Поперечные сечения проводящих каналов
Поперечные сечения проводящих каналов устанавливают, исходя из достаточной пропускной способности для отвода воды из регулирующей и ограждающей сети, а также устойчивости русла.
Пропускную способность определяют гидравлическим расчетом, в результате которого устанавливают ширину канала по дну, глубину наполнения при разных расчетных расходах, скорости воды в канале и т. д.
Устойчивость русла канала зависит от многих факторов, главными из которых являются характер грунтов, гидрогеологические условия, скорости движения воды в канале и режим его работы.
При выборе формы поперечного сечения канала и заложения откосов необходимо учитывать возможные деформации русла в процессе работы и вызывающие их причины. Основные виды деформации каналов — зарастание русла травянистой растительностью, заиление их илистыми наносами, поступающими с поверхностным стоком, размыв русла, оползание откосов.
Заиление и размыв русла можно предотвратить, если обеспечить в канале неразмывающие скорости (решается гидравлическим расчетом) и предусмотреть необходимые мероприятия по борьбе с водной эрозией (разравнивание кавальеров, устройство воронок — выпусков, крепление русла в местах впадения каналов и коллекторов, устройство перепадов в необходимых местах и т. д.).
Наиболее распространенным видом деформации русл открытых каналов является оползание откосов. Особенно часто это наблюдается в каналах, проходящих в слоистых грунтах и при резком понижении в них уровней воды, что особенно свойственно каналам при насосных станциях и используемых для увлажнения. При быстром снижении уровня воды в канале на его откос оказывают давление грунтовые воды, уровни которых понижаются с меньшей скоростью, чем в канале. Давление на откос измеряется указанной разностью уровней, под его воздействием происходит выпор грунта у основания откоса с последующим его оползанием.
Устойчивость откосов каналов зависит от связности грунта, в котором проходит канал, и степени его увлажнения. Сырые откосы быстрее оползают, чем сухие. В пылеватых грунтах, тонкозернистых песках, сильно разложившемся торфе и сапропеле откосы всегда неустойчивы. Они неустойчивы и в том случае, если эти грунты присутствуют даже в виде тонких прослоев.
Наиболее радикальные методы борьбы с оползанием откосов — устройство каналов с более пологими откосами, которые не разрушались бы в самых неблагоприятных условиях работы; крепление откосов на всем их протяжении. Однако это ведет к снижению коэффициента земельного использования и к неоправданному повышению стоимости систем. Поэтому предусматривают ряд мероприятий по повышению устойчивости откосов.
Форма поперечного сечения каналов может быть трапецеидальной и параболической. Преимущество параболического сечения состоит в том, что заложение откосов у них переменное: уменьшается от дна к бровке. Благодаря этому в нижней части канала, где грунт находится в водонасыщенном состоянии и наименее устойчивый, откос пологий; в верхней же части, где грунт не насыщен водой и устойчив, откос крутой.
В устойчивых грунтах откосы каналов крепят засевом трав или одерновкой. Залужение откосов позволяет создавать скорости воды в канале до 1…1,5 м/с. Применяют травяные и армированные стекловолокном ковры. В неустойчивых грунтах для крепления нижней части откосов и дна используют хворостяной плетень, плиты из пористого бетона, железобетона, керамзитобетона, бетонные решетчатые плиты, пористые лотки и другие материалы, фильтрующие синтетические ткани и др. Для защиты откосов от разрушения давлением воды применяют также приоткосный дренаж, закладываемый параллельно магистральному каналу. Выбор того или иного типа крепления зависит от местных условий.