалого типу; А 0 - відстань від верху дрени до водоупора; Л, - відстань (напір) від НПУ річки до водоупора; Л 2 - відстань (напір) від даної точки кривої депресії до водоупора; q x - витрата з боку джерела живлення (річки); q 2 - витрата з боку берега; / | - відстань від центру дрени до урізу води; / 2 - відстань від центру дрени до розглянутої точки; т - відстань від дна дрени до водоупора; х х - відстань від осі 0-0 до розглянутої точки кривої депресії; L - відстань від осі водотоку до розглянутої точки кривої депресії

Для боротьби з підтопленням можуть використовуватися як горизонтальний, так і вертикальний дренажі досконалого і недосконалого типів (Б. С. Маслов). Розрахункові схеми горизонтального берегового дренажу досконалого і недосконалого типів наведені на рис. 7.2.

Горизонтальний дренаж. Зробимо розрахунок при заданому напорі на контурі харчування горизонтального дренажу досконалого типу. Витрата на 1 м дренажу по Ж. Дюпюї становить:

де К - коефіцієнт фільтрації. Депресійні криві:

Витрата на 1 м горизонтального дренажу недосконалого типу по Ж. Дюпюї і А. В. Романову становить:

де S - відстань від осі дрени до рівня грунтових вод, м; - діаметр дрени, м.

Депрессионная крива в сторону контуру харчування на відстані від дрени більш В (де Т в - натиск над водоупором, м):

де х ,, х 2 визначаються від середньої лінії 0 - 0 (позитивна - в сторону стоку; негативна - в сторону контуру харчування); Т 0 - напір над водоупором в перерізі 0 - 0.

Осушення методом кольматации (кольматажу) полягає в штучному підвищенні поверхні землі шляхом осадження річкових наносів або розрідженого грунту, що подається у вигляді пульпи по трубопроводах із зони земснаряда або гідромонітора. Така система являє собою класичну схему кольматажу, яка в подальшому була доповнена іншими прийомами при збереженні вихідного назви (рис. 7.3).

При проведенні кольматажу природні або штучні наноси осідають у відстійниках, а освітлена вода скидається назад в річку. Така схема виявляється особливо вигідною, коли одночасно відбувається поглиблення русла річки і кольма- таж низьких частин заплави або низького берега.

Кольматірованіе території може проводитися як безперервно, так і періодично. При безперервному кольматірованіі вода повинна мати дуже малу швидкість для того, щоб річкові наноси осідали на дні басейну. При цьому загальна тривалість кольматірованія Т до може бути обчислена за формулою

де С1 - площа ділянки, м 2 ; І - потрібне середнє підвищення поверхні, м; у - маса одиниці об'єму загрожених наносів, т / м 3 ; Q - витрата води, що проходить через кольматажние бассей-

План (а) і поперечний розріз (б) кольматажних басейнів (по

Мал. 7.3. План (а) і поперечний розріз (б) кольматажних басейнів (по

М. Н. Багрову):

I - водопідвідний канал; 2 - шлюзи-регулятори; 3 - дамби; 4 - водозливи; 5 - кольматажние басейни; б - скидний канал

ни, м 3 / добу; t - тривалість паводку в році або період роботи засобів гідромеханізації, сут; р - каламутність води, що подається, т / м 3 ; а - поправочний коефіцієнт на частку загрожених наносів.

Для осадження частинок необхідно дотримуватися умова зі > і, де зі - гідравлічна крупність частинок; і - вертикальна складова швидкості течії.

Гідравлічна крупність частинок визначається за формулою

де d - діаметр частинок.

Вертикальна складова швидкості течії визначається за формулою

де а - поправочний коефіцієнт, що дорівнює 0,05 ... 0,10; v - середня швидкість потоку, м / с.

Відстань, яку проходить часткою в басейні до осадження, визначається за формулою

де І - глибина басейну, м.

Значення 1 до повинно бути менше довжини басейну / б .

Зазвичай вода стоїть в басейні від 12 до 48 год. Після цього освітлена вода скидається і подається нова порція каламутної води.

При безперервному і періодичному кольматірованіі річковими водами позначки поверхні землі підвищуються на 0,5 ... 10,0 см в рік, а в найбільш сприятливих умовах - на 25 ... 30 см.

У той же час при використанні для кольматірованія пульпи земснарядів або гидромониторов, що містить 15 ... 20% грунту, висота шару намиву становить 7 ... 10 см за один затоку чеків.

Як приклади кольматажу можна привести Колхидськую низовина, а також кольматаж низьких берегів Фінської затоки в околицях Санкт-Петербурга. На Кольматірована територіях Санкт-Петербурга розташований стадіон ім. С.М. Кірова і частина Приморського парку.

Машинний водопод'ем використовують в тих випадках, коли рівень води в гирлі дренажної системи нижче підперті рівня води в водоприймачі. Такі умови часто виникають на території польдерів.

Часто під машинним осушенням і осушенням польдерів розуміють одне й те саме захід. Насправді це не так, тому що польдер може мати самопливний скид, а машинний водопод'ем часто застосовується при дренажі обмежених ділянок, що не мають водоприймачів для самопливного осушення.

Залежно від виду водоприймача існує три види польдерів: приморські, заплавні (розташовані в заплавах річок) і низинні (розташовані в приозерних і пріводохрані- ліщних низинах).

Залежно від висоти огороджувальних дамб польдери підрозділяються на незатопляемие (зимові) і затоплюються (літні). Незатопляемие (зимові) польдери, більше відповідають вимогам ландшафтної архітектури, захищають дамбами, що захищають територію від затоплення максимальними паводками розрахункової ймовірності перевищення (0,5 ... 1,0% для житлових територій).

Як правило, до складу польдерної системи входять огороджувальні дамби, насосні станції або споруди самопливних систем (шлюзи, водовипуски), споруди електропостачання, зв'язку та автоматики, що регулює басейн для вирівнювання роботи насосної станції, магістральний канал, дренажна мережа з спорудами, огороджувальні канали та дрени , водовідвідних канал, дороги, дорожні і експлуатаційні споруди.

За характером обвалування розрізняють кільцеву і бічну схеми. Кільцеву схему використовують, як правило, на заплавних польдерах.

При проектуванні польдерів основними є розрахунки огороджувальних дамб і насосних станцій. Розрахунок дамб аналогічний розрахунку дамб і гребель в інших випадках (вони розглядаються далі).

Розрахунковий витрата насосної станції на незатопляемих (зимових) польдерах визначають гідрологічним розрахунком з урахуванням трансформації частини стоку в відкритих ємностях (по Б. С. Маслову).

У разі визначення розрахункової витрати методами, застосовуваними для самопливних осушувальних систем, трансформований розрахункова витрата насосної станції Q HC , м 3 / с, можна обчислити за формулою

де Q " - розрахункова витрата стоку, м 3 / с; W - регулююча ємність в резервуарі, каналах, м 3 ; W " - обсяг стоку, м 3 .

Зразкові розрахункові модулі відкачування в різних регіонах країни при площі водозбору насосної станції від декількох сотень до 4 тис. Га знаходяться в межах 0,6 ... 1,9 л / с з 1 га. При влаштуванні польдерних систем на набагато менших площах, що більш характерно для об'єктів ландшафтної архітектури, модуль стоку може бути значно більше.

Насосні агрегати. Максимальний розрахунковий витрата триває недовго, а в інші пори року стік буває в кілька разів менше розрахункового.

Щоб насоси могли працювати економічно, їх в комплексі насосної станції повинно бути декілька. Найменша подача насоса 0 ", л / с, може бути визначена за формулою Ю.Юшкаус- каса:

де V - корисний об'єм регулює резервуара, м 3 ; t - раціональна тривалість роботи насосного агрегату в період побутового стоку, ч; q , - середній модуль побутового (вегетаційного) стоку, л / (с-км 2 ); F - площа водозбору, км 2 .

Резервуар має корисний і мертвий обсяги. Глибина мертвого об'єму приймається конструктивно не менше 0,5 м. Під корисним об'ємом розуміється той обсяг, який знаходиться між нижньою і верхньою експлуатаційними рівнями відкачування. Розрахунковий корисний об'єм резервуара визначається за формулою Ю. Юшкаускас:

де Гц - найменша тривалість циклу роботи насоса (час роботи і подальшого перерви), с; Q - подача розрахункового насоса, м 3 / с (якщо насосів кілька, то розрахункової вважається при ручному управлінні найбільша подача, при автоматизованому управлінні - найменша подача).

Час роботи і подальшого перерви визначається експлуатаційними вимогами обладнання, стійкістю укосів резервуара, умовами експлуатації насосної станції; при ручному управлінні / ц приймають рівним 6 ... 12 год, при автоматизованому управлінні - 0,5 ... 1,0 год.

Розрахункові напори і рівні відкачування. Розрахункову динамічну висоту підйому води Н а , м, визначають за формулою

де # г - геодезична висота водопідйому, м; й п - сума втрат напору в спорудах насосної станції від водозабору до водо- випуску, м.

Геодезична висота водопідйому відповідає різниці між максимальним рівнем води 0,5-1,0% -й імовірності перевищення в водоприймачі і верхнього (максимального) рівня води в голові магістрального каналу.

Насосні станції на польдерах, як правило, бувають стаціонарними. По надійності дії вони відносяться до III категорії, яка дозволяє перерву в відкачці до 1 сут.

Існують три типи осушувальних насосних станцій на польдерах: суміщений, роздільний і полураздельную.

Поєднаний тип має три основних споруди (всмоктувальне, будівля з насосно-силовим обладнанням і напірне), об'єднаних в одну будівлю.

Роздільний тип складається з окремих споруд всмоктування, будівлі та водовідведення. Такі станції обладнають відцентровими насосами і будують всередині незатоплюваними польдера.

Полураздельную тип складається з окремого напірного споруди і поєднаної всмоктуючої частини з будівлею насосного обладнання. Станції будують всередині незатоплюваними польдера. Цей тип насосних станцій має найбільшого поширення.

При дренажі частини міських насаджень або котеджних ділянок часто виникають проблеми з самотеченим скиданням води. У цих випадках в кінці невеликий дренажної системи влаштовують регулює резервуар (колодязь) з встановленим в ньому дренажним насосом і стандартною системою автоматики, що спрацьовує при досягненні розрахункового рівня води в колодязі.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >