47 Методичні вказівки з розробки протиерозійних заходів при дипломному і курсовому проектуванні

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет водного господарства

та природокористування

Кафедра природооблаштування та гідромеліорацій

071-47

Методичні вказівки

з розробки протиерозійних заходів при дипломному

і курсовому проектуванні

(спеціальності 7.092602, 8.092602 “Гідромеліорація”

денної та заочної форми навчання)

Затверджено на засіданні

методичної комісії

за напрямом

підготовки 7.092602, 8.092602

“Гідромеліорація”

Протокол №__від __ ___2013р.

Рівне-2013

Методичні вказівки з розробки протиерозійних заходів при дипломному і курсовому проектуванні (спеціальності 7.092602, 8.092602 “Гідромеліорація” денної та заочної форми навчання) А.М. Рокочинський, ……..- Рівне: НУВГП, 2013. - 27 с.

Упорядники:

А. М. Рокочинський, д.т.н., професор, завідувач кафедри прородооблаштування та гідромеліорацій

Відповідальний за випуск: А. М. Рокочинський, д.т.н., професор, завідувач кафедри прородооблаштування та гідромеліорацій

Зміст

Вступ

1. Особливості гідротехнічних протиерозійних споруд ……………………………………………………………………...

2.Вихідні дані (гідрографічні характеристики)…………………

3.Визначення розрахункових гідрологічних характеристик…..

3.1.Розрахунок максимальних шарів і обсягів стоку дощових паводків……………………………………………………………

3.2. Розрахунок максимальних шарів і обсягів стоку води за період весняної повені……………………………………………

З.З. Розрахунок змиву ґрунтів зі схилів…………………………

3.4. Розрахунок максимальних витрат поверхневого стоку……………..................................................................................

3.4.1. Розрахунок максимальних витрат води дощових паводків………………………………………………………………….

3.4.2. Розрахунок максимальних витрат води за період весняної повені………………………………………………………….

4. Розрахунок параметрів водозатримувальних валів…………..

4.1.Загальні положення…………………………………………...

4.2.Конструкція валів-канав і їх розміщення …………………..

4.3. Розрахунок водозатримувальних валів-канави…………….

4.4. Розрахунок водо обходу……………………………………..

5.Донні споруди…………………………………………………..

6.Розпилювачі стоку ……………………………………………..

7. Водонаправляючі і водовідвідні вали-канави……………….

8.Лісомеліоративні протиерозійні заходи ………………………

9.Контрольні питання…………………………………………….

10. Література…………………………………………………….

11. Додатки………………………………………………………...

Вступ

1.Особливості гідротехнічних протиерозійних споруд

На території УРСР налічується 11,5 млн. га ерозійних земель, або 26% площі земель, що використовуються в сільському господарстві. Ерозійні процеси сильно розвинені в басейнах річок південних областей України.

Поряд зі змивом ґрунтів (площинна ерозія) величезної шкоди приносять яри (лінійна ерозія), загальна площа яких складає більше 310 тис. га і щорічно зростає в середньому на I. .. 2%, а в деяких районах на 5 ... 6%.

Внаслідок ерозійних процесів продуктами змиву ґрунту занесені долини і русла багатьох річок, ставки і водосховища обміліли, знизилася їх продуктивність, а мілководді сприяє появі малярійних комарів.

При проектуванні заходів по боротьбі зі змивом ґрунтів і, зокрема, по боротьбі з яроутвореннями, слід виходити з необхідності комплексного вирішення цієї проблеми, що дозволяє застосувати найбільш ефективні способи регулювання руйнівного стоку.

Такими заходами є:

а) організаційно-господарські - тобто правильна організація території господарства, доцільне розміщення мережі доріг і скотопрогонів, служб і ферм, проведення суворого господарського режиму на площах зайнятих лісом, пасовищами, сінокосами і т.д.;

б) агротехнічні - впровадження протиерозійних сівозмін, а також спеціальної агротехніки, спрямованої на затримання стоку на полях, снігозатримання і т.д.;

в) гідротехнічні - створення системи розпилювачів, водозатримуючих і водовідвідних валів і в необхідних випадках водоскидних споруд (швидкотоків, перепадів, консольних скидів та інше), донних споруд у вигляді загат, засипка і ярів і т.д.

г) лісомеліоративні - створення раціональної мережі захисних лісових полос на водозборі і прибережній частині, залісення берегів, укосів і дна ярів та балок, створення плодово-ягідних насаджень і технічних плантацій, залісення в господарстві земель, залуження схилів і т.д.

Позитивні результати щодо попередження процесів водної ерозії ґрунтів дає поєднання агротехнічних і лісомеліоративних заходів з гідротехнічними, за допомогою пристрою систем водозатримуючих валів і водонапрямних споруд на схилах водозборів, водоскидних і донних споруд, які сприяють затриманню стояка і змиву ґрунту на полях і безпечного скидання води на дно ярів і балок.

Гідротехнічні противоерозійні споруди, вживані для захисту ґрунтів від водної ерозії і закріплення ярів, розділяються на водозатримуючі, водонапрямні, водоскидні і донні.

До водозатримуючих відносять водозатримуючі вали і тераси, до водонапрямних - водонапрямні вали і нагірні канави, вали-розпилювачі і канави-розпилювачі, до водоскидних - швидкотоки, перепади, шахтні та трубчасті водоскиди, до донних - загати, донні перепади і пороги.

Водозатримуючі споруди застосовуються для затримання поверхневого стоку, що надходить в яри, балки і на круті ділянки схилів, а також для затримання продуктів змиву ґрунту зі схилів.

Водозатримуючі вали-канави висотою до 2,0 м відноситься до V класу капітальності споруди і розраховуються на максимальний сток ймовірністю перевищення P=10%.

2. Вихідні дані до проектування противоерозійних споруд (гідрографічні характеристики):

а) топографічний план масштабу 1:2000 з перерізом горизонталей через 1 м, а при складному рельєфі - через 0,5 м із зображенням в масштабі 1:1000;

б) площа водозбору F км і довжина водостоку L км знаходяться шляхом заміру в натурі (для схилів), за планами і аерофотознімками (для малих річок і струмків);

в) довжина схилу L; для водозборів площею , обчислюється за формулою:

(1)

г) середньозважений ухил водотоку %;

д) середній ухил схилів % визначається за картами або планами в горизонталях, у напрямку найбільшого ухилу схилів як середнє арифметичне з декількох (5…10) визначаються за формулою:

, (2)

де:

- вертикальна відстань (крок) між суміжними горизонталі, м;

- сума довжин всіх горизонталей а межах басейну, км.

Переклад розмірності ухилів з градусів в проміле наведено нижче:

Таблиця 2.1

градус	1	2	3	4	5	6
проміле %	17,5	34,9	52,4	70,0	87,5	105
	0,0175	0,0349	0,0524	0,07	0,0875	0,105

(1 проміль = 1000 і)

е) залежність% і заболоченість водозбору%, тобто площі лісів та боліт у відсотках від усієї площі водозбору визначаються по картам масштабу 1:100000 і крупніше або вказується у завданні на проектування;

ж) ґрунти, що складають поверхню водозбору;

з) тип річкової мережі на схилі:

I - при F<0,05 км2, L<0,1км;

II - при F =0,05 ...0.25 км2, L=0,1…0,3 км;

III - при F= 0,26... 2,0 км2 , L=0,31…2,0 км;

і) агротехнічний фон приймається по сівозміні, встановленому для даного господарства;

ї) щільність ґрунтут/м3;

л) призначення розрахункової ймовірності перевищення максимальних витрат та об'ємів води слід проводити за таблицею 2.2.

Таблиця 2.2

Розрахункова ймовірність перевищення максимальних витрат та об'ємів води, яка приймається при проектуванні протиерозійних гідротехнічних спорудах

Умови використання гідротехнічних споруд та їх характеристика

Клас капіталь-

ності споруд

Розрахункова вірогідність перевищення ,

Максималь

ні витрати

Максима-

льний об’єм

Водозатримуючі, водоскидні і донні споруди, які мають тимчасовий характер робіт:

1. Водозатримуючі вали-канави висотою до 2,0 м.

2. Вали-тераси при крутизні схилів до 200С.

3. Водовідвідні та водопідводні вали-канави, нагорні канави-розпилювачі стоку і подібні їм споруди на витрати від 0,1 до 1,0 м3/с.

4. Протиерозійні пруди, утворені земляними греблями в вершинах ярів.

5. Водообходи водозатримуючих валів і греблі.

6. Водоскидні споруди з перепадом до 5,0 м на витрати до 1,0 м3/с.

7. Водонаправлюючі споруди на витрати до 0,1 м3/с донні споруди (запруди, полузапруди, донні перепади і пороги) висотою до 1,0 м.

3. Визначення розрахункових гідрологічних характеристик

Водозатримуючим валом повинен затриматися сумарний об’єм ливневого (Wp%ливн ) або за період весняної повені (Wp%вес ) стоку (більшого з них (Wp%макс ) і змитого ґрунту (Ws ) за період ротації сівозміни.

, м3 (3)
3.1. Розрахунок максимальних шарів і обсягів стоку дощових паводків

Максимальний обсяг зливового стоку зі схилів може бути визначений по формулі:

, м3 (4)

де:

Wp%ливн - обсяг зливового стоку ймовірністю перевищення Р%,м3

1000 - коефіцієнт розмірності;

F- площа водозбору, км2;

h p%ливн - шар зливового стоку ймовірністю перевищення який на водозборах лісової зони площею F<50 км2 і на водозборах лісостепової та степової зон при площі I< F < 50 км2 визначається по формулі:

, мм (5)

Шар зливового стоку ймовірністю перевищення P% на водозборах степовій і лісостеповій зоні при площі водозбору F≤1,0км2 визначають по формулі:

, мм (6)

де:

ψ(τ) – коефіцієнт редукції зменшення шару опадів, які залежать від характеру водозбору при тривалості стоку τ =150 хв., визначається по таблиці 3.1;

H1% - добова норма опадів ймовірністю перевищення P% , визначається по карті ( додаток 6);

φ1 – об’ємний коефіцієнт стоку визначається по аналогу з визначеними водозборами або при відсутності аналогів – по таблиці 3.2;

χp% - перехідний коефіцієнт від ймовірністю перевищення P% до другої ймовірності, яка визначається по таблиці 3.3 і додатком 7.

Таблиця 3.1

Коефіцієнт редукції опадів ψ(τ) при тривалості часу

опадів τ =150 хв.

Номер району по карті додаток 9	Райони опосередкованих кривих редукції опадів	ψ(τ)
3	Рівнинні області заходу і центру ЕТС	0,65
3а	Рівнинні області України	0,70
4	Вершини ЕТС, західний схил Уралу.	0,73
4а	Схід України, низ річки Волги і Дону, Південний Крим	0,74
5	Навітряні схили вершини ЕТС і північний Кавказ	0,79

Вставити таблицю 3.2 (альбомна набрана)

Таблиця 3.3

Перехідні коефіцієнти від витрати ймовірності перевищення

Р = 1% до витрат інших ймовірностей перевищення

Номер району по карті додатку 7	Площа водозбору F, км2	Коефіцієнт χp% для переходу від ймовірності перевищення Р = 1% до розрахункового ймовірності Р %, рівним
		1	2	5	10	25
І	>0	1,00	0,87	0,69	0,55	0,36
ІІ	<1,0 1-10	1,00 1,00	0,74 0,77	0,46 0,50	0,30 0,34	0,12 0,15
ІІІ	<1,0 1-10	1,00 1,00	0,72 0,72	0,40 0,40	0,23 0,23	0,08 0,08

3.2. Розрахунок максимальних шарів і об’ємів стоку води за період весняного повені

Об’єм стоку води за період весняної повені визначаємо по формулі:

, м3 (7)

де:

Wвесp% - об’єм весняного стоку ймовірністю перевищення P%, м3 ;

1000 – коефіцієнт розмірності;

F - площа водозбору, км2 ;

hвесp% - шар стоку за період весняної повені ймовірністю P%, яку необхідно вирахувати по формулі:

, мм (8)

де:

h1% - шар стоку за період весняної повені ймовірність перевищення Р = 1% визначається по карті (додаток 10);

c і b - коефіцієнти переходу від шару стоку за період весняної повені ймовірністю перевищення Р = 1% до шарів стоку інших ймовірностей перевищення визначається за таблицею 3,4;

δл - коефіцієнт, що враховує зниження шару стоку за період весняної повені внаслідок залісненості водозбору, при Р<50% визначається за формулою:

(9)

де:

fл - залісненість водозбору, % за завданням;

К - коефіцієнт, що враховує вплив видів оранки на добовий шар стоку і шар стоку за період весняного водопілля, приймається рівним:

для оранки поперек схилу 0,8;

для оранки вздовж схилу, багаторічної поклади 1,2;

для випасаючих покладів, цілини 1,3.

Таблиця 3.4

Значення коефіцієнтів c і b для переходу від ймовірності перевищення Р = 1% до розрахункових ймовірностей Р %

Природна

зона

Параметри

формули

Розрахункова ймовірність перевищення Р %

Лісна

1,0

0,85

0,81

0,69

0,62

Лісостепова і степова

1,0

0,83

0,78

0,66

0,59

Вводиться тільки при площах водозборів і схилів F <0,05км2 з урахуванням процентного співвідношення розораної площі до загальної площі водозбору. При F> 0,05 км2 значення К приймається рівним одиниці.

κЭ - коефіцієнт урахування впливу експозиції схилів, визначається наближено по таблицях 3.5. і додатком 8.

Таблиця 3.5

Значення коефіцієнтів урахування впливу

експозиції схилів

Номер району по карті додаток 8

Експозиція схилів

κЭ

І,ІІ,ІІІ,ІУ,У,УІ

УІІІ,ХІІІ

Схід, південний схід і північний захід

північ, північний схід і захід

південь і південний захід

0,7……0,8

0,9……1,0

1,2

УІІ,ХІ,Х,ХІІ,

ХУІІІ

Захід, південний захід і північний схід

північ, північний захід і схід

південь і південний схід

0,7……0,8

0,9……1,0

1,2

ІХ,ХУ,ХУІ,ХІУ,

ХУІІ

Південь, південний захід і північний захід

північ, захід і південний схід і північний схід

схід і північний схід

0,7……0,8

0,9……1,0

1,2

3.3.Розрахунок змиву ґрунтів зі схилів

Об’єм змитого ґрунту за період ротації сівозміни визначаємо за формулою:

, м3 (10)

де:

ρ - щільність ґрунту т/м3, за завданням;

Т - розрахунковий період роботи споруди, приймається рівним періоду ротації сівообороту (10 років);

F - площа водозбору, км2;

Ms - середній за період сівозміни модуль річного стоку наносів, т/га; він складається з модулів стоку наносів за період весняної повені ( Ms весp% ) і за дощовий період ( Ms ливp% )

, т/га (11)

де:

Ms весp% - модуль стоку насосу ймовірністю перевищення Р = 1% за період весняного водопілля, який визначається за формулою:

, т / га (12)

Ms ливp% - модуль стоку, насосу ймовірністю перевищення Р = 1% за період дощового паводку, який визначається за формулою:

, т / га (13)

У формулах 12 і 13 величини hвесp% hливp%визначені вище за формулами 8, 5 і 6.

a, n, d - параметри, що залежать від типу річкової мережі на схилі і типу грунтів, приймаються за таблицями 3.6, 3.7, 3.8.

Таблиця 3.6

Значення параметрів a і n

Агротехнічний

фон

Тип грунту

Тип мережі струмків (на схилах)

Зяб

Підзолисті,

світлі опідзолені

лісостепні і світлокаштанові

ІІ

ІІІ

3,0 10-4

3,2 10-2

1,2

1,0

1,2

1,1

Зяб

Опідзолені, лісостепні вищелочені і темнокаштанові

ІІ

ІІІ

3,0 10-4

3,0 10-3

4,0 10-2

1,0

1,6

1,2

Зяб

Чорноземи потужні і звичайні

ІІ

ІІІ

3,0 10-4

6,3 10-4

1,1 10-2

1,0

1,8

1,3

Таблиця 3.7

Значення параметрів a і n

Агротехнічний фон

Тип мережі струмків

(на схилах)

Багатолітні поклади

ІІ

ІІІ

4,6 10-7

3,8 10-5

3,8 10-4

1,6

Багатолітні трави

ІІ

ІІІ

2,8 10-6

2,3 10-4

2,3 10-3

1,4

Озимина

ІІ

ІІІ

4,2 10-6

3,5 10-4

3,5 10-3

1,4

Стерня

ІІ

ІІІ

1,1 10-5

9,3 10-4

7,2 10-3

1,3

Таблиця 3.8

Значення параметрів d1

Агротехнічний

фон

Тип мережі струмків

(на схилах)

Густопокровні:багаторічні поклади, багаторічні та однорічні трави, зернові (озимі та ярові)

І,ІІ,ІІІ

3,0 10-3

Просапні культури: картопля, буряк, кукурудза

та інше

І,ІІ

ІІІ

0,5

4,9

Пар

І,ІІ

ІІІ

1,4

7,0

d-коефіцієнт, який враховує вплив агротехнічного фону за попередній рік на змив ґрунту, визначається за таблицею 3.9.

Таблиця 3.9

Значення коефіцієнта d для зябу, озимини, стерні, пара та просапні культур

Попередній агротехнічний фон	Коефіцієнт d в формулах 12,13
Пар, зяб, просапні (картопля, буряк, кукурудза та інше)	1,0
Зернові (ярі,озимі)	0,9
Багаторічні трави	0,8

k1 - коефіцієнт, що враховує крутизну схилу; при Iск>100%

k1=0,01 Iск, при Iск>100% приймається рівним одиниці

Переклад розмірності ухилів з градусів в промилі наведено на сторінці 4.

3.4.Розрахунок максимальних витрат поверхневого стоку

Максимальна витрата поверхневого стоку розраховується у відповідних з прийнятим у розрахунках (формула 3) видом максимального стоку та його забезпеченістю.

При Wρ%max =Wливнρ%вес визначаємо Q ливнρ%

а при Wρ%max =Wвеснρ%вес визначаємо Q веснρ%

3.4.1. Розрахунок максимальних витрат води дощових паводків

Максимальні витрати води дощових паводків ймовірністю перевищення Р% слід обчислюється за формулою:

, м3/с (14)

де:

H1%- добовий шар опадів ймовірністю перевищення Р = 1%, визначається за картою (додаток 6);

φ - коефіцієнт стоку визначається за таблицею 3.2. в залежності від категорії ґрунтів, добового шару опадів H1% і площі водозбору F;ё

λρ%1- перехідний коефіцієнт від витрати ймовірністю перевищення Р = 1% до витрат інших ймовірностей перевищення визначається за таблицею 3.3. і додатком 7;

F - площа водозбору, км2 ;

A1%- максимальний модуль дощового стоку (при δ = 1) виражений в частках від φH1%

(15)

Максимальний модуль стоку визначається за таблицею 3.10 в залежності від:

а) гідроморфометричних характеристик русла Фр;

б) часу схилового добігання τск;

в) району типової кривої редукції опадів.

Таблиця 3.10

Максимальний модуль дощового стоку A1% в долях від похідної φH1% при Φρ=0

№ району по карті додаток 9	Час схилового добігання	Значення A1% при гідроморфометричному параметрі русла Φρ=0
5,5а	10 30 60 100	0,53 0,35 0,19 0,12
4,4а	10 30 60 100	0,52 0,27 0,17 0,11
3,3а	10 30 60 100	0,45 0,25 0,16 0,11

Таблиця 3.11

Значення коефіцієнта m, який враховує шорсткість русла

Категорія русла	Характеристика русла і пойми в середньому по всій довжині річки від витоку до замикаючого стоку	Коефіцієнт m
1	Русла періодичних водотоків (сухих лігв) в відносно сприятливих умовах	11,0
2	Періодичні водотоки, які несуть під час паводка значну кількість наносів з крупногалечним або покритим рослинністю руслом	9,0
3	Русла періодичних водотоків, сильно засмічені і хвилясті	7,0

Данні таблиці 3.11 використовують при визначені гідроморфометричної характеристики русла Фр при великих площах водозбору, тоді Фр>0.

Для найдрібнішої річкової мережі з неясно вираженими тальвегами значення гідроморфометричної характеристики русла можна прийняти рівним нулю (Фр = 0).

Час схилового добігання τск, встановлюється за таблицею 3.12. в залежності від гідроморфометричної характеристики схилу Фск і району по карті додатка 9.

Гідроморфометрична характеристика схилу визначається за формулою:

(16)

де:

l - середня довжина схилу, км;

m1 - коефіцієнт, що враховує шорсткість схилів, приймається за таблицею 3.13;

Iск - середній ухил схилу,% .

Якщо значення часу схилового добігання τск менше 10 хвилин, то значення максимального модуля дощового стоку А1%, користуючись таблицею 3.10, беремо при τ = 10 хв.

Таблиця 3.12

Значення часу схилового добігання τск в залежності від гідроморфометричної характеристики схилу Φск і району

Гідроморфометрична характеристика схилу Φск

Значення τск(хв.) для районів, які відповідають розміщенню на карті додаток 9

5;5а

4;4а

3;3а

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

6,0

2,3

5,0

8,0

11,0

15,0

19,0

28,0

39,0

53,0

2,3

5,2

8,0

11,0

15,0

20,0

30,0

43,0

58,0

2,7

5,3

8,5

12,0

17,0

22,0

34,0

47,0

62,0

Таблиця 3.13

Значення коефіцієнта m1, який враховує шорсткість русла

Характеристика поверхні схилів	Коефіцієнт m1, який враховує шорсткість схилів
	рідко зустріча- ється або відсутній	звичайний	густий
Поверхня, яка оброблена зяблевою оранкою на глибину до 20 см, оранка уподовж схилів, багаторічні поклади	0,30	0,25	0,20
Поверхня, яка оброблена зяблевою оранкою на глибину більше 20 см, оранка поперек схилів	0,20	0,15	0,10

3.4.2.Розрахунок максимальних витрат води за період весняної повені

Для розрахунку максимальних витрат води за період весняної повені за відсутності морфометричних характеристик басейну допускається застосовувати формулу:

(17)

де:

Qвеср% - максимальна витрата за період весняної повені ймовірністю перевищення Р %;

0,28 - коефіцієнт розмірності;

aр% максимальна годинна інтенсивність водовіддачі мм/год - визначається по картах (додаток 11).

Величини aр% наведені для безлісих водозборів при середній розораності, складової в лісовій зоні 40 ... 50%, у лісостеповій та степовій 70 ... 80%. Значення aр%= a1% використовуються для розрахунків максимальних витрат ймовірністю перевищення Р≤25%.

φ- коефіцієнт редукції, що враховує зниження максимального модуля стоку із збільшенням площі водозбору - визначається за таблицею 3.14.

Таблиця 3.14

Значення коефіцієнта редукції φ при різних величинах площі водозбору

F км2	φ	F км2	φ	F км2	φ
≤0,01	1,00	1,0	0,90	30,0	0,68
0,05	0,98	5,0	0,83	40,0	0,64
0,10	0,95	10,0	0,76	50,0	0,60
0,50	0,91	20,0	0,70

δ1- коефіцієнт, що враховує зниження максимальної годинної інтенсивності водовіддачі внаслідок заболоченості водозбору - визначається за формулою:

, (18)

де:

f б- заболоченість водозбору, %

δ1л - коефіцієнт, що враховує зниження максимальних годинної інтенсивності водовіддачі внаслідок залісненості водозбору, при Р≤50%

(19)

де :

f л - залісненій водозбору,%;

Залісненість водозбору менше 5% при розрахунках максимальних витрат не враховується.

δп - коефіцієнт, що враховує грунт, який слід приймати рівним:

- для суглинків, сірих лісових ґрунтів, дерново-підзолистих, змитих чорноземів на суглинках -1,3;

- для потужних чорноземів, карбонатних ґрунтів, лісу -1,0;

- для супісків, бурих ґрунтів, супіщаних і піщаних сіроземів -0,8.

κ - коефіцієнт, що враховує вплив видів оранки на максимальну годинну інтенсивність водовіддача - приймається таким як в формулі 8;

κзат - коефіцієнт, що враховує збільшення максимальної витрати внаслідок прориву заторів, визначається за формулою:

(20)

Вводиться при розрахунках максимальних витрат ймовірністю Р<25% на малих водозборах лісостепової та степової зон для площ F<2 км2.

λρ% - перехідний коефіцієнт від максимальної витрати води ймовірністю перевищення Р = 1% до максимальних витрат інших ймовірностей перевищення р% визначається за таблицею 3.3.

4. Розрахунок параметрів валів.

4.1. Загальні положення

Водозатримуючі вали-канави призначені для затримання та регулювання поверхневого стоку вод з метою припинення зростання діючих ярів і промоїн, запобігання від розмиву ділянок з вирівняними і засипаними ярами, ділянок терасування і рекультивації земель. Вони проектуються при площах водозбору до 7 ... 15 га з ухилами 3 ... 40 і до 3 ... 5 га з ухилами 5 ... 90. Допустима величина водозбірній площі в конкретних умовах уточнюється на підставі розрахункового обсягу стоку, конструктивних особливостей валу-канави, значенню захищаючих об’єктів і можливої рядності валів-канав.

Не допускається влаштування валів-канав:

- в районах можливих зсувів;

- на ділянках залягання скельних порід на глибині менше 1,5м;

- на схилах з інтенсивним змивом, що викликає швидке замулювання валів.

У цих умовах проектуються водонапрямні типи споруд в поєднанні з водозбросними і донними спорудами (водонапрямні вали-канави, швидкотоки, перепади, загати і т.п.).

При проектуванні водо затримуючих валів-канав використовуються плани топографічної зйомки масштабу 1:2000 з перерізом горизонталей через 1 метр, а при складному рельєфі - через 0,5 м, масштабу 1:1000 і топографічні карти масштабу 1:10000 або 1:25000 для визначення площі водозбору окремих валів-канав.

4.2. Конструкція валів-канав та їх розміщення

Водозатримуючі вали-канави являють собою виїмко-насипні земляні споруди. Елементами цих споруд є: власний вал, ставок, шпори з водообходами, перемички, а при необхідності дренажі або водовипуски (Мал.1 ... 5).

Власне вал може мати трикутну або трапецеїдальну форму перетину з шириною по гребеню 2,5 м (Мал. 6,7).

При виборі форми перерізу вала перевагу слід віддавати трикутниковому профілю (Мал.6), так як в цьому випадку з сільськогосподарського використання виключається менша площа.

Рекомендовані для застосування в конкретних умовах форми перетину валів-канав і закладання їх укосів наводяться в таблиці 4.1.

При необхідності, в окремих випадках допускається влаштування дороги по гребеню валу. Ширина гребеня валу і тип покриття встановлюються залежно від категорії дороги.

Вали-канави проектуються, як правило, висотою не більше 1,6 метра.

Гребінь валу-канави повинен розташовуватись на одній і тій же позначці. Тому трасуючи вали, слід, по можливості, дотримуватися горизонталей, не допускаючи при цьому зайвої звивистості, і створювати зручності для механізованої обробки ділянок, що примикають (Мал.8).

Перевищення гребеня валу над розрахунковим рівнем води слід приймати згідно з даними таблиці 4.2.

Таблиця 4.1

Рекомендовані форми перетину валів-канав і закладання їх укосів

Форма

перетину

валу

Закладання

укосів вала і

ставка

(мал. 6,7)

Область

застосування

Трикутна

m1=1,5

m2=8

m3=8

На розорюваних ділянках з ухилами до 0,1

Трикутна

m1=2

m2=7

m3=7

На розорюваних ділянках з ухилами від 0,1 до 0,12

Трикутна

m1=1,5

m2=5

m3=5

На розорюваних ділянках:

- з ухилами від 0,12 до 0,16;

- з ухилами до 0,16 при обмежених умовах ( обмежена плаща для розміщення вала-канави);

- на не розорюваних ділянках з ухилами до 0,16

Трапеце-

їдальна

m1=2

m2=3

m3=8

При необхідності підвищеної надійності вали-канави (розміщені нижче вала населеного пункту, господарського двору, ферм, і других господарських будівель) на розорюваних ділянках з ухилами до 0,1

Трапеце-

їдальна

m1=2

m2=3

m3=5

При необхідності підвищеної надійності вали-канави (розміщені нижче вала населеного пункту, господарського двору, ферм, і других господарських будівель):

- на розорюваних ділянках з ухилами 0,1…..0,16

- на розорюваних ділянках з ухилами до 0,16

Таблиця 4.2

Перевищення гребеня валу над розрахунковим рівнем води

Форма перетину валу	Висота вала, м
	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
Трикутна	0,3	0,3	0,4	0,4	0,5	0,5
Трапеце- їдальна	0,2	0,2	0,3	0,3	0,4	0,4

Ставок водозатримуючого валу-канави являє собою виїмку, утворену при насипу валу, в якій затримується вода.

Переріз ставка рекомендується приймати трикутної форми ( Мал.6,7)

Шпори - це кінцеві загнуті частини валів, що запобігають витіканню води з ставків (Мал.1,8). Вони називаються глухими, якщо не мають водообходів. Глухі шпори передбачаються в тих випадках , коли скидання води на ділянку нижче шпори не бажано. Друга шпора при цьому повинна бути обов'язково з водообходом (Мал.8).

Для запобігання повного спорожнення ставка при проривах валу, по довжині вала-канави на відстані 120...150 м влаштовуються перемички, розміщені перпендикулярно осі валу (Мал. 1,8). На звивистих ділянках валів відстань між перемичками може бути зменшено.

Перемички і шпори можуть бути необроблювані і оброблювані.

Рекомендовані перерізи шпор і перемичок, закладення їх укосів , кути сполучення з валом наводяться в таблиці 4.3.

Таблиця 4.3

Конструкції шпор і перемичок, кути сполучення з валом

Елементи вала-канави	Кут сполучення валом, градуси	Форма перерізу елемента вала-канави і закладення укосів
Шпора необроблювана: глуха або з водообходом	110…130	Трикутна з укосами:низовим 1,5; верхнім 5; трапецеїдальним - відповідно 2 і 3.
Шпора оброблювана глуха, перемичка оброблювана	90	Трапецеїдальна, з шириною по верху 5 м, з відкосами, рівними 8
Перемичка необроблювана	90	Трикутна з укосами рівними 5. Трапецеїдальна з укосами рівними 3.

В залежності від розрахункового обсягу стоку і водозатримуючої ємкості валів-канав їх влаштовують однорядними або багаторядними, але не більше трьох рядів.

При розміщенні валів-канав в декілька рядів відстань між ними встановлюється з урахуванням непідтоплення верхніх рядів і зручності механізованої обробки ділянок ставків (для оброблюваних ставків ), а також проведення ремонтних робіт .

Підошва низового укосу валу розташовується на відстані від вершини яру (Мал. 6, 7) та рівняється:

, м ( 21 )

де:

Hо - глибина яру біля вершини , м.

Зазначена величина повинна корегуватися при несприятливих інженерно-геологічних умовах, а також для ярів з великими вершинними перепадами (з урахуванням призми обвалення) .

Вали-канави слід розміщувати у взаємозв'язку з елементами організації території і з урахуванням цінності земельних угідь: уздовж існуючих і проектованих доріг, каналів (виключаючи їх підтоплення ), меж полів , на пасовищах і малопродуктивних угіддях. При вирівнюванні або засипці ярів вали-канави можуть розміщуватися на орних землях.

Водозатримуючі вали-канави влаштовуються з дренажем або трубчатими водовипусками в наступних випадках :

- за наявності в основі ставків слабоводонепроникні або водонепроникні ґрунти;

- для обмеження часу стояння води в ставках, які використовують під посіви сільськогосподарських культур.

Скидання води в тому випадку здійснюється в яр через водоскидну споруду (швидкоток, перепад ) .

4.3. Розрахунки водозатримуючих валів – канав

Водозатримуючим валом повинен затриматися сумарний обсяг ливневої або весняної повені (більшого з них - Wp%макс і твердого стоку ( змив грунту - Ws) на протязі розрахункового періоду розраховується за формулою 3.

Довжина водозатримуючих валів-канав визначається за формулою:

, м ( 22 )

де:

Wp – об’єм розрахункового стоку з даної водозборної площі , м3 ;

W1 - об'єм води, який затримується 1 м валу, м3 .

Об’єм води, який затримується 1 м валу визначається як сума ємності 1 м ставка і канавки, які утворюються перед валом (Мал.6 , 7).

Розрахункові елементи вала-канави визначаються за звичайними формулами геометрії. В основу виведення розрахункових залежностей для визначення параметрів вала-канави має бути покладено рівність обсягів виїмки і насипу.

Параметри вала-канави, які розраховані на електронно-обчислювальній машині по спеціальній програмі, підставлені в таблицях додатків 1…5.

Значення параметрів в цих таблицях прийняті відповідно до розрахункової схеми, яка наведена на малюнках 6,7 .

Проміжні значення параметрів визначаються методом інтерполяції .

Шпори та перемички займають площу ставка перед валом. Тому, отримана довжина вала-канави з урахуванням шпор і перемичок збільшується на 30 ... 40%.

, м ( 24 )

При складанні техно-робочих проектів довжина валу в першому наближенні визначається графічно на плані топозйомки. Для цього у відповідності до загальних положень, зазначеними у розділі 4.1. трасується вісь вала зі шпорами в межах ширини водозбірної площі. Далі, за раніше розрахованими значеннями об’єму стоку з водозбірної площі ( Wp ) і прийнятої графічно довжиною вала канави встановлюється необхідна ємність вала-канави довжиною в 1 метр W1 відповідно до якої за таблицями додатків 1 .. .5 з урахуванням таблиці 4.1. встановлюють необхідні параметри вала-канави:

( )

У випадках значного перевищення необхідної ємності вала-канави над табличними значеннями ємності (при максимальній висоті вала-канави) необхідно передбачати дворядну систему валів. Вищерозміщений вал розраховувати на затримання стоку, який не затримується нижнім валом.

Ширина оброблюваних перемичок і шпор по верху приймається рівною 5 м, необроблюваних - виходячи з форми перерізу валу .

Протяжність шпори обмежується відміткою сполучення розрахункового горизонту води в ставку з поверхнею схилу, а перемичок - відповідно на 0,2 метра нижче.

4.4. Розрахунки водообхода

Для скидання води, яка не поміщується в ставку, в кінці однієї або обох шпор в корінних ґрунтах повинні влаштовуватися водообходи ( Мал.8, 1…3 ).

У разі повного затримання розрахункового стоку однорядним валом-канавою водообходи не розраховуються і виконуються конструктивно з порогом, рівним ширині захоплення ножа бульдозера ( 3 м ).

Розрахункова витрата через водообходи для багаторядних або одиночних валів-канав при неповному затриманні розрахункового обсягу стоку не повинен перевищувати 40 л /с на 1 м , при цьому шар води над порогом не повинен бути вище 10 см.

Визначення розрахункових сумарних витрат у м3 /с через водообхода для одиночних валів-каналів при неповному затриманні розрахункового обсягу стоку здійснюється за формулою:

, ( 25 )

де:

Qр%max - максимальна витрата поверхневого стоку , відповідний прийнятому в розрахунках виду стоку і його забезпеченості , м3 /с.

Він визначений за формулою 14 або 18 .

Wв1- об’єм стоку , затримуваний валом , м3 ;

Wр- об’єм розрахункового стоку з водозбірної площі, м3 ( формула 3) ;

E1 - максимальний об'єм води в ставку вище порога водообхода при шарі зливу 0,1 м, визначається за формулою:

, ( 26 )

де:

F1 - площа дзеркала ставка, м2 ;

Визначається за планом мал. 8 .

По багаторядним валах-канавах при примиканні їх до бічних кордонів водозбірної площі розрахункові сумарні витрати через водообходи визначаються:

- для першого (верхнього) вала-канави за формулою 25;

- для другого ( нижчого ) за формулою:

, ( 27 )

де:

E2, Wв2- параметри другого вала-канави, аналогічні за смисловим значенням першому валу-канаві.

Водообходи виконуються трапецеїдального перетину з горизонтальним порогом (мал.3) .

Пропускна здатність найпростішого водообхода може бути визначена за формулою:

, м3/с ( 28 )

де:

ω - площа живого перетину водообхода , м2 ;

υ- допустима швидкість води на водообході, приймається в залежності від стану поверхні схилу за таблицею 4.4.

Таблиця 4.4.

Допустима швидкість (υ) при середніх глибинах до 0,4 м

в залежності від категорії поверхні

Категорія поверхні і поріг водообходу	Швидкість (υ) м/с
Пісок невеликий	0,17…..0,27
Пісок середній	0,27…..0,47
Пісок крупний	0,47…..0,53
Галька невелика	0,95…..1,2
Глина	0,33
Рослинна земля	0,12…..0,17
Дерен свіжий плазом	0,66
Дерен свіжий в стінку	1,5
Свіжехворостяні покриття і хворостяне кріплення	1,8

Ширина водообхода або сумарна ширина двох водообходів визначаються за формулою:

, м ( 29 )

де:

h - допустима висота шару води під порогом водообхода , приймається не більше 0,1 м;

ω- площа живого перетину , м2.

, м2 ( 30 )

де:

Q1 - витрата стоку розрахункової забезпеченості отриманого за формулі 25.

5.Донні споруди

Донні споруди (запруди) створюються в основному для припинення подальшого поглиблення ярів. Вони зменшують швидкість потоку, затримують продукти винесення і перетворюють дно яру на систему горизонтальних майданчиків. Запруди доцільно владнувати в яру, на якому побудована водоскидна споруд (швидкоток, перепад) для захисту особливо коштовних об’єктів при неможливості припинити зростання яру простішими і дешевшими способами.

Згідно з таблицею 1.1., висота запруд висота запруд приймається до 1,0 м. Запруди влаштовуються плотові, кам'яні, бетонні і ін.

Плотові запруди влаштовуються у вигляді стінок, виконаних з хмизу (Мал.9). Попереду стінки, зі сторони надходження води влаштовується глиняний екран з ущільненням, і між стінкою і екраном робиться прошарок з гною. Для забезпечення надійної роботи запруди в місці розташування стінки виконується траншея глибиною 20……30 см.

При виконанні запруди створюється ємкість, яка поступово заповнюється наносами і сміттям, які наносяться поточною водою. Через це перед кожною запрудою утворюється майданчиків і дна яру по довжині набуває вигляд рівнів - терас.

Для запобігання можливому розмиву вільно падаючих струменем води, що поступає через запруду нижче, необхідно влаштувати кріплення у вигляді хворостяної вистилки або кам'яної мостової (Мал. 9).

Запруди ефективні при ухилах дна яру від 0,04 (2,5°) до 0,25 (15°). При менших ухилах дно яру можна закріпити пристроєм хворостяної вистилки, посадкою деревно-чагарникової рослинності і посівом трав. При великих ухилах потрібний пристрій більш капітальних споруд (перепадів і швидкотоків).

При проектуванні донних запруд необхідно їх кількість визначається по формулі:

, (31)

де:

n - число запруд, штук;

ιпр - проектований ухил ділянок між запрудами, при якому не відбувається розмив русла, що приймається для пісків 0,005,суглинків 0,008 і глин 0,010;

Ζ – протяжність закріплюваної ділянки (для яру), м;

h - прийнята висота запруди (h≤1,0 м), м;

H - різниця відміток початкової і кінцевої точки закріплюваного русла (Мал. 10).

Місце розташування запруд визначається графічно на поздовжньому профілі закріплюваного русла (дна яру) шляхом відкладення на перпендикулярі, відновленому до нижньої точки кріплення русла, проектованої висоти запруд і проведення через отримані крапки лінії з нахилом (проектоване дно яру) ιпр до перетину з поздовжнім профілем русла (Мал. 11). Після замулювання ставків перед запрудами їх нарощують, таким чином глибина яру буде зменшуватись.

6. Розпилювачі стоку

Пристрої простих розпилювачів стоку не вимагають спеціальних гідрологічних і гідротехнічних розрахунків. Їх необхідно розміщувати, як правило, не розорюваних або виключаються із заорювання прибалкових і прибалкових схилах, де забезпечується їх збереження від пошкоджень грунтооброблюваними знаряддями.

Основним виглядом розпилювачів стоку являються розпилювачі по водопідводним улоговинах, що являють собою земляні валики заввишки до 0,5 м, які направлені під кутом біля 45° до осі потоку, в поєднанні з виїмками, що виводять стік на прилягаючий схил. Ухил дна виїмки приймається нерозмивним для даних ґрунтів.

В умовах добре вираженої водопідводної улоговини для кращого розпилення стоку може влаштовуватися декілька розпилювачів, причому перший розміщується близько 10 м-коду від яру, а наступний в місцях, зручних для розпилення стоку (Мал. 3).

7.Водонаправляючі і водовідвідні вали-канави

Якщо з яким-небудь причинам неможливо здійснити закріплення ярів і балок за допомогою агролісомеліоративних заходів та розпилювачів стоку, необхідно проектувати водовідвідні або водонаправляючі вали-канави. В якості самостійних споруд вони можуть застосовуватися в умовах регулювання стоку з малих водозбірних площ. В інших випадках щоб уникнути утворення нових розмивів, створюються в комплексі з іншими видами споруд (Мал.8) і можуть бути використані для відводу стоку від розмивних вершин ярів на задерновані схили, ділянки розміщення водозатримуючих валів або спеціальних водоскидних споруд.

Найбільш перспективними є поєднання водовідвідних валів з водозатримуючими валами, коли стік від вершин ярів, близько підійшли до будівель, доріг і т. д., відводиться на ділянки малоцінних вигонів, на яких здійснюється будівництво водозатримуючих валів.

Водовідвідні і водонапрямляючі вали-канави повинні проектуватися переважно в напіввиїмці-напівнасипі трикутного перетину із закладенням низового укосу канави і мокрого укосу насипу (вала) 1:2, верхового укосу канави 1:5 і сухого укосу вала 1:1,5.

Ширина валу по гребеню встановлюється з урахуванням тих же положень, що і при будівництві водозатримуючих валів.

При проектуванні водовідвідних канав значної протяжності поперечний переріз їх застосовується змінним у відповідності з наростанням витрат по мірі збільшення площі водозбору. Перетин змінюється через 100 ... 150 м протяжності канави.

8. Лісомеліоративні протиерозійні заходи

Найважливішою умовою забезпечення високої врожайності сільськогосподарських культур, подолання шкідливої дії вітру, запобігання змиванню і розмиву ґрунтів, ефективного використання еродованих площ, поліпшення водного режиму, є створення захисних лісових насаджень.

Лісомеліоративний захист ґрунтів водної і вітрової ерозії, а сільськогосподарських культур від несприятливих кліматичних чинників здійснюється шляхом створення єдиної системи захисних лісових насаджень.

Полезахисні лісові смуги створюють на плоских вододілах і пологих схилах крутизною до 20. Розміщення полезахисних лісових смуг і полів сівозмін взаємно ув'язується. Поздовжні (основні) полезахисні лісові смуги розташовують впоперек рівнодіючої шкідливості вітрів, пануючих в даній місцевості ( суховійних, завірюшних і таких, що викликають запорошені бурі), а поперечне ( допоміжні) – як правило, перпендикулярно поздовжнім. Відхилення поздовжніх смуг від напрямів, перпендикулярних до найбільш шкідливих вітрів, допускається до 300.

Як правило, відстань між поздовжніми полезахисними лісовими смугами не повинна перевищувати:

Зони, підзони	Механічний склад ґрунтів
	Сугли- нисті	Дефляційно небезпечні супісчані	Дефляційно небезпечні пісчані
Полісся	700	400	400
Лісостеп	600	400	350
С Т Е П	Звичайні чорноземи	500
	Південні чорноземи	450
	Темно-каштанові ґрунти	400
	Каштано во-солонцеватий комплекс	300

Відстань між поперечними смугами не повинна перевищувати 2000 м, а на піщаних і супіщаних ґрунтах, схильних до дефляції – 1000 м.

Для захисту ґрунтів від водної ерозії створюють стокорегулюючі (снігорозподільчі), прибалкові та приярові лісові смуги, яробалкові лісові насадження, насадження довкола ставків і інших водоймищ, уздовж берегів річок і в заплавах річок, суцільні, куртині і смугові насадження на сильноеродованних землях, які не використовуються в сільському господарстві, а також насадження на гірських схилах.

Стокорегулюючі (снігорозподільчі) лісові смуги у всіх випадках на схилах більше 20 проектуються впоперек схилу, а на водозборах з різностороннім падінням схилів – у напрямі горизонталей з випрямленням по улоговинах.

На схилах крутістю 40 відстань між стокорегулюючими лісосмугами не повинна перевищувати: на сірих лісових ґрунтах і опідзолених чорноземах – 350 м, на вилужених, звичайних і південних чорноземах – 400 м, темно-каштанових ґрунтах – 300 м. На схилах більше 40 відстань між стокорегулюючими лісосмугами зменшують до 200 м.

Стокорегулюючі (снігорозподільчі) лісові смуги проектують шириною не більш 15 м.

Залісненні роботи на ярах і балках проектуються на прибалкових та приярових схилах, на берегах балок і укосів ярів, в донній частині ярів і балок.

Заліснення ярів здійснюють одночасно або після закріплення вершин їх за допомогою протиерозійних гідротехнічних споруд. В деяких випадках круті несталі укоси ярів завглибшки до 10 м заліснюють після їх вирівнювання.

Контрольні питання:

1.Назвіть заходи щодо регулювання стоку при боротьбі з ерозією ґрунтів.

2.До якого класу відносяться водозатримуючі споруди заввишки до 2м?

3.Якої забезпеченості приймаються витрати і об’єми при проектуванні протиерозійних споруд?

4.Від чого залежить витрата і об’єм липневого?

5.Від чого залежить витрата і об’єм весняної повені?

6.Від чого залежить об’єм твердого стоку?

7.Чому дорівнює розрахунковий об’єм стоку водозатримуючого валу–канави?

8.Призначення довжини водозатримуючого валу–канави?

9.Проектування водозатримуючих валів на плані?

10.Що таке шпора і як назначаються її розмір і довжину?

11.Що таке перемичка і як назначаються її розміри і довжину?

12.Розрахунок водообходу?

13.Охарактеризуйте розпилювачі стоку?

14.Лесомеліоративні заходи?

15.Проектування донних споруд?

16.Проєктування водовідвідних і водонаправляючих валів – канав?

1. а ОСОБЕННОСТИ ПЕРВОНАЧАЛЬНЫХ СЛЕДСТВЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ С УЧАСТИЕМ ИНОСТРАННЫХ ГРАЖДАН Постоянно растущее п
2. Скріпт мова управління віконним інтерфейсом на С++
3. КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОЛИТИКИ
4. Учебное пособие- МПС цифрового оброблення сигналів
5. Последняя компанияянварь 2001г.
6. Составление технического задания на разработку оргпроекта системы ценообразования на ОАО ВМО
7. Визитная карточка Украины.html
8. Основы архитектуры и строительных конструкций вопроса
9. Следовательно для того чтобы усвоить буквы необходимо очень чётко ориентироваться в звуках- уметь правиль
10. Лабораторная работа 4 Диэлектрические и импедансные антенны Выполнил- Ст
11. Тема 2 Оборотні фонди підприємства
12. УралЭНИН К а ф е д р а Промышленной теплоэнергетики курсовая расчетно графическая работа.
13. Юбилейный гЙошкарОлы 14 декабря 2013 года и Манеже Пожарной части 12 ФГКУ 2 отряд ФПС по Республике Марий Э
14. Успенский ФИ
15. Место и роль углеводородного сырья в экономике Саудовской Аравии
16. а 207 206 204 106Балетка 102дискозал Кор201203
17. Мой Спонсор Спешим представить вам издание 2011 года
18. Разработка программы формирования перестановок, сочетаний, размещений (Turbo Pascal 7.0.
19. Контрольная по прикладной СВЧ электронике
20. 1. Студенческий совет в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального об.html

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе