Глава VII. Мелиоративные каналы и особенности их проектирования.

Понятие о каналах.

Канал – искусственный водовод в земляном русле или из сборных элементов, уложенных не поверхности земли или на опорах (лоток). Они призваны обеспечить водопотребителей необходимым количеством воды своевременно. Каналы бывают открытие, закрытые.

Открытие каналы – по конструкции каналы бывают грунтовые необлицованные, грунтовые облицованные, лотковые. По условиям использования – постоянные и временные. По условиям трассировки – в выемке, в насыпи и в полувыемке и полунасыпи. По технологии работы – с непрерывным циклом и прерывистым циклом.

Оросительные каналы прокладывают на отметках, позволяющих командовать над возможно большей площадью, с учетом взаимосвязи их работы, то есть должно обеспечиваться командование временных или поливных оросителей над орошаемой площадью (на 0,5…0,1 м), участковых – над поливными (на 0,05…0,1 м) и над переносными трубопроводами (на 0,15…0,2 м) и т.д. Подводящие каналы НС прокладывают с возможно меньшим уклоном для обеспечения резерва воды в бьефах.

Поперечине сечения каналов должно быть удобными, с минимальным размеров, способные обеспечивать подачу расчетных расходов.

Параметры и формы поперечного сечения каналов определяют гидравлическим расчетом в зависимости от схемы водораспределения или водосбора для установившегося (равномерного или неравномерного) или нестационарного режима движения воды. На рисунке 7.1 показаны поперечное сечения каналов.

 

 

Рис 7.1 Сечения открытых каналов в земляном русле.

а) трапециидальное сечения;

б) параболическое;

в) овальное;

г) террасное сечение;

д) треугольное;

с) с пологим уклоном;

 

 

В зависимости рельефа местности канала бывают: в выемки, полувыемка и полунасыпи, в насыпи (рис 7.2).

 

а) Рис 7.2 Вида каналов

а) насыпной канал;

б) каналы в полувыемки и

б) полунасыпи;

в) канал на полугорах;

г) выемка.

 

в)

 

г)

 

 

Требования предъявляемые к проектированию каналов.

При проектировании каналов предъявляется следующие требования:

● Прибрежные к каналу участки не должны затопляться и заболачивается;

● Трасса канала должна быть изыскана гидрологическим и гидрогеологическими путями;

● Предусмотреть комплексные использования каналов, особенно больших каналов;

● Необходимо создать условия полного использования каналов;

 

Трасса канала назначается исходя из назначении канала и технико-экономическими расчетами. В первую очередь надо учесть инженерно-геологические условия района и интересы водопользователей.

Вдоль трассы канала могут быть различные инженерно-геологические и топографические препятствие. Например вдоль трассы канала могут находится производственные здания, инженерные строительные объекты, нарушенные земли, половины высокий уровень грунтовых вод, склоны, ливнепрохода и др. В таких случаях предусматривается меры по изменению трассы каналов или другие инженерные решения.

При механическом водоподъеме необходимо всемерно сокрушать длину трубопровода. Для этого находят высотные точки массива орошения и воду кратчайшим путем поднимают в эту точку а далее вода пойдет самотеком. При проектировании трассы каналов желательно, чтобы канал проходил в выемке. т.к. выемку можно проводить круглый год.

Наиболее выгодно канал в полувыемке и в полунасыпи.

Если по каналу намечается пропуск ледохода то повороты в каналах необходимо устраивать с радиусом

, м

 

где, - скорость движения вода в канале, м/с;

- площадь поперечного сечения канала, м²;

Этот радиус должен быть в 5 раза больше чем поречий урез воды в канале.

Каналы рассчитывается на 3 расход воды:

- Максимальный расход воды - этот расход назначается по максимальному ординату гидромодуля водоподачи. По этому расходу определяют основные гидравлические элементы каналов.

- Минимальный расход воды – этот расход определяется по минимальной ординате гидромодуля водоподачи. Поэтому расходу проверяется незаилямость каналов и местоположения подпорных сооружении.

- Форсированный расход воды – это максимальный расход, увеличений на коэффициент форсировании (К_р=1,0 – 1,2). Поэтому расходу проверяет превышения дамб и бровки берм над уровнем воды в канале и проверка неразмываемости.

Поперечное сечение оросительных каналов принимают, как правило, трапецеидальной формы. Другие формы допускают при надлежащем обосновании. Параметры каналов приведены в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1 Стандартные параметры трапецеидального сечения оросительных каналов расходом до 10 м³/с

Строительная глубина, м	Ширина по дну, м	Заложение откоса
0,5...1,0 1,0...1,5 1,5...2,0 2,0...2,5 2,5...3,0	0,4; 0,6; 0,8 0,8; 1,0 1,0; 1,5 1,5; 2,5 1,5; 2,5	1,00; 1,25; 1,50 1,00; 1,25; 1,50 1,25; 1,50; 1,75; 2,0 1,50; 1,75; 2,00 1,50; 1,75; 2,00

 

Примечание. Для каналов со сборной железобетонной облицовкой шаг строительной глубины принимают 0,25 м в соответствии с шагом размеров плит, а для каналов с монолитной бетонной облицовкой 0,1 м – с учетом технических характеристик бетоноукладочных машин. При использовании в качестве противофильтрационной облицовки и противоэрозионного крепления железобетонных плит в зависимости от конструкции их сопряжения в донной части допускают отклонение ширины по дну ±5%.

 

Коэффициент заложения имеет следующие значения в зависимости от грунта:

Глина, суглинок тяжелый и средний	Суглинок легкий	Супесь	Песок
0,75…1	1…1,25	1…1,5	1,25…2

 

Здесь как и в таблице, первое значение для каналов с расходом менее 0,5 м³/с, второе – более 10 м³/с. Заложения внутренних и наружных откосов могут быть увеличены по условиям производства работ.

Ширину бермы или дамбы канала назначают в соответствии с техническими характеристиками машин и технологией производства работ по устройству русла канала, противофильтрационных и защитных мероприятий. Минимальную ширину дамбы принимают на основании фильтрационных расчетов. Превышение гребня дамб и бровки берм над максимальным уровнем воды в канале определяют при расходе до 100 м³/с по таблице, при расходе свыше 100 м³/с – по формуле с учетом волнового воздействия.

Промежуточные бермы устраивают в откосах каналов, проходящих в выемках глубже 5 м, для повышения их устойчивости. Бермы шириной 1…3 м располагают выше максимального уровня воды через каждые 5 м по высоте. Вдоль берм устраивают кюветы для сбора ливневых вод. Первую берму делают на высоте [ - максимальная глубина воды в канале; - превышение бермы]. В таблице 7.2 показаны высота дамбы и бровки каналов над уровнем воды в канале.

 

Таблица 7.2 Высота дамб и бровки берм над максимальным уровнем воды в канале, см.

Расход воды в канале, м3/с	Канал без облицовки и с грунтопленочным покрытием	Канал с облицовкой
До 1 1…10 10…30 30…50 50…100

Внешний резерв грунта вдоль канала закладывают на расстоянии, определяемом в зависимости от способа производства работ и устойчивости откоса дамбы, от подошвы откоса дамбы не менее 1,5 м при глубине выработки грунта 0,5 м и3 м при глубине выработки более 0,5 м. Расстояние от бровки выемки до подошвы отвала принимают: при глубине выемки до 2,5 м – 3 м; 2…5 м – 5 м; более 5 м и при слабых грунтах – по расчету устойчивости откоса; допускают его увеличение, исходя из условий производства работ.