Способ повышения устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к комплексной мелиорации агроландшафтов, и может быть применено при осушении почв Нечерноземной зоны, в т.ч. и закрытым дренажом, использовании осушаемых земель и эксплуатации осушительных систем, а также при проведении реконструкции, капитального и текущего ремонтов транспортирующих осушительных каналов. Предложенный способ распространяется и на внутренний для осушительной системы откос нагорного канала. Способ повышения устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, включающего подводную и надводную части с коэффициентами заложения откосов соответственно mп и mн, зависящими от строения профиля почвогрунта, его гранулометрического состава и выклинивания почвенно-грунтовых вод на откос, заключается в том, что поперечное сечение надводной части канала отрывают в виде неравнобокой трапеции. Коэффициент заложения каждого из двух откосов надводной части канала, положение которой фиксируют на конец снеготаяния на поле с учетом действии приоткосного дренажа, принимают раздельно в зависимости от ориентации каждого откоса канала х, положения канала на склоне у путем умножения mн на величину поправочного коэффициента kн=f(x,y), определяемого для каждого откоса с учетом господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления, накопления снега на откосе и влаги в его почвогрунте, промерзания откоса, продолжительности таяния снега и оттаивания почвогрунта откоса. Значение mн принимают с учетом глубины надводной части канала. Технический результат заключается в создании усовершенствованной расчетной схемы устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, повышении устойчивости откосов этих каналов, надежности и долговечности их действия не ниже нормативного срока службы, экономном использовании средств на строительство транспортирующих каналов и снижении затрат на их эксплуатацию, повышении надежности и долговечности действия дренажных систем, из которых в них сбрасываются избыточные воды. 5 табл., 1 ил.

 

1. Область техники

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к комплексной мелиорации агроландшафтов, и может быть применено при осушении почв Нечерноземной зоны, в т.ч. и закрытым дренажом, использовании осушаемых земель и эксплуатации осушительных систем, а также при проведении реконструкции, капитального и текущего ремонтов транспортирующих осушительных каналов. Предложенное распространяется и на внутренний для осушительной системы откос нагорного канала.

2. Уровень техники

Проводящие осушительные каналы первого порядка именуют магистральными. Они впадают непосредственно в водоприемник. Каналы второго и последующих порядков, впадающие в проводящую сеть более высокого порядка, относят к транспортирующим. Проводящие каналы должны иметь достаточную глубину для бесподпорного приема воды из ограждающей и регулирующей сетей и отвода ее в водоприемник и необходимую устойчивость поперечного и продольного профилей, обеспечить возможность их строительства и нормальной эксплуатации современными механизмами.

Многолетняя практика мелиоративного строительства в Нечерноземной зоне показала, что осушительные каналы, построенные с соблюдением их проектных размеров, часто через 3…4 года выходят из строя. Иногда они становятся неработоспособными на другой год после строительства. Основная причина - оплывание и обрушение откосов каналов. В результате необходима повторная подчистка почвогрунта по дну канала, выравнивание и планировка его откосов. При этом осушительные проводящие каналы имеют большую протяженность, а работы по обеспечению устойчивости их откосов в процессе строительства и эксплуатации трудоемки и требуют значительных затрат. Поэтому предотвращение оплывания и обрушения откосов имеет первостепенное значение. Важнейшее условие предотвращения этого - правильно выбранная крутизна откоса. Состояние проводящей сети открытых каналов зависит как от потери общей устойчивости почвогрунта откоса канала, так и от потери его местной устойчивости.

Проблемы общей устойчивости откосов крупных гидротехнических сооружений (плотин, дамб, крупных каналов) в настоящее время изучены достаточно полно, разработан ряд методов и способов их расчета и проектирования. Так, известен способ расчета устойчивости откоса каналов и определения коэффициента запаса его устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей сдвига и по методу плоских поверхностей сдвига (ВСН 04-71. Указания по расчету устойчивости земляных откосов / Минэнерго СССР, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева; P. P. Чугаев. - Л.: Энергия, Ленинградское отд-ние, 1971. - 105 с.). Способ весового давления, относящийся к методу круглоцилиндрических поверхностей сдвига, является наиболее простым, а способ наклонных сил, относящийся к методу плоских поверхностей сдвига, имеет примерно ту же точность, что и способ весового давления.

В примечании к параграфу 1 «Содержание и область применения» Указаний указывается, что земляные откосы следует подвергать расчету только при достаточно большой их высоте (например, при высоте более 5 м), но расчеты устойчивости откосов являются в значительной мере приближенными. Результаты этих расчетов, носящих часто характер «расчетных прикидок», должны соответствующим образом увязываться с данными практики. Намеченные «расчетные случаи» для откоса заданного очертания и сложенного из имеющих место на объекте осушения грунтов должны отвечать наиболее тяжелым эксплуатационным условиям работы данного откоса.

Необходимо отметить, что Межведомственная комиссия Госстроя СССР, рассмотревшая данные Указания, отметила, что они, в отличие от других имеющихся ведомственных нормативных документов, более всего отвечают современным взглядам на подобного рода расчеты.

Откосы осушительных каналов по своим размерам, условиям строительства и воздействию на них природных и климатических факторов резко отличаются от откосов крупных каналов.

Известны предложения по оценке местной устойчивости откосов (Методические указания по оценке местной устойчивости откосов и выбору способов их укрепления в различных природных условиях / Всесозный НИИ транспортного строительства; Коллектив авторов. - М.: 1970. - 82 с.). Их рекомендуют использовать при проектировании мероприятий по обеспечению местной устойчивости откосов выемок, а также откосов, подверженных деформациям в условиях их эксплуатации. Начальными очагами нарушения местной устойчивости откосов могут быть трещины по бровке и их поверхности. При этом они могут стать очагами дальнейшего развития деформаций.

Основные причины, ведущие к снижению прочности грунта в поверхностных слоях откоса: промерзание и оттаивание, набухание и усадка при изменении влажности. В первый год после сооружения эти процессы вызывают необратимые изменения свойств грунта, накопление которых во времени происходит с постоянно затухающей интенсивностью. После создания откоса интенсивность изменений особенно велика у его подошвы, уменьшаясь по высоте откоса от подошвы. Поэтому выделяют подводную и надводную части откоса (см. ниже).

Поверхностные воды и дождевые осадки, попадая на откос, вызывают эрозионную деформацию его в виде смыва грунта.

По степени опасности возникновения нарушения местной устойчивости различают: особо опасные - все глинистые грунты мягкопластичной консистенции, пылеватые (не менее 40% пыли и больше, чем песка) суглинки и супеси, сильно набухающие и усадочные грунты; опасные - все глинистые грунты тугопластичной консистенции, сильно набухающие глинистые грунты, переуплотненные глинистые грунты; малоопасные - песчаные, гравелистые, ненабухающие и слабонабухающие глинистые грунты, нормально уплотненные, твердой и полутвердой консистенции.

При расположении выемок на склонах и при пересечении водоразделов оценку опасности образования верховодки производят в зависимости от элементов рельефа, вскрытых выемкой: опасное - подошвы затяжных склонов, средние части склонов с вогнутым профилем, замкнутые котловины водоразделов; малоопасное - средние части однородных склонов, плоские вершины водоразделов; безопасное - узкие вершины водоразделов, верхние части склонов.

При малой толщине оползающего слоя (до 10…15 см) смещение его происходит при переходе грунта в текучепластичное состояние.

В качестве мер по обеспечению местной устойчивости откосов проводят укрепление откосов против сплывов.

В реальных условиях наблюдается совместное действие набухания-усадки и промерзания-оттаивания. С момента окончания оттаивания откоса происходит просачивание талых вод, которое заканчивается после схода снежного покрова.

Весной грунт откоса оттаивает сверху и снизу. Оттаивание сверху начинается после схода снежного покрова. До этого может оттаять только небольшая часть толщи грунта под влиянием тепла воды, стекающей с откоса под снегом. Пока не исчезнет снежный покров, грунт оттаивает преимущественно снизу за счет теплового потока из глубины его слоев. В том случае, когда грунты на откосе оттаивают быстрее, чем сходит снежный покров, происходит просачивание талых вод в защитный слой.

Оплывание откоса имеет место и при движении воды по откосу под снегом.

Откосы каналов должны быть не круче угла естественного откоса данного грунта.

Каналы открытой проводящей сети, как правило, размещают по наиболее низким отметкам осушаемой территории. К концу зимнего периода транспортирующие каналы, как правило, полностью заносятся снегом.

Снегонакопление на откосе канала в начальный период идет с учетом господствующего направления ветра и ориентации откоса. Снег на откосе образуется в виде клина с наибольшей толщиной у подошвы откоса. Это определяет и ход промерзания откоса, и ход накопления влаги в почвогрунте.

Осушительные проводящие каналы выполняют, как правило, в основном с равнобоким трапецеидальным поперечным сечением. Известно, что при этом коэффициент заложения откоса m, соответствующий котангенсу угла его наклона к горизонту, определяют расчетом из условия устойчивости и сравнивают затем со значением, приведенным в табл. 1 (Мелиорация и водное хозяйство. Осушение: Справочник / Коллектив авторов; Сост. Е.И. Кормыш; Под ред. Б.С. Маслова. - М.: Ассоциация «Экост», 2001. - С. 247…249, 262…264, 277…286). Если значение больше табличного, то принимают его равным или меньшим значению, приведенному в табл. 1, но при этом для обеспечения устойчивости откосы укрепляют. Если расчетное значение меньше или равно табличному, то принимают расчетное значение m без крепления откоса. Для предупреждения развития эрозии откосов от воздействия дождевых (поверхностных) вод, температурных и других факторов применяют их биологическое и биохимическое укрепление: одерновка, залужение откосов (гидропосев), пригрузка растительным слоем почвы или торфокрошкой, дерново-травяные ковры.

Известно также, что и ленинградские мелиораторы (Справочник мелиоратора / А.И. Климко, М.Б. Черняк, Ю.Г. Янко. - Санкт-Петербург: изд-во Политехнического университета, 2009. - С. 83…84) крутизну откосов каналов равнобокого трапецеидального сечения принимают в зависимости от глубины канала и характеристик почвогрунтов (табл. 2). Известны и способы укрепления откосов проводящих каналов осушительных систем (Даишев Т.И. Проектирование крепления проводящих каналов осушительных систем. - В сб. научных трудов СевНИИГиМ под ред. Н.И. Дружинина «Орошение культурных пастбищ на мелиорируемых землях в Нечерноземной зоне РСФСР».- Л.: Ленгипроводхоз, 1975. - С. 51…64) и способы производства работ (Нетреба Н.Н., Даишев Т.И., Борщев Т.С. Производство работ по креплению проводящих каналов осушительных систем. -Там же. - С. 142…153).

Известны и результаты исследований деформаций и устойчивости откосов осушительных каналов, выполненных в геолого-почвенных и климатических условиях Ленинградской (А.А. Севриков, 1973) и Московской (К.Г. Егорова, 2000) областей.

По СНиП 2.06.03-85 (прил. 15, табл. 1) коэффициент заложения откоса каналов, устраиваемых также по равнобокой трапеции, рекомендуют принимать по табл. 3 в зависимости от строения почвенного профиля, гранулометрического состава почвогрунта и положения откоса над или под водой. Поскольку это предложение является наиболее близким к рассматриваемому в предполагаемом изобретении, то оно и принято за прототип.

Известные способы расчета устойчивости и назначения коэффициента заложения откосов канала и способы укрепления каналов, приведенные выше, в т.ч. и прототип, не учитывают ход накопления снега на откосе канала и накопления влаги в его почвогрунте, ход снеготаяния, а также и ход оттаивания почвогрунта откоса и возникающие при этом нагрузки, влияющие на устойчивость откоса. В условиях осушаемых земель с пересеченным рельефом Нечерноземной зоны эти факторы в значительной степени определяют ориентация откоса канала, положение канала на склоне и господствующее направление ветра в холодный период года. Однако в известных способах расчета, проектирования и строительства и проведенных до сих пор исследованиях эта проблема не нашла отражения. Каналы выполняют, как правило, в виде равнобокой трапеции, коэффициенты заложения обоих откосов канала принимают одинаковыми. Данные же натурных обследований осушительных каналов проводящей сети свидетельствуют, что каждый из двух откосов даже одного канала подвержен деформации в разном объеме. При этом откосы канала наиболее часто подвержены деформациям в весенний период. В итоге поперечное сечение канала стабилизируется, как правило, в виде неравнобокой трапеции.

Необходимо также учитывать, что, по мнению широко известного среди специалистов ученого проф. Р.Р. Чугаева (см. работу, приведенную выше), «Расчеты устойчивости откосов являются в значительной мере приближенными. Результаты этих расчетов, носящих часто характер «расчетных прикидок», должны соответствующим образом увязываться с данными практики».

3. Раскрытие изобретения

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала путем введения поправочного к коэффициенту заложения надводной части откоса коэффициента, учитывающего ориентацию откоса канала, размещение канала на склоне и господствующий в холодный период года ветер северо-западного направления, а также соответствующее им накопление снега на откосе и влаги в его почвогрунте и промерзание, продолжительность таяния снега и оттаивания почвогрунта откоса.

Технический результат заключается в создании усовершенствованной расчетной схемы устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, повышении устойчивости откосов этих каналов, надежности и долговечности их действия не ниже нормативного срока службы, экономном использовании средств на строительство транспортирующих каналов и снижении затрат на их эксплуатацию, повышении надежности и долговечности действия и дренажных систем, из которых в них сбрасываются избыточные воды.

Поставленная задача достигается тем, что способ повышения устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала включает подводную и надводную части с коэффициентами заложения откосов соответственно mп и mн, зависящими от строения профиля почвогрунта, его гранулометрического состава и выклинивания почвенно-грунтовых вод на откос. Поперечное сечение надводной части канала отрывают в виде неравнобокой трапеции. При этом коэффициент заложения каждого из двух откосов надводной части канала, положение которой фиксируют на конец снеготаяния на поле с учетом действия приоткосного дренажа, принимают раздельно в зависимости от ориентации каждого откоса канала х, положения канала на склоне у и господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления путем умножения mн на величину поправочного коэффициента kH=f(x,y,), определяемого для каждого откоса с учетом накопления снега на откосе и влаги в его почвогрунте, промерзания откоса, продолжительности таяния снега и оттаивания почвогрунта откоса. Значение mн устанавливают с учетом глубины надводной части канала. Для откосов каналов kн, прокладываемых в глинистых, суглинистых и супесчаных почвогрунтах, величину kн устанавливают с учетом ориентации каждого откоса канала и положения канала на склоне по таблице 4, разработанной для господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления. Дополнительно применяют биологическое и биохимическое укрепление откосов канала: одерновку, пригрузку растительным слоем почвы или торфокрошкой и залужение откосов (гидропосев), использование дерново-травяных ковров.

4. Осуществление изобретения

Коэффициент kн (табл. 4) установлен для надводной части откоса с учетом господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления, накопления снега на откосе и влаги в его почвогрунте и промерзания, интенсивности и продолжительности таяния накопленного на откосе снега и оттаивания почвогрунта откоса. Естественно, что учтена также и нагрузка на откос от снега в процессе оттаивания верхнего слоя почвогрунта, в т.ч. и оттаивание почвогрунта под снегом, и влияние нагрузки на оплывание почвогрунта откоса (по методу плоской поверхности сдвига). При этом надводную часть откоса устанавливают на дату схода снежного покрова с поверхности прилегающего к каналу поля. В случае применения приоткосного дренажа дополнительно учитывают его влияние на выклинивание кривой депрессии на откос. Значение mн принимают с учетом глубины надводной части канала. При этом если она превышает 1,5 м, то значение mн принимают по табл. 1. Определение величины kн для других условий, не приведенных в табл. 4, осуществляют по данным изысканий на ранее реализованных в натуре объектах-аналогах.

Коэффициент заложения откоса, установленный с учетом kн, соответствует замеряемому в натуре в процессе эксплуатации канала после стабилизации его профиля. Использование же в практике строительства транспортирующих каналов значения kн обеспечивает экономное использование средств на строительство транспортирующих каналов и снижение затрат на их эксплуатацию.

Пояснение изложенного выше представлено на чертеже в виде фрагмента поперечного профиля канала в момент схода снежного покрова на поле: 1 - поверхность поля, 2 - дно канала, 3 - откос подводной части канала, 4 - уровень воды в канале, 5 - откос северной ориентации надводной части канала, 6 - мерзлый почвогрунт, 7 - кривая депрессии, 8 - нерастаявший снег на откосе.

Масса снега в рассматриваемый момент времени зависит от ориентации откоса канала, положения канала на склоне и господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления. Наибольшую величину в рассмотренном примере она имеет при расположении канала на нижней части склона и северной ориентации его откоса, наименьшую - при расположении канала на верхней части склона и южной ориентации его откоса. Глубина промерзания почвогрунта откоса зависит от господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления и хода накопления снега и имеет обратную зависимость с мощностью снега.

Учитывая теорию проблемы, изложенное (см. чертеж), по-видимому, недопустимо не учитывать при расчете устойчивости откоса как по методу круглоцилиндрических поверхностей сдвига, так и по методу плоских поверхностей сдвига, приведенным выше.

В данном предлагаемом изобретении рассмотрены только те деформации, которые обусловлены ориентацией откоса канала, расположением канала на склоне и господствующим в холодный период года ветром северо-западного направления и связаны с такими факторами, как освещенность (учет действия закона Киргофа), роза ветров в зимний период (см., например: Климатические параметры холодного периода года. - СНиП 23-01-99, табл. 1) и перераспределение снежного покрова в сравнении с ровной поверхностью, глубина промерзания откоса, продолжительность таяния снега и оттаивания почвогрунта на откосе. При этом предложенное распространяется и на внутренний для осушительной системы откос нагорного канала.

Вследствие воздействия отрицательных температур меняются качественные и количественные характеристики перераспределения влаги. И.М. Нестеренко приводит данные об увеличении количества влаги, мигрирующей к фронту промерзания откоса на осушаемых землях: количество влаги в промерзшем слое в минеральных почвогрунтах увеличивается на 80…100 мм, в торфяных - на 40…60 мм.

При обследовании состояния проводящих осушительных каналов в течение многолетнего периода учитывали тип почвогрунта, слагающего зону откоса, влияние погодно-климатических факторов (глубина промерзания, высота снежного покрова, осадки, температура), строение почвенного профиля в откосе, высоту откоса и его экспозицию, размещение канала на склоне (верх, середина, низ). На основании полученных данных установлено следующее:

1. Действие осушительной системы в значительной степени зависит от состояния проводящей сети открытых каналов, которое зависит не столько от потери общей устойчивости почвогрунта откоса канала, сколько от потери его местной устойчивости.

2. Наиболее подвержены деформациям откосы и дно каналов при весеннем оттаивании в первые годы после отрывки русла канала. При этом образование сплывов наблюдается, когда в толще откоса имеет место ослабленный прослой почвогрунта, который, как правило, формируется на границе оттаивания грунта из-за резкого уменьшения его прочности - переходе грунта из мерзлого состояния в талое, и в местах концентрации вытаявших линз и прослоев льда.

3. Потери местной устойчивости откоса канала (оплывание и оползание поверхностного слоя почвогрунта откоса) имеют место в основном в весенний период. Основная причина - потеря структурной связности почвогрунтов откоса и их переувлажнение вследствие миграции влаги и накопления ее в этой зоне (сверх полной влагоемкости); дополнительная причина - гидродинамическое давление выклинивающихся на откос вод. Происходит отмеченное во всех суглинках и глинах.

4. Оползание с обрушением значительных масс почвогрунта откоса в весенний период. Основная причина - потеря структурной связности почвогрунта откоса, образование ледяных прослоек и линз льда толщиной до 10 см, расположенных параллельно откосу вследствие миграции влаги к фронту промерзания; образование продольных трещин на откосе и прилегающей к каналу полосе шириной 4…5 см, глубиной до 1 м; дополнительная - та же, что и в п. 3. Происходит отмеченное в глинах, пылеватых суглинках, позднеледниковых ленточных отложениях с четко выраженной слоистостью при чередовании глинистых прослоек с мелкими песчаными, супесчаными или пылеватыми прослойками.

5. Оползание нижней части откоса с обрушением вышележащей части. Происходит преимущественно в весенний период, но возможно и при затяжных дождях в летний и осенний периоды. Это наблюдается в супесях и песках, особенно ярко выражено в мелких пылеватых песках и супесях при высоком стоянии уровня почвенно-грунтовых вод.

6. Выпор почвогрунта дна и нижней части откоса при гидродинамическом давлении напорных грунтовых вод в случае глинистых почвогрунтов, подстилаемых водонасыщенными песками.

Изобретение промышленно применимо. Заявленный способ включает следующие операции:

1. Разметку предварительного размещения транспортирующих каналов на осушаемой площади.

2. Проведение комплексных инженерно-геологических и почвенно-мелиоративных изысканий на объекте осушения и ранее реализованных объектах-аналогах.

3. Установление по данным проведенных изысканий строения почвенного профиля почвогрунта по длине каналов.

4. Установление по данным изысканий глубины воды в канале на дату схода снега с поля и выклинивания кривой депрессии на откос.

5. По данным, полученным в п. 2…4, установление по табл. 3 коэффициента заложения откоса для подводной mн и надводной mн его частей, при глубине надводной части канала большей 1,5 м значение mн принимают по табл. 1.

6. Уточнение размещения канала на склоне и экспозиции откоса по табл. 4 или по данным изысканий на объектах-аналогах соответствующего им значения поправочного к mн коэффициента kн господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления для надводной части откоса, а путем умножения mн для надводной части откоса на kн - определение для надводной части коэффициента заложения рассматриваемого откоса.

7. Завершение проектирования осушительной системы, проведение необходимых согласований; осуществление экспертизы проекта, его рассмотрения на научно-техническом совете и утверждения - получение разрешения на производство работ.

8. Проведение работ по переносу трассы канала в натуру и осуществление выполнения земляных работ - отрывку канала на местности.

9. Проверку соответствия качества выполненных работ предъявляемым требованиям.

Результаты реализации заявленного способа в Тверской области на объекте осушения «Марьино» - примеры расчета коэффициента заложения откосов по предполагаемому изобретению при господствующем направлении ветра северо-западного направления приведены в табл. 5. Необходимо отметить, что часть из рассмотренных откосов до сих пор выполняют с запасом устойчивости.

5. Технический результат

Предложенный дифференцированный подход к назначению коэффициента заложения откосов транспортирующего осушительного канала и усовершенствованная конструкция откосов их надводной части обеспечивают ожидаемый технический результат. При этом в отличие от применяемого до последнего времени поперечного сечения осушительного канала в виде равнобокой трапеции оно имеет вид, как правило, неравнобокой трапеции. Кроме этого, например, в среднем суглинке по прототипу mн=1,0, а по предложенному способу в рассмотренных случаях коэффициент заложения откоса может изменяться от 1,0 до 1,5, а в супесях при mн=1,5 - соответственно от 1,3 до 1,7 (табл. 5). При этом глубина подводной части канала с учетом кривой депрессии к нему не превышает 0,3 м, надводной - не превышает 1,5 м. Значение mн, как и mп, установлено по табл. 3, величина mп в суглинке принята равной 1,5, а в супеси - 1,7.

В настоящее время заявленный способ и приведенное в табл. 4 находятся в стадии дальнейшего совершенствования, полевые испытания продолжаются.

Способ повышения устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, включающий подводную и надводную части с коэффициентами заложения откосов соответственно mп и mн, зависящими от строения профиля почвогрунта, его гранулометрического состава и выклинивания почвенно-грунтовых вод на откос, отличающийся тем, что поперечное сечение надводной части канала отрывают в виде неравнобокой трапеции, при этом коэффициент заложения каждого из двух откосов надводной части канала, положение которой фиксируют на конец снеготаяния на поле с учетом действии приоткосного дренажа, принимают раздельно в зависимости от ориентации каждого откоса канала х, положения канала на склоне у путем умножения mн на величину поправочного коэффициента kн=f(x,y), определяемого для каждого откоса с учетом господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления, накопления снега на откосе и влаги в его почвогрунте, промерзания откоса, продолжительности таяния снега и оттаивания почвогрунта откоса, при этом значение mн принимают с учетом глубины надводной части канала.



 

Похожие патенты:

Дренажная система на вечномерзлых грунтах относится к области строительства земляных сооружений в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях и предназначена для выпуска поверхностных и грунтовых вод преимущественно на вечномерзлых грунтах и в районах глубокого сезонного протаивания.

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к комплексной мелиорации земель в условиях осушительно-увлажнительных поливов животноводческими стоками, и может быть использовано для отвода поверхностных вод с замкнутых поверхностей бессточных понижений для повышения устойчивости откосов каналов с территории поливного земледелия и сбора возвратных вод с целью их последующего накопления в дренажных прудах.

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников и касается, в частности, сооружений для забора подземных родниковых вод, используемых в питьевых целях, и регенерации фильтрующего элемента в системе забора воды.

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафта и может быть применено к созданию регулирования водного режима почв на основе ресурсосберегающих технологий.

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников и касается, в частности, сооружений для забора воды подземных родниковых вод, используемых в питьевых целях, и регенерации фильтрующего элемента в системе забора воды.

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафта территорий, прилегающих к водоему у пойменных участков, подвергающихся длительным затоплениям. Способ осушения прилегающих к водоприемнику территорий с пойменным участком заключается в определении границы периодического длительного затопления и контура площади 1.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Колодец содержит снабженный крышкой (2) цилиндрический корпус (1) с входящим (3) и выходящим (4) из него коллекторами.

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низконапорных земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций грунтов тела и оснований сооружений.

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низовых откосов земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций их грунтов на выходе фильтрационного потока.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и мелиорации и предназначено для обеспечения бесперебойной работы дренажных систем в зимний период на ледоопасных участках.

Изобретение относится к строительству и гидромелиорации и может быть использовано для осушения взлетно-посадочных полос аэродромов, автомобильных дорог и железнодорожных дорог. Способ включает осушение мелкоконтурных болот до и после возвышающегося участка взлетно-посадочной полосы аэродрома. Для этого выполняют открытые коллекторы 4 со стороны пониженной части болота 1 со сбросным осушительным каналом 6. Далее открытый коллектор 4 соединяют с ручьем 5. На участке взлетно-посадачной полосы 3 аэродрома между открытыми коллекторами 4, 7 строят закрытый дренаж с уклоном по обе стороны ската в сторону закрытого коллектора 17, 18, один из которых 17 соединяют с ручьем, а другой 18 с открытым коллектором 7. Затем весь поток воды поступает в ручей 5, в нижней части которого в полувыемке строят пруд-накопитель 12 дренажных вод. При формировании открытых коллекторов 4, 7 путем выемки грунта от береговой линии болот начинают строительство дороги 9, 10 с использованием этого же грунта. Закрытая дренажная сеть осушительной системы состоит из дрен 15, 16, выполненных из полиэтиленовых дренажных труб, например, диаметром 63 мм, уложенных в каналы с уклоном в сторону закрытых коллекторов 17, 18 и предварительно обернутых геотекстилем. Вся поверхность указанного геотекстиля заполнена спрофилированным и уплотненным гранитным щебнем, поверхность которого застилают слоем геотекстиля и далее укладывают грунт, создавая условия дренажа закрытой системы. При этом дренажные трубы под острым углом соединяют с закрытым коллектором. Предложенная технология строительства дренажной системы взлетно-посадочной полосы может осуществлять длительную эксплуатацию ее во все времена года. Таким образом, осушение преимущественно верхового типа позволяет эффективно использовать особенности строения и свойств участка земли под строительство взлетно-посадочных полос аэродромов вблизи мелкоконтурных болот в целом, тем самым в несколько раз сократить затраты и длительность осушения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства - комплексной мелиорации агроландшафта и использованию почв при проведении глубокого рыхления слабоводопроницаемых почвогрунтов, оценке его экономической эффективности и перспективы внедрения. Способ глубокого рыхления слабоводопроницаемых почвогрунтов включает проведение сплошного рыхления их на глубину не менее 0,6 м и повторного сплошного глубокого рыхления, срок проведения которого назначают с учетом почвообразующей породы почвогрунта, представленной в том числе покровными и моренными суглинками. При назначении срока проведения повторного сплошного глубокого рыхления слабоводопроницаемых почвогрунтов дополнительно учитывают степень морозной пучинистости почвогрунта, которую устанавливают по классу гранулометрического состава почвогрунта, глубине его промерзания и уровню почвенно-грунтовых вод, отсчитываемому относительно нижней границы промерзания. Срок проведения повторного сплошного глубокого рыхления почвогрунтов, сформировавшихся на покровных и моренных суглинках, назначают в соответствии с таблицей, согласно которой выбор интервала повторения глубокого рыхления почвогрунтов зависит от почвообразующей породы и степени морозной пучинистости почвогрунта. Класс гранулометрического состава почвогрунта определяют полевым нормированным органолептическим методом. Глубину промерзания почвогрунта определяют посредством мерзлотомеров, установленных на участке для наблюдений за глубиной промерзания почвогрунта. Уровень почвенно-грунтовых вод, отсчитываемый относительно нижней границы промерзания, определяют посредством скважин, выполненных на участке для наблюдений за положением уровня почвенно-грунтовых вод. Срок проведения повторного сплошного глубокого рыхления слабоводопроницаемых почвогрунтов корректируют с учетом севооборота, под который используют дренируемую площадь, и положения в нем культуры, под которую проводят глубокое рыхление в севообороте. Технический результат заключается в надежном установлении срока последействия глубокого рыхления слабоводопроницаемых почвогрунтов. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства - комплексной мелиорации агроландшафта, и может быть применено как при осушении почв закрытым дренажем, так и при эксплуатации дренажных систем, построенных из пластиковых материалов, а также к областям канализации и водоснабжения. Смотровой дренажный пластиковый колодец для пучинистых почвогрунтов содержит днище 1 из жесткой пластиковой трубы с наружной боковой гофрированной поверхностью, соединенную с ним шахту 2, включающую также жесткую пластиковую трубу с наружной боковой гофрированной поверхностью, крышку-люк 9 и присоединенные к нему входящие 6 и выходящую 7 соединительные трубы закрытых коллекторов. С целью снижения воздействия касательных сил морозного пучения почвогрунта на устойчивость колодца, надежность, срок его службы и долговечность шахта 2 дополнительно снабжена жесткой пластиковой трубой 3 с гладкой наружной боковой поверхностью того же диаметра, установленной над пластиковой трубой 2 с наружной боковой гофрированной поверхностью соосно с ней в зоне 5 расчетной глубины промерзания почвогрунта, соответствующей р-процентной вероятности превышения в месте установки колодца, и жестко соединенной с ней посредством, например, сварки. При этом днище 1 соединено с шахтой 2 посредством жесткого соединения 4, например сваркой. Технический результат заключается в повышении срока службы смотрового дренажного пластикового колодца, а именно не ниже нормативного срока службы в целом дренажной системы из пластиковых материалов, снижении затрат на его эксплуатацию, а также в повышении надежности и эффективности действия и закрытого дренажа. 1 ил.

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйствам. Для контроля закрытой осушительно-увлажнительной системы с использованием животноводческих стоков устраивают участок, в котором закладывают в почву закрытый коллектор 1, подсоединяют к нему с помощью вертикального стояка 2 перфорированную дрену 3. Дрену 3 располагают в плане в виде спирали, каждая концентрическая окружность которой дренирует отдельную зону с общим геометрическим центром. Свободный конец 4 перфорированной дрены 3 заглушен. Над водовыпускным отверстием коллектора 1 устраивают измеритель в виде вертикальной трубы 5, свободный конец ее выводят выше поверхности земли, закрывают сверху крышкой и помещают ее вовнутрь металлического кожуха. Измеряют продолжительность нахождения участка зоны переувлажнения в зоне действия дренажной и грунтовой воды. При этом объем воды накапливают посредством коллектора 1 в вертикальной трубе 5 за счет перекрытия крана 10 на концевом открытом участке коллектора 1, затем отбирают пробы воды малым объемным металлическим сосудом 7, подвешенным на гибкой тяге 8, и наполняют емкость 9, размещенную вблизи створа. Однако предварительно коллектор 1 кратковременно промывают от осевшего осадка наносов и застоя воды в нем. Доставляют пробы воды в химическую лабораторию, измеряют концентрацию загрязнителей, сравнивают ее с допустимыми значениями и по результатам сравнения делают заключение о работоспособности закрытой осушительно-увлажнительной системы по экологическим параметрам, относящимся к поливу сточными или животноводческими стоками. Изобретение сокращает трудоемкость контроля за счет сокращения числа пробоотборных колодцев, обеспечивает повышение точности измерения проб воды и определение концентрации нитратов, т.е. сохраняет грунтовые воды от влияния вредных веществ, поступающих через дренаж при поливе животноводческими стоками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано при строительстве закрытого дренажа, преимущественно из длинномерных пластмассовых труб. Дренажное устройство включает дрену, подсоединенные к ней водоприемники, установленные по длине дрены, и фильтрующий материал. Каждый водоприемник выполнен в виде охватывающего дрену трубчатого элемента, перфорированного по боковой поверхности, с диаметром, превышающим диаметр дрены, покрытого фильтрующей оболочкой, закрепленной краями на дрене. Фильтрующий материал размещен в торцовых частях водоприемника, а дрена в пределах водоприемника имеет большее количество водоприемных отверстий, чем за его пределами. Трубчатые элементы выполнены из пачек утилизированных металлокордных автопокрышек, объединенных между собой по боковым фланцам и скрепленных между собой фильтрующей цилиндрической оболочкой. Перед скреплением утилизированные автопокрышки перфорируются по протекторным поверхностям и крайним боковым фланцам крайних автопокрышек каждого водоприемника. Обеспечивается возможность удешевления устройства и повышение надежности его работы в структурно-неустойчивых грунтах. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть применено для закрытых осушительно-увлажнительных систем, а также при регулировании уровня воды в верхних бьефах перегораживающих сооружений на оросительных и осушительно-увлажнительных каналах. Устройство включает наблюдательный колодец 1 с камерой 15, которая гидравлически связана с дреной 2 и в которой выполнено углубление 3. Запорный элемент 4 состоит из подвижных створок 5, соединенных мягкой оболочкой 6. Подвижные створки 5 крепятся к стенке углубления 3 шарниром 7. Полость мягкой оболочки 6 сообщена трубой 8 с ресивером 9 с заполнителем рабочей среды (например, воздух). Наблюдательный колодец 1 выполнен в виде закрытого резервуара и имеет нижние входное 11 и выходное 12 отверстия. Средняя часть колодца 1 разделена перегородкой 10 с размещенным сверху ресивером 9. Ресивер 9 связан, соответственно, с компрессором 13 и насосом 14. Компрессор 13 и насос 14 связаны с программным блоком 18 с электрокоммутационной схемой и подключенными к нему электромагнитными датчиками уровней воды 16 и 17 в камере 15 контроля уровня. Блок снабжен также задатчиками продолжительности периодического включения или отключения, соответственно, компрессора 13 или насоса 14 через известные электромагниты, связанные с программным блоком. Технический результат - снижение материалоемкости и надежности в работе с возможностью промывки наносов в дрене в процессе увлажнения-осушения земель. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при рециклинге дренажных вод на осушенных землях с использованием систем капельного орошения. Осушительно-увлажнительная система включает закрытые дрены, сопряженные с коллектором, сообщающимся с прудом-накопителем дренажного стока, на берегу которого размещена насосная станция, подключенная через фильтр тонкой очистки воды к системе водораспределительных трубопроводов, связанных с оросительными трубопроводами, снабженными капельницами-водовыпусками. Фильтр тонкой очистки воды представляет собой группу дисковых разбрызгивателей, установленных над фильтрационной площадкой, включающей водонепроницаемое гофрированное основание, на поверхности которого размещен слой фильтрующего материала. По контуру площадки выполнена водосборная канавка, соединенная с емкостью для фильтрата, снабженной насосом для подачи воды в систему капельного орошения. Фильтрующий материал может представлять собой торфяные маты. Предлагаемая конструкция осушительно-увлажнительной системы обеспечивает повышение надежности работы сети капельного орошения при рециклинге дренажных вод на осушенных землях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства Нечерноземной зоны России, а также к технологиям комплексной мелиорации агроландшафтов и может быть применено при проведении так называемой сухой культуртехники и сельскохозяйственном использовании не требующих осушения склоновых земель. Способ устройства противоэрозионного водосберегающего беструбчатого закрытого дренажа на катене в моренных почвогрунтах с двучленными отложениями включает вспашку почвы загонами поперек склона с образованием свальных гребней и разъемных борозд - борозд с перемычками, задерживающих сток поверхностных вод. При этом вверх по прямому склону, имеющему уклон не меньше 15 и не больше 50, ширина каждого предыдущего загона Bi, меньше ширины каждого последующего Bi+1. Перед вспашкой почвы на катене проводят сводку древесно-кустарниковой растительности с разделыванием и уборкой стволов мелколесья, оставляя при этом естественные поле- или садозащитные лесные полосы с последующей разметкой размещения разъемных борозд между ними. После этого по намеченным трассам разъемных борозд перпендикулярно прямому склону прокладывают канавы глубиной не менее расчетной p-процентной вероятности превышения глубины промерзания почвогрунта в месте их прокладки с последующей укладкой в каждую канаву по ее периметру ленты из стекловолокнистого материала шириной не менее b=2L+s, где L - длина откоса канавы, a s - ширина канавы по дну, которой обертывают собранные из древесно-кустарниковой растительности и уложенные в канаву на ленту из стекловолокнистого материала на 1/3…1/2 ее высоты фашины. Затем канавы запахивают плугом всвал с полным оборотом пласта, прикрывая обернутые лентой из стекловолокнистого материала фашины дерниной, и проводят окончательную запашку каждой канавы водопроницаемым почвогрунтом двучленных отложений с его уплотнением гусеницей либо колесами применяемого трактора. Прокладку канав осуществляют, например, посредством плужного канавокопателя с бермоочистителями. Для укладки в канаву и обертывания фашин используют ленту из стекловолокнистого материала марки ВВ-АМ по ТУ 21-23-131-80. Технический результат заключается в обеспечении сохранности и расширенного воспроизводства плодородия почвы и высокой продуктивности возделываемых на катене сельскохозяйственных культур. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области сельского хозяйства - комплексной мелиорации агроландшафтов и может быть применено как при осушении земель сельскохозяйственного назначения закрытым дренажом, так и при эксплуатации построенных дренажных систем, их ремонте и реконструкции. Не исключается и возможность его использования при осушении закрытым дренажем территорий сельских и городских поселений. Смотровой дренажный колодец для пучинистых почвогрунтов включает цилиндрический корпус из железобетонных стеновых тонких колец одного диаметра. Корпус состоит из кольца с днищем 3, n-го количества проходных колец 4, в том числе доборных 4а, и верхнего кольца 5 с крышкой 6. Колодец включает также входящие 7 и выходящую 8 трубы закрытых коллекторов, подготовку 2 под кольцо с днищем 3, засыпку котлована вынутым почвогрунтом 9 и присыпку им от поверхности почвы до верха колодца 11, расположенного выше ее не меньше, чем на 20 см. Железобетонные стеновые тонкие кольца, составляющие цилиндрический корпус колодца, жестко соединены между собой. Доборные кольца 4а установлены в нижней части корпуса, а подготовка 2 под кольцо с днищем 3 выполнена из непучинистого грунта, например гидрофобного, с уплотнением. Из этого же грунта с уплотнением выполнена и обсыпка колодца 10 с глубины, соответствующей расчетной глубине промерзания почвогрунта hp р-процентной вероятности превышения в месте установки колодца, до поверхности почвы. Причем толщина слоя обсыпки δ возрастает с глубиной от минимальной на поверхности почвы δmin, обусловленной принятой технологией производства работ, до максимальной δmax на глубине, соответствующей hp. Значение δmax установлено в зависимости от степени морозной пучинистости почвогрунта, определяемой по гранулометрическому составу почвогрунта и глубине залегания поверхности почвенно-грунтовых вод относительно нижней границы промерзания почвогрунта, соответствующей hp, обеспечивая устойчивость колодца против сил морозного пучения почвогрунта при толщине слоя обсыпки колодца непучинистым грунтом δmin≥20 см, а δmax в среднепучинистых почвогрунтах не менее 30 см, в сильнопучинистых не менее 45 см и в чрезмернопучинистых не менее 60 см. Глубина заложения впадающих в колодец закрытых коллекторов hзк>hp. Присыпка вокруг верха колодца имеет ширину b≥hp. Колодец дополнительно снабжен внутренней крышкой 12, установленной на кольцевом выступе 13 с утепляющей прокладкой, выполненном на внутренней поверхности железобетонного стенового кольца ниже уровня поверхности почвы. Технический результат заключается в повышении качества работ по монтажу колодца из тонкостенных колец при одновременном снижении затрат времени и труда, в увеличении срока службы колодца без ремонта в пучинистых почвогрунтах при одновременном снижении затрат как на его строительство, так и на его эксплуатацию, а также в повышении надежности, долговечности и эффективности действия закрытого дренажа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам нарезки кротовин на осушаемых дренажем сельскохозяйственных землях. На дренируемых землях поперек направления трубчатого дренажа нарезают кротовины, выделяют придренные участки трубчатого дренажа шириной от 4 до 6 глубин заложения трубчатых дрен и в момент нарезки кротовин в пределах выделенных придренных участков в полость кротовых дрен подают мелкодисперсный порошок серного колчедана в норме от 40 до 60 г/м. Изобретение расширяет функциональные возможности способа, обеспечивая снижение интенсивности заохривания трубчатого дренажа на 24%. Положительный эффект достигается за счет внесения в полость кротовин мелкодисперсного порошка серного колчедана.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к комплексной мелиорации агроландшафтов, и может быть применено при осушении почв Нечерноземной зоны, в т.ч. и закрытым дренажом, использовании осушаемых земель и эксплуатации осушительных систем, а также при проведении реконструкции, капитального и текущего ремонтов транспортирующих осушительных каналов. Предложенный способ распространяется и на внутренний для осушительной системы откос нагорного канала. Способ повышения устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, включающего подводную и надводную части с коэффициентами заложения откосов соответственно mп и mн, зависящими от строения профиля почвогрунта, его гранулометрического состава и выклинивания почвенно-грунтовых вод на откос, заключается в том, что поперечное сечение надводной части канала отрывают в виде неравнобокой трапеции. Коэффициент заложения каждого из двух откосов надводной части канала, положение которой фиксируют на конец снеготаяния на поле с учетом действии приоткосного дренажа, принимают раздельно в зависимости от ориентации каждого откоса канала х, положения канала на склоне у путем умножения mн на величину поправочного коэффициента kнf, определяемого для каждого откоса с учетом господствующего в холодный период года ветра северо-западного направления, накопления снега на откосе и влаги в его почвогрунте, промерзания откоса, продолжительности таяния снега и оттаивания почвогрунта откоса. Значение mн принимают с учетом глубины надводной части канала. Технический результат заключается в создании усовершенствованной расчетной схемы устойчивости откосов транспортирующего осушительного канала, повышении устойчивости откосов этих каналов, надежности и долговечности их действия не ниже нормативного срока службы, экономном использовании средств на строительство транспортирующих каналов и снижении затрат на их эксплуатацию, повышении надежности и долговечности действия дренажных систем, из которых в них сбрасываются избыточные воды. 5 табл., 1 ил.

Наверх