Гидротехнические сооружения на оврагах

Вершинные водосбросные сооружения служат для безопасного сброса воды через вершину на дно оврага. Они создаются в тех случаях, когда система водорегулирующих мероприятий на водосборе оказывается неэффективной или не может быть применена, а также при приближении вершины оврага к зданиям или сооружениям.

Выделяют три типа вершинных водосбросных сооружений:

• • быстроток — гидротехническое сооружение, проводящее воду с большой скоростью по каналу или лотку, устраиваемым с большим уклоном (рис. 8.14, а);
• • перепад — гидротехническое сооружение, выполненное в виде ступеней для сосредоточенного падения воды на канале (рис. 8.14, б);
• • консоль — гидротехническое сооружение, в котором поток воды вначале движется по его дну, а затем свободно падает по воздуху на неукрепленный грунт (рис. 8.14, в).

Рис. 8.14. Схема головных овражных сооружений:

а — быстроток; б — двухступенчатый перепад; в — консоль

Вершинные сооружения строят из разных материалов. Срок службы их зависит в основном от строительного материала. Плетневые и фашинные (из связок прутьев) служат 3—7 лет, деревянные — 10 лет, каменные и бетонные — 30—40 лет. Долговечность плетневых и фашинных сооружений зависит от качества растительного материала, лучшим из которых является кустарниковая ива. Живые ивовые прутья после укладки могут прорастать и надолго закреплять вершину. Очень удобны и экономичны сооружения из сборного железобетона, детали которых либо специально изготавливают на заводах, либо заимствуют из ассортимента, применяемого в дорожном и мелиоративном строительстве.

Вершинные сооружения рассчитывают на пропуск расходов от 0,1 м3/с (плетневые) до нескольких кубометров в секунду (деревянные, каменные, бетонные).

Вершинные сооружения строят на материковом грунте, построение их на насыпи не допускается.

Выбор вида вершинного сооружения определяется:

• • глубиной обрыва в вершине оврага;
• • водопрочностью грунтов;
• • глубиной залегания грунтовых вод.

На глубоких оврагах целесообразно делать быстротоки или консоли; перепады оказываются слишком дорогими, так как на их изготовление идет много материала. При близком залегании грунтовых вод лучше делать легкие сооружения (консоли и быстротоки). Однако консоли очень требовательны к грунтам; на маловодопрочных грунтах существует угроза подмыва опоры при увеличении воронки размыва. В связи с этим разработана конструкция висячей консоли.

Наиболее распространенными вершинными сооружениями являются быстротоки. Они состоят из входной части, принимающей поток и направляющей его в сооружение; собственно быстротока — лотка, наклоненного под углом 10—15°; водобойной части — водобойного колодца для гашения энергии потока. За ним следует укрепленное камнем дно — рисберма.

Донные сооружения (запруды) создают после укрепления вершины оврага для предотвращения дальнейшего углубления дна. При отсутствии донных сооружений очень вероятен подмыв и разрушение вершинных сооружений.

Запруды обычно строят в привершинной части оврага, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта.

Количество запруд (п) рассчитывают по формуле

где Н — разность высотных отметок начальной и конечной точек укрепляемого русла; 10 — уклон, при котором русло не размывается (/0 =

= 0,005 — для песчаных грунтов; /0 = 0,008 — для суглинистых; /0 = = 0,010 — для глинистых); L — расстояние между запрудами, м; h — проектная высота запруды, зависящая от используемого материала, м. Расстояние между запрудами вдоль русла L определяют по формуле

где I — уклон русла оврага.

Запруды делают из тех же материалов, что и вершинные сооружения. Часто для этих целей используют также старые автомобильные шины, проволоку и т. д.

Однорядные запруды делают высотой до 0,5 м, двухрядные плетневые и деревянные — до 1 м, каменные — до 1,5 м и бетонные — до 2,5 м.

Овраги глубиной от 2 до 7 м можно перегораживать также земляными плотинами и перемычками, насыпаемыми бульдозером поперек оврага на 0,5 м выше его бровки на расстоянии 20—30 м друг от друга. Откосы плотин впоследствии обсаживают деревьями.

Плетневые запруды относятся к категории живых запруд, так как в последующем образуют ряды растущих деревьев (рис. 8.15). Плетневые запруды просты по устройству и эффективны в работе для большинства оврагов с небольшими водосборными площадями.

Рис. 8.15. Плетневая запруда:

В — ширина запруды на уровне ее строительной высоты в средней, пониженной, части; Вг — общая ширина запруды

Для устройства плетневых запруд поперек оврага роют траншею шириной 0,2—0,3 м и глубиной 0,5 м, которая врезается в откосы оврага или промоины не менее чем на 1 м, устанавливают в траншею плетень, а затем засыпают грунт, уплотняя его послойно.

Для пропуска воды через середину запруды устраивают стрелку прогиба в вертикальной плоскости от 0,17 до 0,1 ширины запруды В на уровне ее строительной высоты в средней, пониженной, части. При русле шириной более 1 м плетневым запрудам для большей устойчивости придают стрелку прогиба и в горизонтальной плоскости. Она составляет 0,125—0,10 общей ширины запруды Вг (рис. 8.15). Со стороны вершины оврага перед плетнем насыпают земляной вал шириной поверху 0,5 м с откосом 1 : 2. Водобойную площадку укрепляют хворостом, фашинами (скрепленными пучками хвороста диаметром 0,5—0,6 м) или каменной наброской.

Засыпка оврагов и выполаживание их откосов. Недостатком изложенных выше гидротехнических методов защиты почв от линейных форм эрозии является то, что они направлены лишь на приостановление их роста и не решают вопроса использования заовраженной территории. Более того, их осуществление требует чаще всего больших затрат, дополнительного отчуждения земель и исключения их из интенсивного хозяйственного использования.

Наиболее радикальным методом борьбы с линейными формами эрозии является их полная засыпка. Водороины глубиной до 50 см уничтожают вспашкой всвал вдоль размыва и последующей обработкой поперек склона. Более глубокие размывы заравнивают бульдозером. Овраги, расположенные по берегам рек и водохранилищ, можно заполнять материалом, подаваемым в виде пульпы землесосными снарядами при очистке этих объектов (такой опыт осуществлен в Волгограде). В городах овраги можно засыпать городским и строительным мусором.

Более часто применяется выполаживание откосов небольших оврагов до тракторопроходимых уклонов. Если после ликвидации оврага предусмотрено использовать межовражные участки под пашню, крутизна выположенных откосов не должна превышать 10°, а дно необходимо засеять многолетними травами. Если овраг размещается на склоне с многолетними насаждениями, то проектный уклон целесообразно принимать равным крутизне прилегающих склонов (10—15°). При использовании участка с оврагом под сплошное облесение и залужение проектная крутизна выполаживаемых откосов может быть 15—20°. С уменьшением угла наклона выположенных откосов возрастает объем земляных работ.

При выполаживании откосов важно сохранить верхний гумусированный слой почвы. Для этого перед планировкой с полосы, прилегающей к оврагу, срезают гумусовый слой почвы и перемещают его в сторону от оврага. Затем производят выполаживание откосов и разравнивание плодородного слоя почвы по поверхности откосов. При этом возрастает объем работы, так как один и тот же слой почвы вначале перемещают вверх по склону, а потом вниз.

В настоящее время предложен метод, позволяющий сохранить плодородный слой почвы без существенного увеличения объема работ (Рожков, 1981). Овраг, начиная от устья, разбивают на участки (рис. 8.16).

Бульдозером срезают землю и перемещают ее в овраг на первом участке сначала с одной стороны, затем с другой. После этого срезают гумусовый слой со второго участка и распределяют его по поверхности первого. Затем бульдозером выполаживают откосы на втором участке и покрывают его гумусовым слоем с третьего участка. В дальнейшем принцип работы на других рабочих участках остается таким же, как и на втором участке. Последний, привершинный, участок покрывают гумусовым слоем, взятым из-под основания водоотводной канавы или вала, сооружаемого выше вершины оврага для перехвата поверхностного стока.

Рис. 8.16. Схема выполаживания откосов оврага с сохранением на поверхности плодородного слоя почвы:

I—V — последовательность операций; 1—5 — номера рабочих участков; 1а — поперечный профиль оврага до выполаживания; 2а, За — то же после срезания и перемещения гумусированного слоя на рабочие участки (1в, 2в); 16, 26 — профиль после срезания и перемещения породы в овраг;

А — гумусированный слой почвы; Б — почвообразующая порода;

—» направление работы бульдозера

Этот метод успешно применяется на оврагах глубиной не более 5—6 м с небольшой водосборной площадью, прорезающих рыхлые породы.

Авторы: Кузнецов Михаил, Глазунов Геннадий