Регулирование русла водоприемника
Основными целями регулирования водоемов и водотоков, исходя из мелиоративных требований, являются понижение уровней воды в них и увеличение водопропускной способности в расчетные (критические) периоды работы осушительной системы. Эти цели могут быть достигнуты двумя путями: регулированием русла водоприемника и разгрузкой водоприемника от излишней воды.
Мероприятия по регулированию русла водоприемника:
1) увеличение поперечного сечения русла углублением и уширением;
2) увеличение уклона и скоростей движения воды путем спрямления реки;
3) увеличение пропускной способности реки с помощью очистки русла от растительности и мусора;
4) придание речному потоку равномерного движения с помощью выправительных работ;
5) устранение местных подпоров на реке ликвидацией мелких плотин и заколов или переводом режима работы водохранилищ на благоприятный для мелиорации график;
6) снижение уровня воды в озере за счет частичного спуска;
7) ограждение водоприемника от нагонных течений моря дамбами со шлюзами, оборудованными автоматическими водовыпусками.
Наиболее распространенные способы регулирования — углубление, расширение, спрямление, выправление и очистка русла.
Очистка русла водоприемника — наиболее простая операция. Каждый закол или яз, выполненный в виде плетня в русле реки, вызывает подъем уровня воды по крайней мере на 10…20 см. При массовом их сооружении уровень воды в реке может подтопить каналы и прилегающие пойменные земли. Зарастание русла кустарниково-древесной растительностью, засорение деловой древесиной (особенно на лесосплавных реках), хворостом и корягами не только уменьшает поперечное сечение русла, но и во много раз увеличивает его коэффициент шероховатости. В результате уровень воды в реке повышается.
Для очистки водоприемников от растительности применяют смонтированные на моторных лодках и понтонах косилки, а для удаления хлама используют экскаваторы со специальными ковшами, крупные камни дробят взрывами. Иногда одной очистки русла, включая устранение подпоров, достаточно для регулирования реки. При недостатке проводят углубление и расширение русла, а также его спрямление.
Углубление и расширение русла проводят на реках со слабо выраженной извилистостью, когда необходимо небольшое понижение уровней воды.
Углубление предпочтительнее уширения русла, так как оно приближает его к гидравлически выгоднейшему сечению. Однако это не всегда удается, так как углубление лимитируется положением местного базиса эрозии: нельзя заглублять реку ниже дна реки, в которую она впадает. Например, заглубление реки Яхромы в Московской области потребовало углубления русла реки Сестры — ее водоприемника. Дальнейшее заглубление немыслимо, ибо для этого необходимо понижение уровня Иваньковского водохранилища (Московского моря).
При углублении и расширении русла исходят из существующего поперечного сечения с максимальным сохранением устойчивых задернованных откосов. Если русло распластанное и есть возможность углубить его, то обязательно сохраняют устойчивые откосы. Если такой возможности нет, русло уширяют с двух сторон или с одного берега. Наиболее распространен способ регулирования, основанный на одновременном углублении и уширении русла.
В зависимости от размеров реки и объемов работы выполняют сухопутными плавучими экскаваторами или с помощью средств гидромеханизации (землесосные установки, землечерпалки).
Спрямление русла проводят на извилистых участках реки с недостаточными уклонами и скоростями движения воды. Все реки, особенно протекающие на равнинах, имеют сильно извилистое русло. Коэффициент их извилистости (под ним понимают отношение длины реки к расстоянию между началом и концом участка реки по прямой) нередко достигает 3…5. Если бы реку удалось полностью спрямить, то значительно (в данном случае в 3…5 раз) увеличился бы ее уклон.
Существуют разные способы спрямления реки, которые применяют в зависимости от извилистости и размеров естественного и проектного русла, характера его слагающих грунтов.
Если русло образует много мелких излучин и размеры его небольшие, то новое русло проектируют по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов, не считаясь с положением существующего.
Если русло сильно извилистое и отдельные участки его имеют значительные размеры, спрямляют наиболее крупные излучины, устраивая короткие прокопы. В этом случае уменьшается объем земляных работ по регулированию. Однако это не всегда дает ожидаемый эффект, так как уклоны увеличиваются только на отдельных участках, а ниже их происходит заиление русла. Более эффективны решительные спрямления. В этом случае сразу удается исключить из реки крупные излучины.
Спрямления сопрягают с участками старого русла одной плавно изогнутой кривой с радиусом не менее (3…5)В, где В — средняя ширина русла поверху.
Спрямления проводят только в устойчивых грунтах, при этом по возможности не пересекают прирусловые валы, сложенные песками. Спрямления не должны выходить в пределы притеррасной поймы, сложенной малоустойчивыми грунтами (сильно разложившийся торф, сапропель) и тем более за пределы поймы. Трассы спрямлений рек не должны пересекать озер. Если невозможно провести спрямление в обход озера, то в целях защиты примыкающих к озеру участков реки от заиления и образования баров предусматривают специальные мероприятия.
При спрямлении рек участки старого русла, исключенные из реки, засыпают, если они не нужны для хозяйственных целей. При недостатке местного грунта засыпку проводят на 0,3…0,5 м выше бытового уровня, а с верховой стороны старого русла устраивают перемычку. С низовой стороны перемычку не делают, в результате исключенное русло превращается в своеобразный отстойник и постепенно оно заилится.
Спрямление рек проводят экскаваторами, скреперами и землесосными установками. Вынимаемый грунт используют для отсыпки насыпей дорог, защитных дамб, перемычек и засыпки староречий.