Указания к выполнению курсовой работы

Гидротехнические

Сооружения

 

 

Учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы

бакалавров по направлению подготовки 35.03.10

«Ландшафтная архитектура»

 

 

Брянск 2015

УДК 630 651.78

 

 

Прутской, А.В., Шошин, В.И. Гидротехнические сооружения [Текст]: Учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы бакалавров по направлению подготовки 35.03.10 «Ландшафтная архитектура» / А.В. Прутской, В.И. Шошин. – Брянск: БГИТА, 2015. – 67 с.

 

Учебно-методическое пособие предназначено для выполнения курсовой работы, с целью получения навыков проектирования гидротехнических со­оружений и мелиоративных работ, служащих основой для ландшафтного дизайна садово-парко­вых участков.

 

 

Рецензент:

 

- к.с.-х.н., доцент Устинов М.В. (БГИТА)

 

Рекомендовано редакционно-издательской и учебно-методической комиссиями лесохозяйственного факультета

 

Протокол № «14» от 22.06 2015 г.

 

© Прутской А.В., Шошин В.И., 2015

© Брянская государственная инженерно-технологическая академия, 2015

 

ВВЕДЕНИЕ

 

С точки зрения ландшафтного дизайна, вода - удивительный материал, который никогда не бывает статичным, а всегда находится в движении и изменяется. Гидротехнические сооружения преображают садово-парковый ландшафт и позволяют рассматривать его в качественно новом измерении.

Бакалавр по направлению подготовки 35.03.10 «Ландшафтная архитектура» должен иметь навыки комплексного системного ландшафтного проектирования, организации, эксплуатации и строительства гидротехнических сооружений.

Природно-климатическая характеристика садово-паркового участка

 

Данный раздел КР включает в себя общую информацию об области расположения участка: географическое, геоморфологическое, почвы, основные климатические показатели (ГТК по Селянинову).

На основании топографического плана студент дает характеристику рельефа участка (ориентация склона, максимальные, минимальные, средние уклоны склона в тысячных и др.).

Уклоны поверхности рассчитываются по формуле:

 

,

где D h – превышение между соседними горизонталями в местах определения уклона поверхности, м;

L – расстояние между горизонталями на местности, м.

 

При написании раздела могут быть применены сведения из агроклиматических справочников и др. справочных материалов.

Дизайн-проект садово-паркового участка

Дизайн-проект — это генераль­ный план, по которому ведется разбивка участка. Выполняется он в цвете, в масштабе 1:100, с обозначением сторон света (приложение А2). При его составлении придерживаются определенного стиля и принятых услов­ных обозначений (приложение А3).

В понятие стиля входит планировка гидротехнических сооружений, использование определенных сочетаний растений, тип декоративного оформления и др. Выбор стиля определяется, прежде всего, особенностями самого участка. Он должен непременно сочетаться с архитектурным стилем. Стиль складывается из уклада жизни, моды, национальных особенностей [4, 8]. При выборе стиля студенту нужно исходить из своих профессиональных навыков и ос­тановится на том, который отражает «дух места» и тему проектирования: «Русская усадьба в XXI веке».

Водоснабжение и канализация садово-паркового участка

 

Водоснабжение

 

В этой главе студенты рассматривают варианты водо­снабжения усадьбы. Для того чтобы разобраться в этом, сначала необходимо установить, откуда брать воду, какого качества, и в каком количестве, а затем подобрать соответствующее оборудование.

Водоснабжение может осуществляться от центральных систем водоснабжения населенных мест и от индивидуальных источников (тип источника водоснабжения указан в задании). В боль­шинстве случаев индивидуальными источниками водоснабжения являются подземные воды. Подземные воды бывают трех типов: верховодка, межпластовые и грунтовые воды.

Верховодкой называют воды, которые залегают вблизи поверхности земли (до 4 м) на первом во­доупорном слое. Эти воды источником водоснаб­жения служить не могут, поскольку их запасы, как правило, незначительны и сильно варьируют в зависимости от количества и времени выпаде­ния осадков в данной местности, могут загрязняться водами, проникаю­щими прямо с поверхности земли.

Грунтовые воды залегают в первом от поверхности водоносном слое (обычно на глубине до 40 м), под которым на­ходится водоупорный пласт. Грунтовые воды значительно чище, однако если рядом сельскохозяйственный или промышленный объект, то для питьевых целей вода не подходит. В засушливый сезон такой источник воды нестабилен и может пересохнуть. Продолжительность эксплуатации песчаной скважины 10-15 лет.

Межпластовые воды — это воды, которые залега­ют между двумя водонепроницаемыми пластами (на глубине 40-200 и более метров). Наиболее важным достоинством этих вод является их значимый запас с высоким качеством воды. При выборе источника водоснабжения межпластовые воды наи­более предпочтительны, а артезианские скважины бесперебойно эксплуатируются до 80 лет.

Для законной эксплуатации артезианской скважины нужно получить разрешение-лицензию (стоимостью приблизительно 50-100 тыс. руб.) и паспорт скважины, в котором указывается глубина, динамический уровень воды, диаметр обсадных труб и ряд др. параметров.

В процессе определения пригодности воды следу­ет провести химический, физический, а также бакте­риологический анализы в районном отделении уни­тарно-эпидемиологической службы. Вода по качеству разделяется на три группы: питьевая, тех­ническая и вода для полива.

По существу­ющим нормам, питьевая вода должна соответство­вать ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за каче­ством». Согласно требованиям санитарных правил, вода должна быть прозрачной, бесцветной, без по­сторонних запахов и привкусов; должна быть бак­териально чистой (т.е. в 1 л воды содержание бактериальной палочки не превышает 10); содержание нитратов не должно превышать 10 мг/л.

Для различных хозяйственных целей (стирки, мы­тья посуды и т. п.) можно использовать техническую воду. В небольших количествах она не должна угрожать здоровью че­ловека и животных.

Качество воды для полива не регламенти­руется. Для этой цели можно использовать воды водоемов и водотоков, в том числе дождевую и талую.

Все нор­мы водопотребления для жилых зданий устанав­ливаются в зависимости от степени их благоуст­ройства. Определить объем воды необходимой для водоснабжения можно по формуле:

 

W =

где W – объем воды, м³; n – количество потребителей, шт. (смотри задание); Q – норма расхода воды, л/сут.; T – период потребления, (365 дней).

 

Нормы расхода воды на человека, домашний скот, полив территории и прочие нужды приведены в приложении А4. Для среднестатистической усадьбы с семьей из трех-пяти человек, с учетом полива газонов, эксплуатации бассейна, фонтана и прочих нужд, водопотребление составит приблизительно до четырех-пяти тонн воды ежедневно.

Забор подземных вод осуществляется из водоносного слоя (на глубине – дается по заданию) при помощи соору­жения колодцев. По своему устройству колодцы де­лятся на 2 группы: шахтные и буровые (трубчатые).

Шахтные колодцы — это вертикальная шахта, ко­торая доходит до водоносного слоя. Шахтные ко­лодцы делают на глубину 3-15 м. Главный этап в сооружении колодца — это воз­ведение стенок. Стенки колодца можно изготовить из дерева (обычный сруб), кирпича, железобетон­ных колец, вылить из бетонной смеси, также мож­но стенки выложить валунами, закрепив их цемент­ным раствором.

В настоящее время все чаще используют при устройстве колодца железобетонные кольца. Этот способ обладает множеством преимуществ — это долговечность, простота в устройстве, надежность, гигиенич­ность и др. Соору­жение колодца из железобетонных колец начинается с небольшой шахты глубиной под 1-1,5 кольца. Затем устанавливают железобетонное кольцо, над ним следующее. Далее, подкапывая снизу, по­степенно кольца опускают, сверху выставляют оче­редные кольца, постепенно углуб­ляют шахту до водоносного слоя.

Стволы колодезных шахт, как правило, делают раз­мером 1-1,5 м в поперечном сечении. Вода в коло­дец попадает обычно не только через боковые от­верстия, но также и через дно. Дно колодца при этом заполняют фильтрующей подсыпкой. Толщина слоя должна быть не менее 40 см (используют гравий и др. материалы). В плавунах на дно колодца кладут деревянное днище либо закрывают железобетонной плитой с отверстиями для поступления воды.

Чтобы избежать попадания загрязненной воды че­рез поверхностный слой в колодец (это могут быть верховодка, талые воды, осадки), вокруг него необхо­димо сделать так называемый глиняный замок — отрыть вокруг колодца котлован глубиной и шири­ной 1 м, заполнить его глиной, жирным суглинком либо другим водонепроницаемым материалом. Во­круг колодца устраивают отмостку. Верхнюю его часть выводят на высоту 0,7-1 м над уровнем зем­ли. Колодец нужно закрыть крышкой. Обычно над колодцем устраивают навес либо закрытую будку. Для подачи воды шахтный колодец оборудуют насосом (приложение А5).

Трубчатые колодцы требуют обильности под­земных водоносных пластов и мо­гут забирать воду с глубины более 30 м. Подобные колодцы представляют собой буровые скважины, которые закреплены (обсажены) трубами. Внутренний диаметр обсадной трубы принимается не менее 120 мм. Для скважин под питьевую воду пригодны практически все трубы, кроме оцинкованных, так как в местах сварки труб может выделяться ядовитая двуокись цинка. Поэтому предпочтительней пластиковые трубы, которые служат в среднем 20-25 лет. В настоящее время получила применение новая технология обсадки стальных труб пластиковым вкладышем. Такие двойные трубы служат дольше, но их стоимость примерно в полтора раза выше обычных.

В нижней части скважины устанавливают фильтр, состоящий из надфильтровой, водоприемной (фильтрующей) и отстойной частей. Фильтры могут быть дырчатыми, щелевыми, сетчатыми, проволочными или гравийными. Фильтр имеет длину порядка 1 м, из­готавливается из перфорированной трубы (диаметром 38 мм), на которую прочно припаи­вается медная либо латунная сетка. Над верхней частью фильтра крепят нижний обратный клапан, который препятствует уходу воды обратно в сква­жину. В нижней части фильтра на­винчивают специальный забивной наконечник.

Оголовок трубчатого колодца должен быть выше поверхности земли на 0,8-1,0 м, герметично закрыт, иметь кожух и сливную трубу. Размещать трубчатые колодцы следует на самом высоком месте участка, и обеспечивать отвод талых и дождевых вод, для этого вокруг оголовка колодца выполняется отмостка из камня, кирпича, бетона или асфальта радиусом 2 м. Трубчатые колод­цы оборудуют электронасосами [2].

Общая стоимость работ устройства бурового колодца складывается из стоимости бурения скважины (40-100 у.е. за метр), транспортных расходов (в среднем 50-100 у.е.), стоимости водоподъемного, напорного оборудования (500-1000 у.е.) и его монтаж (в среднем 100-500 у.е.).

В КР (по заданию) студент выбирает одну из ниже приведенных схем водоснабжения – это подключение к централизованным водосистемам и создание местной (децентрализо­ванной) системы.

Схема водоснабжения №1. Присоединение к централизованным системам. Для присоединения дома к уличной водопроводной сети необхо­димо получить разрешение в организации, эксплу­атирующей водопровод. В большинстве случаев это производственное управление водопроводно-канализационного хозяйства. Там застройщик по­лучает договор на подключение, где указывается место и схема возможного присоединения, глубина заложения, га­рантированный напор на вводе и другая информа­ция.

Система водоснабжения жилого дома в случае под­ключения ее к централизованному водозабору состо­ит из наружного ввода, трубопроводов и вентилей. Для прокладки водопровода используют сталь­ные, оцинкованные, чугунные или пластмассовые трубы. Для стальных и пластмассовых труб диа­метр ввода должен составлять как минимум 20 мм, для чугунных — 50 мм. Глубина заложения дол­жна быть на 50 см ниже глубины промерзания. Вполне возможно утепление подземного водопро­вода теплоизолирующими материалами. Если в доме есть подвал, то ввод прокладывают че­рез фундамент при помощи футляра из отрезка трубы достаточно большого диаметра. Отверстие в футляре заделывают смоляной прядью, глиной, цемент­ным раствором с обоих концов слоем порядка 3-5 см. В тех же домах, где подвала нет, ввод прокладыва­ют в футляре в грунте под фундаментом. При прокладке водопровода обеспечи­вают уклон в сторону вводного колодца равный 0,003.

Схема водоснабжения №2. При использовании местных источников водозабора. Системы водоснабжения при наличии местных систем водозабора включают в себя: водозаборные сооружения (скважины, колодцы), наружные и внутренние трубопрово­ды, водонапорный или гидропневматический бак, насос.

В первую очередь при монтажных работах потребуется установить электронасос на источник водо­забора. В зависимости от типа, насос может быть, как непосредственно погружен в воду, так и уста­новлен на плавучем понтоне (находится всегда на поверхности воды), на плите. Каждый тип насоса имеет свои преимущества и свои недостатки. Подбор насоса для водоснабжения начинают с его характеристик: производительность (м³/ч), напор – высоту на которую данный насос может поднять воду (приложение А6).

Студентам необходимо рассчитать напор погружного насоса, исходя из высоты верхней точки водоснабжения, расстояния от скважины до дома, уровня зеркала воды, диаметра труб (эти данные берутся из задания) и общего объема водоснабжения.

Расчет напора насоса для системы водоснабжения.

Чтобы подобрать нужный насос при запроектированной подаче воды, необходимо подсчитать потребный напор Н. Он складывается из глубины до динамического уровня, потери напора в водоподъемной трубе на участке от динамического уровня до поверхности i, потребного напора от устья скважины до верхнего уровня воды в водонапорной башне резервуара Р. При подаче воды непосредственно в водопроводную сеть до верхнего этажа жилого дома напор подсчитывают с учетом разницы абсолютных отметок, потребного напора при изливе в наивысшей точке подачи воды и потерь напора в водопроводной линии h. На практике потребный напор от устья скважины до излива воды замеряется манометром, установленным на оголовке скважины перед задвижкой.

Пример. Требуется подобрать напор скважинного насоса с подачей 20 м³/час. Вода подается в водонапорный бак (этаж дома), находящийся на абсолютной отметке на 20 м выше скважины. Высота верхней точки водоснабжения 12 м (рисунок 1). Статический уровень h в скважине установился на глубине 60 м.

Рисунок 1 – Схема расчета напора насоса

 

При подаче воды 20 м³/ч понижение уровня S составляет (20/2,2) 9 м. Динамический уровень будет находиться на глубине h = 60 + 9 = 69 м. Насос с погружным электродвигателем должен быть опущен в скважину на глубину 69 + 3 = 72 м (3м — подпор насоса, необходимый для нормальной работы).

Принимаем потери напора в водоподъемной трубе насоса диаметром 70 мм на каждые 10 м длины составляют 0,9 м. При длине водоподъемной трубы 69 м (до динамического уровня) потери напора составят 0,9 X 6,9 = 6,2 м. На оголовке скважины установлены колено диаметром 70 мм, задвижка, водосчетчик и обратный клапан. Суммарные местные потери напора в сетевой арматуре составляют около 1 м.

Высота подъема воды в водонапорный бак с учетом разницы абсолютных отметок (20 м) и потерь напора в водопроводной трубе от скважины до бака составит Р = 12 + 20 + (потери напора в водопроводной трубе, зависящие от ее диаметра и протяженности, пусть они равны 6 м (смотри приложение А18)). Тогда необходимый напор у поверхности земли составит 12 + 20 + 6 = 38 м.

Следовательно, требуемый напор насоса будет равен Н = 69 + 1 + 38 + 6,2 = 114,2 м. С учетом возможных дополнительных потерь напора, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, расчетный напор увеличивают на 10-15 м. Следовательно, для нашего примера потребуется насос с напором не менее 125-130 м.

Чтобы насос работал дольше, в систему водоснабжения следует включить мембранный бак. Накопительный бак (емкостью до 1000 литров) позволит насосу работать в щадящем режиме: закачать воду в бак и автоматически отключиться. Чаще всего бак устанавливается в наиболее вы­соком месте. При необходимости место установ­ки нужно укрепить. В качестве материала для изго­товления водонапорного бака можно использовать металлические листы. Устройство водонапорного бака показано на рисунке 2.

 

1 — корпус; 2 — крышка; 3 — подающая труба запорным поплавковым клапаном

и с вентилем; 4 — труба сигнальная; 5 — переливная трубка с воронкой;

6 — поддон; 7 — сливное отверстие поддона; 8 — спускная труба с вентилем и воронкой; 9 — труба дренажная

 

Рисунок 2 – Устройство водонапорного бака

 

Чтобы эксплуатация бака была более комфорт­ной, его лучше оборудовать автоматикой для вклю­чения и выключения электронасоса. В состав такой системы входят поплавковый датчик уровня воды и переключатель магнитного пускателя электрона­соса. Бак оборудуется системой переливных и спускных трубопроводов.

В настоящее время широко применяются гидропневматические установки. Гидропневматичес­кие установки отличаются рядом преимуществ по сравнению с водонапорными баками, поскольку они могут размещаться на 1-м этаже здания, в подва­лах и т.п.

Такая установка состоит из следующих элемен­тов: насоса, гидропневматического бака, блока управ­ления и арматуры. Основной элемент установки — это гидропневматический бак, состоящий из двух эл­липтических днищ с отбортовкой, между которыми устанавливается резиновая диафрагма, разделяющая бак на жидкостную (нижнюю) и воздушную (верх­нюю) камеры. Эта установка автоматизирована. Насос будет включатся и выключаться в зависимос­ти от давления в системе. Характеристики насосных установок можно най­ти в приложении А6.

Используя план участка из задания, студент приводит примерную схему водоснабжения, один из вариантов которой показан в приложении А7.

Практически при лю­бой схеме водоснабжения будет существовать опре­деленный дефицит питьевой воды.. Поэтому целесообразно установить возле дома водозаборник накапливающий осадки с крыши дома (приложение А7). Емкость его должна быть на 1000-3000 литров. Если такое устрой­ство установить на солнечной стороне участка, то можно получать теплую воду для полива без дополнительных затрат электроэнергии.

Канализация

 

Одной из важнейших инженерных систем в загородном доме является канализация. Выгребные ямы и накопительные септики не отвечают современным требованиям, так как им не под силу справиться с возросшим объемом водопотребления. Сегодня на одного проживающего в благоустроенном доме приходится не менее 300 литров образующихся сточных вод в сутки.

Для очистки сточных вод рекомендуется применять индивидуальные системы очистки («ТОПАС», «БИОТАЛ» (Чехия), «МОСТ» (Россия)). Для РГР студент может воспользоваться установкой моноблочной очистки стоков «МОСТ», предназначенной для биологической очистки сточных вод в домах с количеством проживающих до 6 человек. Схема монтажа установки приведена в приложении А7.

Номинальная производительность установки 1,5 м³ вод в сутки, максимальная - 1,8-2 м³ в сутки. Установка сконструирована с учетом опыта работы современных очистных сооружений, использующих технологию аэрации и биологической очистки, причем, как с непрерывным, так и с импульсным притоком с учетом требований СНиП, СанПин и ГОСТов к работе подобных сооружений. Стоимость моноблочной установки очистки сточных вод «МОСТ» - 3400 у.е. Стоимость монтажных работ определяется местом установки «МОСТ», выбором способа утилизации воды и может быть 500-2000 у.е.

«МОСТ» выполнен из полипропиленового листа в виде компактного моноблока, представляющего собой емкость, разделенную на 5 неравных по объему отсеков, каждому из которых определена своя технологическая функция:

Отсек 1 - прием и накопление стоков до определенного уровня с одновременным отстоем.

Отсек 2 - активное перемешивание стоков с биологически активным илом и одновременным насыщением кислородом с помощью пузырчатой аэрации.

Отсек 3 - отстой очищенной воды с осаждением активного ила, сбросом чистой воды и возвратом ила в зону очистки.

Отсек 4 - отстой и накопление ила с одновременным сбросом отстоявшейся воды.

Отсек 5 - накопление очищенной воды.

 

 

«МОСТ» оснащен автоматической системой управления процессами аэрации, перекачивания сточных вод между отсеками с различными технологическими процессами и уровнем очистки, а также обратной перекачки и перетока, как очищаемой воды, так и биологически активного ила в зависимости от активности поступления сточных вод в установку.

В ходе перекачивания подвергнутой очистке воды в уравнительный резервуар из аэротенка регулярно происходит удаление ила в отстойник - станция очистки сточных вод автоматически поддерживает количество активного ила, необходимого для оптимальной очистки. Избыток ила скапливается в фильтровальном мешке, где происходит обезвоживание, и подлежит удалению по мере накопления. Удаленный из системы стабилизированный и обезвоженный ил является хорошим органическим удобрением.

Сброс очищенных вод с установки возможно устройством фильтрующей траншеи, строительство фильтрующего колодца или сбросом воды в дождевую траншею. Выбор способа утилизации очищенной воды зависит от конкретных условий участка, где монтируется установка.

Одним из вариантов очистки канализационных, ливневых и дренажных вод может быть система полей фильтрации. Для полей фильтрации применяют трубопроводы, которые имеют специальную схему расположения отверстий на инфильтрационных трубах, обеспечивающую равномерное распределение стоков и благоприятные условия для развития микроорганизмов, что гарантирует эффективность очистки и долгий срок службы поля фильтрации, которое монтируется в фильтрующих траншеях.

Фильтрующие траншеи работают как механические, биологические и химические очистные сооружения. При фильтрации стоков в землю, органические вещества распадаются под воздействием микроорганизмов, в так называемом биослое, образующемся в слое фильтрационной загрузки.

Система инфильтрации обрабатывает только обычные бытовые стоки. При планировании установки системы инфильтрации учитываются: состав грунта, санитарные зоны, муниципальные требования и доступность для техобслуживания.

Поглощение стоков грунтом является наиболее часто применяемым и экономичным способом очистки. Возможность применения данного способа определяется способностью грунта поглощать сточные воды. В системе поглощения очистка стоков происходит в слое щебня и окружающих его слоях грунта (приложение А8).

В глинистых грунтах под площадкой со щебнем можно установить фильтрующий слой из песка, в котором проложены дренажные трубы. Сточные воды, пройдя слой песка, поступают в дренажные трубы и затем отводятся в канаву, или в технический колодец (приложение А8). Эти воды можно в дальнейшем использовать для полива.

 

Дренажная система

 

В этой главе КР студенту предлагается согласно данных задания и последующего обустройства участка запроектировать простейшие элементы дренажной системы (с использованием пластмассовых дрен) и системы орошения.

Среди мероприятий по преобразованию участка одно из главных мест занимает устройство дренажа. Особенно он необходим для участков с глинистыми и суглинистыми почвами. Цель устройства дренажа - собрать избыток грунтовых и поверхностных вод и отвести их за преде­лы участка, для регулирования водно-воздушного режима в поверхностном слое почвы, что необходимо для нормального роста и развития ра­стений.

Дренажная система - это комплекс инженерных сооруже­ний, состоящий из регулирую­щей, проводящей, ограждающей сети, водоприем­ника, ко­торые располагаются на осушаемой территории.

Регулирующая сеть – это система открытого и закры­того дренажа (вертикального и горизонтального), по которому вода поступает с осушаемой территории в проводящую сеть.

Проводящая сеть - это система открытых каналов и закрытых коллекторов, по которым вода поступает с осу­шаемой территории в водоприемник.

Ограждающая сеть – это система открытых каналов и закрытых коллекторов перехватывающих поверхностные и грунтовые воды, по­ступающие с расположенных выше соседних территорий.

Водоприемник – это место (река, ручей, овраг и т.п.), куда поступает вода со всей осушаемой территории.

Прежде чем начать работы по устройству дренажа, необходимо ознакомиться с генпланом, определить на нем место расположения осушаемого участка, дорог, оврагов, прудов и т.д.

Устройство дренажа особенно важно на следующих элементах участка: территория около дома (клумбы, дорожки, площадки); садовые дорожки и площадки; территория вокруг беседок и других строений; территория вокруг водоемов; цветники и альпийские горки; газон; спортивные площадки; территория вокруг заборов (имеющих ленточный фундамент); детские и автомобильные площадки.

Дренажную систему распо­лагают не ближе чем 0,5 м от за­бора и 1 м от отмостки дома. Дрены располагают на расстоянии 0,8 м от наружной стороны подошвы фундамента и чуть выше уровня грунтовых вод. В каждом конкретном случае глубина и величина приближения дренажа к постройке определяются особо.

Для предохранения от зарастания корнями растений коллекто­ры и дрены укладывают на определенном расстоянии от древесно-кустарниковой растительности: фруктовые деревья — 7 – 10 м; малина, крыжовник — 10 м; смородина, шиповник, акация, боярышник— 15 м; лиственные деревья — 20 м; хвойные деревья — 30 м.

Проектируя дренажную систему желательно иметь вертикальную планировку, которая позволяет правильно установить рельеф и направление стока. Желательно располагать отвод избыточных грунтовых, ливневых и талых вод в пониженной части участка. При составлении проекта дренажа участка необходимо учитывать ряд параметров:

1) уклон и диаметр дрен;

2) расстояние между дренами;

3) глубину залегания дрен;

4) плановое расположение дрен;

5) устройство устьевой части, смотровых колодцев и др.

В КР студенту необходимо представить эскиз дренажной сети обустраиваемого участка (приложение А9 и А10).

 

Дренаж может быть открытым (дренажные каналы), закрытым (с использованием дренажных труб) или засыпным (гравийным, кирпичным, бутовым). Для дополнительного сбора воды из дренажной системы строят дренажные колодцы.

 

Дренажный (водоприемный) колодец - это пункт технического обслуживания (через который дренаж можно прочистить), который располагается в самой низкой точке рельефа с учетом топографии участка и служит для отвода влаги (приложение А11). Бывают ситуации, когда участок расположен в низине или на склоне, а во­доприемник находится выше осу­шаемой территории. В этом случае также делают дренажный колодец, в который устанавливают дренажный насос для автоматического выкачивания собирающейся воды в водоприемник.

Необходимо проектировать дренажный колодец на каждом втором изгибе трубы, так чтобы через него можно было обслуживать как подводящий, так и отводящий участки труб. Дренажный колодец чаще всего изготавливается из железобетонных колец (диаметром от 0,4 до 1 м), шириной 1 м и глубиной не менее 2 м. В особых случаях вода из дренажного колодца может забираться и для полива.

Возможен другой вариант отвода влаги с участка – с помощью поглотительного колодца, в котором вместо бетонного дна делают послойную засыпку из щебня и песка. Через эту засыпку вода уходит в нижние грунтовые слои. Глубина такого колодца может достигать 3-5 м, и чем менее водопроницаем грунт, тем глубже должен быть колодец и толще засыпка.

Важными элементами дренажной системы являются поворотные колодцы, которые располагаются в местах поворота труб на угол в 90º и менее и задают направления стекающей воде. Как правило, поворотные колодцы изготовлены из ПВХ и имеют диаметр более 30 см и высоту от 1,25 до 3 м.

Чтобы люки дренажных колодцев не портили внешний вид участка, их можно прикрыть декоративными предметами: цветочными вазами, скамейками, скульптурой и т. п. Другой способ - засыпать люки небольшим слоем земли, предварительно накрыв их пленкой. Далее это место засевается газонной травой.

Независимо от состояния участка обязательно иметь по периметру ограждающую сеть в виде открытых дренажных каналов шириной 0,4–0,5 м и глубиной 0,6–1,5 м. Стенки каналов скашивают под углом 30°. Обычно вода из них отводится в канализацию или водоприемник. Открытые дренажные каналы могут иметь различную глубину ­в зависимости от рельефа. На ровном участке с минимальными уклонами глубина канала составляет 1,5 м, на более рельефном - менее 1,5 м. Эти нормы применимы для всех типов по­чвы.

 

Дренаж сооружают из труб (трубопроводов), изготовленных из полимеров, асбестоцемента, глины, бетона и др. Отвод воды осуществляется обычно через отверстия, капилляры в стенке трубы или же через зазоры между трубами. Дренажные трубы необходимо обмотать фильтрующим материалом (геотекстилем) для защиты труб от попадания глинистых частиц (заиления). Кроме геотекстиля используют объемные дренаж­ные фильтры. Их изготавливают из отходов текстильного производства, соломы злаковых, волокнистого торфа, волокон кокосового ореха и других материалов. Объемные фильтры не только защищают пластмассовую дрену от заиле­ния, но улучшают и усиливают приточность воды. Фильтры из органических материалов перспек­тивны еще и потому, что они длительно не снижают своей водо­проницаемости в условиях интенсивного заиления благодаря способности к авторегенерации (восстановле­нию пористости в результате постепенного разложения материа­ла фильтра). Такие фильтры особенно эффективны на тяжелых глинистых и суглинистых почвах.

Значительно повысить эффективность дренажа можно с помощью дренажных плит (пенопластовых окон), которые укладываются над дренажным трубопроводом и направляют в дренаж воду, даже когда земля вокруг еще скована льдом.

 

Чаще всего используется закрытый горизонтальный дренаж, состоящий из траншей, на дне ко­торых располагаются дрены (дренажные трубы) или любой проводящий воду материал (щебень, битый кирпич, хворост, жерди) засыпан­ные сверху землей.

Дренажная система с применением дренажных труб является наиболее эффективной при проведении осушительных мелиоративных мероприятий. Дренаж, созданный только из щебня, битого кирпича, жердей, будет хорошо отводить воду лишь в течение 5-7 лет, а после потребует ремонта или полной замены. При правильной эксплуатации дренажная система из труб будет служить до 50 лет. Это возможно лишь при соблюдении некоторых условий:

1) после того, как проложены трубы, тяжелой технике по участку ездить нельзя. В случае крайней необходимости лучше построить временную дорогу;

2) если верхний слой почвы уплотнен колесами автомашин, то следует провести глубокое рыхление, чтобы придать почве необходимую степень рыхлости и водопроницаемости, иначе дренажная система не будет работать;

3) раз в 2-3 года дренаж­ные трубы желательно промывать в целях предупреждения их заиления и закупорки отверстий гидроокисью железа. Для этого к открытому краю коллектора (тому, что впадает в водоприемник) подсоединяют водопроводный шланг и стру­ей воды под напором промывают дренажную систему.

 

Строительство дренажа начинается с водоприемника. После того, как будет сделан водоприемник, прокладывают траншею под закрытый коллектор, по которому вода будет поступать из дрен. Коллектор нужно располагать ниже дрены, что­бы вода самотеком шла из дрен в кол­лектор, а из коллектора в водопри­емник. Важным условием при устройстве является соблюдение равных и регулярных уклонов. Канавки для дренажа должны быть выкопаны по уровню, дно их необходимо тщательно выровнять, согласно заданному уклону и хорошо уплотнить. Стыковка дренажных трубопроводов осуществляется с помощью надвижных муфт и тройников, не требующих дополнительных резиновых уплотнений. Затем выкапывают траншеи для дрен.

Для закрытого дренажа прокладывают траншею, обычно глубиной 0,7 – 1,0 м, шириной 0,4 м (приложение А11). Ее выкапывают с уклоном в сторону дренажного колодца или в сторону естественного водотока. Наполовину траншею заполняют щебнем и выполняют послойную засыпку водопроницаемыми материалами (щебень и песок). На дно дренажной траншеи насыпают слой щебня 5 см, затем на щебень под определенным уклоном укладывают трубы, которые обсыпают щебнем или гравием слоем 30-40 см (чем менее водонепроницаем окружающий грунт, тем толще засыпка). Лучше всего брать щебень с размером зерен не более 10-40 мм. Щебень используют чистый, промытый, нельзя брать известковый щебень. Далее можно насыпать крупнозернистый песок слоем 10-30 см, а поверх песка укладывается плодородный грунт (слой дерна).

 

Диаметр дрены 5-10 см, а коллекто­ра, в случае если он собирает воду от большого количества дрен на боль­шом пространстве - 9-10 см. На небольших участках (менее 0,5 га) диаметры коллектора и дрен могут быть одинаковыми.

В производственных условиях размеры труб для коллекторов определяют на основе гидрав­лического расчета, который выполняют для следующих створов: в устье, в местах изменения уклонов, в местах впадения коллекторов и колодцев-поглотителей.

 

Расход коллекторов (Q, л/с) определяют по формуле:

где q — модуль дренажного стока, л/с/га;

F — площадь водосбора коллектора выше рассматриваемого створа, га,

Модуль дренажного стока определяют через расчетный (по уравнению водного баланса) приток воды к дрене по формуле:

где n — коэффициент, равный 1;

q_П — средний за расчетный период притока воды к дрене, м/сут.

 

При отсутствии материалов балансовых исследований дренаж­ный модуль стока для различных грунтов ориентировочно (без учета поверхностного стока) следующий: глины, суглинки тяжелые и средние — 0,4 — 0,5; суглинки легкие, супеси — 0,6; пески, торфя­ники низинные — 0,7 — 0,8.

Гидравлический расчет коллекторов проводят по участкам, от­личающимся расходом воды настолько, что это влияет на диаметр труб. Скорости течения воды в коллекторах должны быть в пределах 0,3—1,5 м/с, а минимальные значения уклонов — 0,0015— 0,002.

Дре­нажная система должна иметь уклон 0,002-0,005 для труб диаметром до 100 мм, а для труб с большим диаметром уклон делается больше. В зависимости от типа грунта и диаметра труб уклоны пласт­массовых дрен изменяются. При известном уклоне коллектора по трассе и расходе в рас­четном сечении определяют необходимый диаметр труб (приложение А11).

Для обеспечения (по возможности) двустороннего ввода дрен в коллекторы последние прокладывают по понижениям местности в направлении ее наибольшего уклона. Коллекторы должны быть прямолинейны в плане и иметь ми­нимальное число поворотов (внутренние углы не менее 110°). Они не должны пересекать засыпанные старые каналы, староречья, за­падины с глубокой (более 1,5 м) залежью торфа и участки с плы­вунами и сапропелями.

 

Минимальная глубина заложения дрен в песке, супеси — 1 м; в глине, суглинке, торфе (